基于钕铁硼永磁材料的饱和铁心故障限流器研究

饱和铁心故障限流器(saturated core fault current limiter,SFCL)是限制系统短路电流最有效的措施之一。为减小其直流偏置电源功率和附加能耗,除了采用超导线圈偏磁外,通过钕铁硼(Nd Fe B)永磁材料偏磁也逐渐受到业界的关注,但Nd Fe B的偏置能力和稳定性限制了其应用。针对现有方案的不足,提出了一种新型混合式饱和铁心故障限流器(hybrid type SFCL,HSFCL),基于电磁耦合的方法,研究了其拓扑原理及工作特性。新结构不仅能减小损耗,减小体积,保证限流效果,还能克服Nd Fe B偏磁能力不足和因涡流效应而产生的稳定性问题;正常工作情况下,Nd Fe B磁路不会有交变磁通;限流工作情况下,Nd Fe B永磁体的涡流损耗能降到传统结构的12.7%。通过麦克斯韦(Maxwell)场路耦合仿真和样机实验,证明了理论分析的正确性和新结构的有效性。

桥式混合励磁型饱和铁心故障限流器性能分析

为降低饱和铁心故障限流器(saturated core fault current limiter,SCFCL)运行中的励磁损耗,应用稀土永磁体对铁心进行励磁已得到广泛研究。但永磁体在高压大容量领域中的励磁能力尚不足,且稳定性易受影响,限制了其推广应用。为解决上述不足,提出了一种桥式混合励磁型饱和铁心故障限流器(bridge-type hybrid-biased SCFCL,BHFCL)。BHFCL利用混合励磁结构增强励磁能力,并通过对磁路磁阻进行设计,可有效降低通过永磁体的反向交流磁通,提高永磁体稳定性。通过电磁耦合的方法,对BHFCL基本原理以及工作特性进行分析,研究了结构参数对其性能的影响。基于Maxwell的有限元电磁仿真结果以及220 V/10 A限流器样机实验结果,均验证了文中所提BHFCL的有效性与理论分析的正确性。

两起大型变压器铁心故障的检查与处理实例

1故障实例一 胜利石油管理局梁二变110kV变压器铁心接地故障的分析过程如下。

一起330kV大型变压器铁心故障的检查与处理

1引言 青海桥头铝电有限公司5号主变为SFP9—150000／330的电力变压器，2003年投入运行。该变压器于2007年10月检修时，对其取油样进行色谱分析，发现油色谱中总烃含量超标且增长较快。针对这一情况，加强了对该变压器的监视，缩短跟踪检测周期，并不断对5号主变轻瓦斯信号进行巡检。历次油色谱分析数据如表1所示。

金沙水电站1号主变压器铁心及夹件环流故障分析及处理

大型户内式变压器一般采用通过轨道、地锚和屋顶埋设的吊具将其拖拽出来进行吊罩检查和处理。金沙水电站1号主变压器铁心及夹件出现了不稳定环流故障,采用液压千斤顶顶升主变压器上节油箱,用内窥放大镜的方法进行了原因查找和分析,在铁心硅钢片端部和夹件间缝隙处加绝缘垫进行了处理。处理效果明显,同时大大节约了处理时间。对于出现的故障,并未盲目地进行处理,而是冷静地监测各种工况下的数据,通过监测数据的变化与否来决定是否立即处理,既保证了发电工期又避免了经济损失。

饱和铁心型超导限流器故障电流快速模式识别

分析了开断直流励磁以及断开速度对该类超导限流器限流效果的影响,指出短路故障电流需要快速识别,设计和制造了三相小样机和相应的基于Labview和NI板卡的实时检测控制系统。提取了短路故障电流的三个重要特征:电流实时幅值、电流变化率、故障时高电流变化率的持续时间,根据特征进行神经网络感知机模式分类,离线在Matlab环境下训练神经网络找出线性分类面,在NI板卡内部的FPGA上实现分类神经元,并综合采用阈值模糊化的方法,对故障进行复合决策,以提高辨识准确性和速度。对阈值法和复合决策法进行的比较实验,表明了该方法的有效性。

大型发电机定子铁心边段故障的在线声学振动诊断

利用定子铁心声学振动加速度幅频曲线的形状以及频谱功率参数随无功功率变化而变化的情况,可以准确地在线诊断出大型发电机定子铁心边段的故障情况,用以确定电机的最佳运行状态以及大修计划。

