特高压并联电抗器铁芯振动及噪声特征研究

特高压并联电抗器因其铁芯是以铁芯饼与气隙垫块交替堆叠而成的结构特点,导致其运行过程中振动强度远超同电压等级的变压器,易出现振动超标等问题,现有计算方法对特高压并联电抗器铁芯振动特征还无法准确表征。鉴于此,该文针对1台特高压并联电抗器的铁芯振动机理及产生的噪声进行研究,结合磁-结构-声多场耦合分析,对铁芯所受麦克斯韦力及磁致伸缩力进行仿真计算,将结构场计算结果进行快速傅里叶变换后作为载荷激励进而计算由电抗器振动产生的噪声,并单独分析磁致伸缩力和麦克斯韦力对电抗器铁芯振动造成的影响。结果表明:电抗器运行过程中电抗器铁芯旁轭中部产生的振动最剧烈,电抗器周围产生的噪声最大。对比麦克斯韦力与磁致伸缩力对电抗器铁芯振动的影响发现,同时考虑两个力时铁芯振动小于未考虑磁致伸缩力的情况,证明影响电抗器铁芯振动的两个力存在相互衰减作用。

干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障特征分析

本文通过有限元软件建立仿真分析模型,研究干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障的物理特征,探寻便于故障监测的敏感状态量。首先在有限元仿真软件中建立基于实际电抗器的“场-路”耦合模型并验证正确性,之后在其绕组不同层、不同高度位置设置匝间绝缘故障,研究回路总电流、等效阻抗、有功功率损耗等电气特征量随故障位置的变化规律,并分析空间磁感应强度和绕组受力的变化情况。结果表明:所研究的电气特征量变化率随绕组单匝匝间短路位置的变化而变化,在径向上呈现从内层到外层增大的趋势,在最外层有所减小,在轴向上由绕组中部向端部逐渐减小。绕组单匝匝间短路状态下的空间磁感应强度和故障绕组受力明显增大,等效电阻、功率因数和有功功率损耗的变化率均在500%以上,变化显著且方便获取,可作为干式空心并联电抗器匝间绝缘故障的在线监测量。

紧固件松动对高压并联电抗器振动特性的影响研究

紧固件松动是导致高压并联电抗器振动加剧,进而引发故障的重要原因。本文采用多物理场耦合仿真软件建立了考虑内部结构件的三维全尺寸物理模型,仿真分析了紧固件松动对高压并联电抗器振动及其传播特性的影响。研究结果表明:铁芯饼及拉杆预紧力下降均会导致电抗器本体和外壳振动的加剧,且对芯柱顶端和外壳正面及侧面上部的振动影响更为明显;相比于拉杆,铁芯松动导致的振动增加更为显著。仿真结果可为基于声学振动信号的高压并联电抗器缺陷检测及故障诊断提供理论依据。

干式空心并联电抗器绕组绝缘状态在线监测方法

干式空心并联电抗器用于无功补偿与抑制工频过电压,在电网中的数量和容量日益增加,事故率却高居不下,其中,绕组匝间绝缘故障占比高居首位,亟需有效的绕组绝缘状态在线监测手段。利用有限元软件对干式空心并联电抗器进行“场-路”耦合仿真,通过分析其绕组异匝和同匝股间短路的电、磁、力变化特征,研究绕组匝间短路故障的发展过程、形成机理,探求便于故障监测的敏感状态量,提出了基于有功功率损耗变化率的绕组绝缘状态在线监测方法。研究结果表明:绕组异匝股间短路对电抗器电、磁、力等物理参量的影响大于相同位置同匝股间短路工况,且异匝股间短路发生在电抗器绕组端部的影响最大。有功功率损耗对电抗器绕组绝缘故障发展的过程反应敏感、易于监测,可通过选择合适的绝缘故障预警值和绝缘失效值,基于有功功率损耗变化率进行状态判断,能够实时发现电抗器绕组绝缘故障,便于及时采取措施,阻止故障蔓延。

