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。

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。

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。

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。

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。

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。

一起500kV高压并联电抗器异常振动的原因分析及处理

本文中作者针对一起500kV高压并联电抗器异常振动故障,根据在线振动检测结果,结合返厂解体检查,判断出故障原因为高抗铁心饼压紧力不足引发异常振动,最后提出了后续的修复建议。

基于时域平移的高压并联电抗器匝间保护工程应用分析

匝间保护是高压并联电抗器的主保护,对电力系统的稳定运行具有重要意义。传统基于零序分量原理的匝间保护在现场应用中出现多次误动,因此本文在分析高压并联电抗器结构及电气特征的基础上,梳理传统匝间保护误动的原因,提出一种由铁心饱和判据和时域平移故障判据构成的高压并联电抗器匝间保护新方法。实验及运行结果表明,无论高压并联电抗器铁心是否饱和,该方法既能保证其无故障空投时可靠不动作,又能在其发生匝间短路故障时快速、可靠动作,从而解决了传统匝间保护因铁心饱和而误动的问题。

分级可控型高压并联电抗器控制绕组的匝间保护

传统的分级可控型高压并联电抗器(以下简称分级可控高抗)保护装置,通过基于磁平衡的差动保护和控制绕组自产零序过流保护反映其控制绕组的匝间短路故障,存在着灵敏性低、速动性差和定值整定困难等不足。为此,文中提出了一种专用于分级可控高抗控制绕组匝间短路故障的保护新方法。它综合利用分级可控高抗的电压、网侧绕组电流和控制绕组电流等电气量,由差动保护检测元件、零序过流检测元件和区外异常检测元件共同构成,既能提高控制绕组匝间短路故障时保护的速动性、灵敏性和可靠性,又能简化保护定值整定。

微机可控高压并联电抗器保护的研制

对于长距离特高压输电线路,为减少损耗、平衡无功、控制电压,长远看有必要采用可根据输电负荷自动调节容量的可控高压并联电抗器。介绍了高阻抗原理可控高压并联电抗器保护的研制过程、保护配置和主保护原理,及其与普通高压并联电抗器保护的区别。该保护装置已应用于忻州开关站可控高压并联电抗器科研试验示范工程。

分级式可控高压并联电抗器控制部分短路判别新原理

介绍了分级式可控高压并联电抗器的原理结构,分析了控制部分短路故障对各控制支路的电流的影响,得出短路点所在控制支路及下级控制支路电流发生显著变化的结论,并提出如下保护方案:通过实时采集电流计算流过各辅助电抗器的电流值,分析以辅助电抗器的理论电流值作为基础的故障电流定值制定方案,两者比较构成故障电流判据,实现对故障进行判断并判别故障位置的作用。RTDS试验结果反映了此保护具有以下特点:不仅能对控制部分的短路故障进行快速判断,而且能对短路故障发生的位置进行区分,故障判据灵敏、短路故障覆盖范围广且定值易整定。

高压并联电抗器非线性模型的分析

建立精确的高压并联电抗器非线性模型是对超(特)交流输电系统进行各种仿真分析的基础。基于单相并联电抗器的电磁关系,充分考虑铁心非线性的影响,提出了一种适用于谐波分析、易于仿真实现的单相并联电抗器的非线性模型,它由反映其磁化特性的非线性电感与反映其铁心损耗的非线性电阻并联再与漏阻抗串联组成,并且分别引入ir-u和i1-u瞬时特性曲线来求解非线性电感和非线性电阻。结合我国晋东南-南阳-荆门1 000 kV特高压交流输电试验示范工程中的高抗参数在PSCAD/EMTDC中进行了建模和仿真,证明所建立的模型能够比较准确地反映高抗的非线性特性,为进行超(特)高压交流输电系统仿真模型的搭建和对其进行谐波特性分析提供了必要条件。