基于振动信号的变压器铁心与绕组故障区分方法

针对变压器铁心、绕组由于机械结构相连,铁心故障与绕组故障区分困难的问题,提出采用基于振动信号的变压器铁心与绕组故障的区分方法,通过对比分析铁磁材料磁致伸缩和绝缘垫块弹性形变的非线性特性差异,结合实验分别获取变压器铁心、绕组振动信号,在频域研究了变压器铁心、绕组振动信号的非线性特性,通过分析不同条件下振动信号高次谐波能量占比,提出采用振动信号基频与高次谐波幅值的变化规律来区分铁心故障和绕组故障。研究表明,变压器运行中振动信号基频分量由铁心和绕组振动共同决定,高次谐波分量主要来源于铁心振动。当变压器绕组故障时,仅振动信号基频幅值发生突增;铁心故障时基频和高次谐波分量幅值均发生突增,可以有效区分铁心和绕组故障。

饱和铁心型高温超导故障限流器数学模型的分析与参数设计

首先对各种类型高温超导故障限流器(HTSCFCL)的优缺点做了简要的介绍,说明了饱和铁心型限流器的独特优点;对其数学模型进行了分析,并在此基础上推导出了这种限流器系统参数的设计公式;利用这些公式设计了一个限流器系统,并用电磁暂态仿真程序EMTP对其限流效果进行了验证和分析,结果证明推导出的公式是正确的,可以作为设计这种限流器系统的参考依据。

变压器铁心多点接地故障的判断与处理

通过试验,给出变压器铁心多点接地故障的分析判断与处理方法。

变压器铁心发热故障的分析与处理

电力变压器是电网运行的"心脏",根据变压器运行的实际情况,较为全面的介绍了变压器几种铁心故障,分析了其故障原因,并针对各种故障类型分别给出了相应的解决方案,对变压器运行常见故障以及故障查找、解决方法等都有一定的参考意义。

油浸式电力变压器铁心接地故障诊断与处理

铁心接地故障是电力变压器频发性故障之一,本文介绍了变压器铁心接地故障的原因、类型、故障诊断及处理方法。

一种新的饱和铁心型高温超导故障限流器的设计方法

随着高温超导技术的发展及电力系统容量的增加 ,不久将来会有很多超导技术在电力系统中得到重要应用。其中高温超导故障限流器很可能成为最先在电力系统中得到应用的超导装置之一。为此介绍一种新的饱和铁心型高温超导限流器的工作原理 ,并给出了设计这种限流器各种参数的推导方法。

450MW发电机定子铁心故障根本原因分析

在2012年11月，一台450MW发电机在运行过程中被监测出定子汽端（驱动端）的温度突然升高，确认温度异常后，手动进行停机，随后的检查发现定子铁心存在明显的烧损现象：·汽端通风槽内有凝固的铁心熔融物；·汽端铁心背部有明显的过热现象；·凝固的铁心熔融物在运行时产生的粉碎颗粒在定子内径和转子表面产生了许许多多的机械冲击痕迹。原因分析过程包括运行数据分析、定子设计审查、铁心外观检查、铁心局部拆除和材料检测。大部分的可能因素都被排除掉了，最后仅剩下两种可能：1）结构存在缺陷拆除汽端局部定子铁心段后，在片间发现了一些小颗粒。在小颗粒出现的一些位置，附近压板绝缘有局部灼痕。2）开始励磁时转子的峰值电流产生了超量磁通发电机在起动过程中被励磁时，励磁系统产生一个高峰值励磁电流对发电机进行加速激发，该峰值电流可以形成瞬态的轴向超量磁通，导致片间电压升高，使层间绝缘劣化。最终，反复的超量磁通（每次机组起动都会产生）导致铁心片间绝缘累积损伤被击穿。上述两种因素共同作用可导致汽端铁心片间首先出现短路，至于是否会发展成为一个较大的故障，需要多长时间，则取决于发电机的运行状态以及缺陷位置。铁心故障发展起主要作用的因素有：·超前功率因数状态运行：铁心故障显现之前，发电机连续三个晚上处于超前功率因数运行状态。·持续承受开始励磁时的转子峰值电流。修理过程中，为发电机更换了新的铁心，未损坏的定子线棒重新被使用。为励磁系统配备了软启动系统，消除了励磁机启动时的峰值电流。制造厂（OEM）告知所有相同型号发电机的业主，建议发电机达到一定启动次数后安装软启动系统。修复后的发电机于2013年投运，按照原有的功率图表在全部区间进行了成功运行，其他（同品牌／类型）发电机在规定的区间也实现了成功运行。至此，我们认为找到了根本原因。