磁控型可控并联电抗器控制绕组过电压保护研究

磁控型可控并联电抗器是一种新型的动态无功补偿设备,因其无功容量连续可调且控制方式简单可靠,在高压交流输电领域的应用发展迅速,已经在国内外220kV、400kV、500kV和750kV多个电压等级的交流电网上取得了工程应用。本文作者对其典型结构和工作原理进行分析,对其电磁暂态建模,重点针对其控制绕组故障过电压及其产生的危害进行了研究并开展了仿真测试;提出了控制绕组第一级旁通对过电压保护回路和第二级氧化锌压敏电阻过电压保护回路设计方案,并通过仿真试验进行了验证。试验结果表明,本文作者提出的过电压保护方法能够有效保护磁控型可控并联电抗器控制绕组侧励磁设备的运行安全。

高压交流断路器开合并联电抗器试验方法分析

本文首先对高压交流断路器开合并联电抗器试验方法进行了分析,如试验方法的概述、试验方法的选择、试验方法的实施;然后介绍了高压交流断路器开合并联电抗器试验装置,包括试验装置的总体方案、试验装置的机械系统、试验装置的电气系统、试验装置的控制系统、试验装置的软件系统;最后,针对高压交流断路器开合并联电抗器试验方法的应用进行详细探讨,并提出了新的试验方法。

126kV高压交流断路器开合并联电抗器试验方法研究与应用

高压交流断路器是电力系统中重要的保护设备,而开合并联电抗器是其关键组成部分之一。本文将重点探讨高压交流断路器开合并联电抗器试验的分类、特点,以及研究新型试验方法的可行性和应用效果。通过对试验方法的改进和优化,旨在提高断路器开合并联电抗器试验的精确度和可靠性,为电力系统的安全运行提供有力支撑。

并联电抗器油箱强度及振动仿真计算

针对并联电抗器通电运行时产生很大振动和噪声的问题,介绍了电抗器油箱力学性能解析计算的方法,并给出箱壁、箱盖、箱底计算压力的具体公式。以一台240 Mvar/1 100 kV单相并联电抗器桶式油箱作为研究对象,建立油箱三维模型,利用有限元软件对箱壁、箱盖进行抽真空工况和正压工况的受力计算,得到变形云图和应力云图,最大变形和最大应力均位于箱盖处,都满足设计要求。还对电抗器油箱的振动情况进行了仿真计算,得到油箱前六阶主要频率都远离激振频率的结论,油箱振动的最大值也符合电抗器振动要求。这表明仿真计算对并联电抗器油箱强度及振动分析比较合理。

基于振动信号总离散频谱的高压并联电抗器健康评估方法

文章设计并实现了一套高压并联电抗器健康评估系统,具有振动信号采集、存储、分析,及健康评估等功能。因单一位置振动信号无法全面反映电抗器健康状态且不具备检测拓展性,系统将电抗器表面多路振动信号离散频谱按权重叠加,作为特征向量输入机器学习模型中,实现了对现场运行的6台某公司750 kV高压并联电抗器的检测和健康状态评估。将基于振动信号总离散频谱的评估结果与油色谱检测法和超声波局放法的实测结果进行比较,发现该方法与上述两种常规检测方法的分析结果保持一致,且状态评估准确率达到100%。因此,基于振动信号的电抗器健康状态评估具有很大的实际工程意义。

采用振动传感阵列的高压并联电抗器铁心松动故障诊断方法

铁心松动是高压并联电抗器长期振动效应下的主要机械故障之一,利用单点振动信号分析法对其进行缺陷诊断存在测点选择困难、数据不具备典型性等缺点,而利用振动传感阵列可有效避免以上问题。介绍了基于质量‑弹簧模型的并联电抗器铁心振动机理,通过高压并联电抗器振动测试平台,确立了高压并联电抗器油箱振动形态测试方案,得到各个频率分量下高压并联电抗器油箱表面的振动形态,分析了电压和铁心松动对高压并联电抗器油箱表面基频振动形态的影响。借鉴图像形态学中纹理特征的提取方法提出了一种基于振动强度共生矩阵的特征提取算法,以铁心处于紧固状态和不同松动状态下的10 kV并联电抗器模型为算例,验证了所提算法的有效性。