特高压带高压并联电抗器线路的行波差动保护研究

传统的电流差动保护无法应用于带高压并联电抗器的特高压交流输电线路,为此提出了一种新的行波差动保护方法。首先计算三相电压、三相电流暂态量,经过相模解耦变换,若得到行波电流模分量,则判断系统发生故障;然后以线路两端初始方向电流行波波头开始数十微秒内的积分作为特征值构成新的保护动作判据,以判别是区内故障还是区外故障。该判据能够有效地躲过系统正常运行和区外故障引起的暂态不平衡差流,同时对区内各种故障都有很高的灵敏度。理论及MATLAB仿真计算表明:该方法动作可靠,速度快,对采样频率、通信系统及计算机技术没有过高的要求,能够在现有的技术条件下实现,具有较高的实用价值。

计及铁心叠片规则与流–固耦合的特高压并联电抗器铁心振动计算方法

针对现有计算方法无法准确表征油浸式特高压并联电抗器铁心叠片规则且未考虑流-固耦合影响的问题。根据特高压并联电抗器铁心叠片规则定义了一组叠片坐标系,并构建了与空间直角坐标系的映射,实现了2种坐标系下参数的自由转换。结合电磁-机械多场耦合模型,重点分析了铁心与变压器油间的流-固耦合,提出了计及铁心叠片规则与流-固耦合的特高压并联电抗器铁心振动计算方法,填补了具有辐射结构铁心饼的油浸式双柱特高压并联电抗器铁心振动计算方法的空白。分别分析了铁心饼辐射结构和流-固耦合对电抗器铁心电磁与振动参数的影响,证明了文中所述方法能够提高电抗器铁心振动参数的计算准确性。在此基础上,应用该方法对比分析了典型结构单、双柱特高压并联电抗器铁心的电磁与振动参数,研究结果表明:单柱式铁心结构的电磁、振动参数分布较双柱式更为均匀,振动性能更为优异。

特高压并联电抗器的磁场分析

对特高压并联电抗器二维磁场、三维磁场仿真进行了综述,采用磁路方法对特高压并联电抗器单相四柱式铁心的磁通分布进行了分析,对铁轭中的磁通密度进行了推导和探讨。

500kV惠汕线茅湖变电站解口后线路高压并联电抗器退出运行的可行性研究

广东电网500kV惠汕线经茅湖变电站解口后,原线路高压并联电抗器配置条件发生改变,加之电网结构和运行方式变化较快,造成高压并联电抗器故障率较高。为此,对惠汕线惠州、汕头侧高压并联电抗器退出运行展开电磁暂态研究,研究内容包括高压并联电抗器运行和退出工况下工频过电压、合闸及单相重合闸操作过电压、潜供电流和恢复电压以及甩负荷操作过电压等,研究结果表明惠州—茅湖—汕头通道原配置高压并联电抗器退出运行是可行的。

超高压输电线路高压并联电抗器中性点小电抗器参数选择问题

文章从设计角度重点论述高压并联电抗器中性点小电抗器主要电气参数的选择方法,并结合330千伏电网参数,给出330千伏电抗器中性点小电抗器参数的计算结果。

110～500kV变电站变压器/高压并联电抗器典型规范应用说明

文章对变压器/高压并联电抗器的主要厂商制造情况、各电压等级的变压器/高压并联电抗器的设备特点及运行情况做了介绍,结合通用设备典型规范对变压器/高压并联电抗器的设备选型以及设备厂家应如何应对该典型规范作了阐述。

基于数据驱动的500 kV高压并联电抗器过流误报警在线判别方法研究

为提升500 kV并联电抗器在线监测的准确性,提出了基于逻辑回归和主成分分析的并联电抗器过流误报警在线判别方法。首先,分析了并联电抗器所在母线电压互感器以及电抗支路电流互感器测量误差对过流报警条件概率的影响。其次,定义逻辑回归拟合函数的中心点及不确定域为故障检测的二维关键指标,并利用主成分分析法生成一维综合指标。最后,通过将检测日综合指标与设备正常运行工况下综合指标进行对比,对检测日过流报警的正确性进行判别。该方法只需使用高压并联电抗器所在母线的电压测量有效值和监控系统所报出的过流报警信号,无需额外增加测量设备。以某实际500 kV高压并联电抗器作为算例进行的仿真实验,验证了该方法的有效性。