变压器铁心多点接地故障的分析判断与处理

在众多变压器事故中，铁心故障占有很大比例，因此准确及时地处理故障，是保障变压器安全运行的必要条件。

基于CEEMDAN-小波阈值和3D-CNN的变压器铁心松动故障诊断模型

为了解决变压器铁心松动故障的识别与诊断,提出基于完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)-小波阈值的环境噪声去除方法,并提出使用三维卷积神经网络(3D-CNN)去识别基于声纹的变压器铁心松动故障诊断方法。搭建变压器铁心松动故障试验平台,采集铁心在不同松动程度下的噪声信号;将采集的用于故障识别的声纹信号经过CEEMDAN-小波阈值算法,利用变压器本体噪声和环境噪声在峭度上的差异滤波,得到信噪比较高的变压器声纹信号;再将滤波后的声纹信号经过短时傅里叶变化生成时频矩阵,并用Mel滤波器降维得到Mel-语谱图,制作成适合3D-CNN输入格式的数据集;搭建好网络的各层,利用3D-CNN对变压器铁心松动故障进行分类和识别。试验结果表明:所提方法在考虑环境噪声的条件下,变压器铁心松动故障的识别率达到90%以上,可用于变压器铁心松动故障的识别和诊断。

基于变压器声纹Mel语谱图-ResNet的铁心松动故障诊断

为实现变压器铁心松动故障的识别,提出基于变压器声纹的ResNet卷积神经网络(CNN)用作铁心松动故障的识别,分别比较了相同卷积神经网络ResNet在交叉熵损失函数(SE-ResNet-Dense)和特征表达的角度空间中最大化分类界限的加性角度裕度损失函数(SE-ResNet-ArcLoss)不同表现效果。通过变压器空载试验采集变压器铁心在额定预紧力、松动20%、松动40%时的噪声信号,通过离散傅里叶变换将采集的声纹信号生成时频矩阵,并使用Mel滤波器对时频矩阵降维生成尺寸大大缩小的Mel-语谱图。将采集的噪声信号制作成数据集后输入到两种模型中训练,最终测试集在模型SE-ResNet-Dense上的预测结果为90.753%,在模型SE-ResNet-ArcLoss上的预测结果为97.541%。结果验证SE-ResNet-ArcLoss最适用于变压器铁心松动故障识别。

基于变压器铁心多点接地故障的有限元仿真研究

通过分析变压器接地故障,建立了铁心多点接地故障模型,并基于有限元方法进行仿真计算,得出了温度场分布情况和故障电流分布情况,以及铁心环流与故障点温度的关系,为铁心多点接地故障的检测提供理论依据。

新型饱和铁心型高温超导故障限流器等效电路和仿真分析

基于饱和铁心型高温超导故障限流器的基本工作原理,提出了一种新型高温超导故障限流器的铁心结构和交直流线圈配置方式。通过理论分析,介绍了新型结构的工作原理,建立其等效二端口电路模型,推导出电路模型的参数,分析了交流绕组在直流回路中产生的感应电流大小。结构限流器通过缩减偏置磁路的有效长度,降低偏置电流的大小。对新型高温超导故障限流器进行仿真分析,仿真结果表明,在系统正常运行时,结构限流器对交流回路电流的影响很小,在系统发生短路故障时,能够有效、快速地将短路电流限制在合理范围内。

大型变压器铁心接地故障分析与处理

为切实满足日渐提升的地区建设用电需求,电力系统变压器逐步趋向于大型化发展,存在于变压器运行期间的故障种类增多,难以从根本上保障电力系统安全可靠运行。本文就针对此,以大型变压器中的铁心接地故障为主,阐述变压器铁心接地必要性及不同质地方式,阐述铁心接地故障问题发生原因,提出现有铁心解体故障检测及手段,最后制定铁心接地故障处理方案,以期为相关工作人员提供理论性帮助。