改进EEMD算法在高压并联电抗器声信号去噪中的应用

高压并联电抗器运行过程中产生的声信号是准确判定电抗器运行状态的重要依据,在对电抗器声信号现场采集时易受到多种外界噪声的干扰,测量仪器无法有效进行预处理,导致对电抗器运行状态的评估发生误判。提出了一种基于多传感器融合及最小下限频率截止的改进集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)高压并联电抗器声信号去噪方法。首先,利用一致性数据融合算法对各声纹传感器进行关联和甄别,剔除失效传感器,确定有效传感器组。其次,选取有效传感器组中的最小下限频率作为固有模态函数(intrinsicmode function, IMF)的筛选截止条件并进行集合经验模态分解。然后利用相关系数法提取有效的IMF分量。最后对有效IMF分量叠加重构,得到去噪声信号。模拟实验和实测结果表明,该方法具有较好的去噪效果。通过与传统经验模态分解法(empirical mode decomposition, EMD)、标准EEMD去噪技术的比较,验证了该方法在实际应用过程中的有效性和实用性。

40.5 kV真空断路器分闸并联电抗器重燃过电压及抑制方法

40.5 kV真空断路器分闸并联电抗器时,极易出现截流和电弧复燃,由此产生的重燃过电压会危害系统设备绝缘,危及电网安全稳定运行。为分析重燃过电压的特性及危害,文中考虑分闸过程中真空断路器触头之间的燃弧特性,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC构建了准确的真空断路器的三相分闸重燃模型及开断并联电抗器的220 kV变电站系统仿真模型,分析了真空断路器分闸初相角和介质绝缘恢复速度对重燃过电压的影响。文中提出了避雷器和阻容吸收器、以及避雷器和铁氧体磁环两种过电压协同防护方案,与避雷器、阻容吸收器和铁氧体磁环单独使用时对重燃过电压的抑制效果进行了对比,并分析了不同安装位置下的抑制效果,验证了文中所提出的避雷器和阻容吸收器以及避雷器和铁氧体磁环两种协同防护重燃过电压方案的有效性。文中的研究成果为并联电抗器的投切和抑制方面的实际应用提供了理论支撑。

特高压单柱并联电抗器用宽阻尼温域耐油氟橡胶胶料的配方设计及性能研究

为获得满足特高压单柱并联电抗器苛刻耐油性能和宽阻尼温域等的胶料,进行了氟橡胶胶料的配方设计及其性能研究,通过调整硫化体系、吸酸剂、填料体系来提高氟橡胶胶料的硫化特性、物理性能、热稳定性能和阻尼性能。结果表明:双酚AF作为硫化剂用于氟橡胶胶料,其用量为2.4份时胶料综合性能最好;氢氧化钙作为吸酸剂对氟橡胶胶料的硫化程度和不饱和键含量均有较大影响,其最佳用量为9份;硫酸钡/碳化硅并用对减小氟橡胶硫化胶的压缩永久变形作用明显,硫酸钡在一定程度上可屏蔽吸酸剂,因此其应用需适当增大吸酸剂用量;本研究氟橡胶硫化胶可耐400℃以上的高温,阻尼温域范围为-25~70℃,能够满足特高压单柱并联电抗器在使用工况下对热稳定性和阻尼温域的要求。

基于并联电抗器引发拍频效应的特高压交直流碰线保护改进方案研究

特高压交直流混联电网的迅速发展增加了交流线路与直流线路发生碰线故障的风险,现有交直流碰线保护存在无法区分瞬时性和永久性故障、直流系统无法自适应重启、交流系统重合于永久性故障时造成直流线路过电压等不足。据此通过优化直流系统的交直流碰线保护出口逻辑,利用交流系统两端装设并联电抗器的特点,提出了基于并联电抗器引发拍频效应的交直流碰线保护改进方案,并结合直流重启时交流系统的冲击电压特征,实现了故障类型的识别,直流系统的自适应重启以及交流系统的自适应重合闸,避免了交流系统重合于永久性故障时直流线路的过电压风险。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了交直流碰线故障的仿真模型并进行了大量仿真实验,仿真结果验证了所提交直流碰线保护改进方案的可行性。

1000 kV特高压并联电抗器储油柜与本体联管断裂原因分析

针对一起1000 kV特高压并联电抗器中联管I与联管II焊接部位开裂导致漏油问题,通过对焊接部位外观检查、材质化学成分分析、强度试验和强度受力仿真分析,确定原因为:操作人员在焊接过程中,焊接电流过大或焊接过快,造成焊接线能量较大,焊缝在冷却收缩时,由于焊接应力的存在,导致焊缝根部出现裂纹,在电抗器投运后,内部缺陷扩大,开裂漏油。提出改进并联电抗器联管配装工艺、减少配装过程应力的建议,避免类似漏油故障再次发生。

并联电抗器降损成效分析及节电量简化计算方法

高电缆化率电力网络负荷低谷期间线路剩余充电功率大,在变电站配置并联电抗器是重要平衡方式,并联电抗器投运后降损效益是衡量配置与运行是否合理的重要依据。文中首先分析了无功补偿装置的降损原理,提出了无功装置投运后对电网损耗影响的4种典型方式。其次,通过对高电缆化率电力网络并联电抗器投运前后功率损耗理论推导,提出影响并联电抗器降损效果的主要因素。然后基于现有无功经济当量的定义,推导出一种简化的并联电抗器节电量计算方法。最后,以某省220 kV分区电网为例进行无功补偿装置投运前后仿真计算,证明结论和方法的有效性。

一起35kV干式空心并联电抗器绝缘击穿事故原因分析及解决方案

本文中作者介绍了一起500kV变电站35kV干式空心并联电抗器在进行现场耐压试验时发生绝缘击穿故障的情况,通过电抗器事故现场检查、电气试验以及返厂解体,并结合干式空心并联电抗器的结构,对电抗器故障的原因进行了分析,确定了故障原因,提出了解决方案,可避免类似事故的发生。故障分析结果和解决方案对干式电抗器的安全运行具有普遍的的借鉴意义。

新投运1 000 kV特高压并联电抗器产生乙炔原因及改进

对新投运的1 000 kV特高压并联电抗器产生乙炔原因展开分析,并通过返厂解体检查确认乙炔产生原因为磁分路接地片与接地线连接不可靠,造成磁分路接地不可靠,发生接触性放电。提出了磁分路夹件侧屏蔽管新的接地方式,由原有的屏蔽管与夹件接触接地更改为屏蔽管与夹件可靠绝缘后用接地线连接,避免因振动引起的接触不可靠,为特高压并联电抗器生产、运维检修提供了参考。

一种利用高压并联电抗器的电缆耐压快速试验新方法

随着中国电网的高速建设,高电压、长距离电力电缆大规模投入运行,对保障工业生产、居民生活用电起着重要作用。在电缆投运前需进行交流耐压试验,现场通常采用变频串联谐振方法来进行测试。随着电缆电压等级升高、长度的增大,与其匹配的串联电抗器的数量及容量也上升,提高了试验难度,增大了安全风险。文中提出一种利用高压并联电抗器的电缆耐压快速试验新方法,并对该方法进行了理论分析及试验验证。试验结果表明:新方法可以提高试验回路品质因数,提高电缆耐压试验效率及安全性,并大幅降低试验成本。

750 kV高压并联电抗器局放检测异常分析

文中介绍了一起750 kV高压并联电抗器局放检测异常案例,通过带电检测和综合监护系统成功捕捉到了高压电抗器内部间歇性放电信号,进一步明确了微弱乙炔状态下的缺陷类型。通过超声传感器联合定位方法确定了局放源的位置,并通过解体确定了故障原因。本次高压电抗器局部放电信号异常的原因为电抗器内部由于长期振动的原因,导致电抗器出现了螺丝脱落,悬浮颗粒造成的油隙打火,而螺丝松动的原因为锁固剂涂覆不规范、螺栓紧固力矩不符合要求。通过对该案例缺陷的处理和分析,在高压电抗器安装、验收、运维检修等方面提出相应建议防止该类缺陷再次发生。