场路耦合方法在大型电力变压器三维瞬态有限元分析中的应用

提出一种三维瞬态场路耦合有限元分析方法计算变压器结构件的三维漏磁场及损耗,该方法能够考虑铁磁材料非线性各向异性的电磁特性。以TEAM Problem 21C-M1模型为例,通过磁屏蔽和导磁钢板涡流损耗的计算,表明计算结果和测量结果基本吻合,验证了该方法的正确性。并将该方法应用于一台大型单相自耦电力变压器的数值计算中,结构件损耗的计算误差为3.64%。验证了本文提出方法的正确性和可行性,使得大型电力变压器三维漏磁场及结构件损耗的准确计算得以实现。

基于有限元的大型电力变压器油箱漏磁场分析及结构优化

本文中作者通过总结大量产品的磁屏蔽制造经验,结合有限元分析,提出一种优化的油箱磁屏蔽结构。并对一台大型电力变压器优化前后的损耗实测对比,验证了新结构的有效性。

大型变压器线圈涡流损耗的有限元计算

采用线性轴对称正弦稳态场的有限元法对变压器线圈的涡流损耗进行了研究,并对实际产品进行了计算。编制了适用于任意计算场域的自动剖分程序,正弦稳态场的计算程序,涡流损耗的计算程序。

不同预处理条件下变压器线圈压缩性能研究

为了研究在不同预处理条件(未干燥、干燥后浸油)下变压器线圈的压缩性能变化规律,基于材料压缩理论和变压器工作原理,通过电子万能试验机分析了影响线圈材料性能的因素。通过试验分析了线圈压缩性能的变化规律,采用曲线拟合的方法,对试验获得的数据进行公式描述,进一步研究了变压器线圈压紧后的刚度值变化,推导了轴向载荷下线圈的刚度模型,对曲线突变的情况进行分析,为变压器绕组的压紧过程提供理论和实验支撑。

智能化技术在变压器故障诊断中的应用

为了提高变压器的运行可靠性,传统的定期维修制度和离线试验被广泛运用。然而,这些方法虽然能够在一定程度上发现潜在问题,但它们的盲目性和资源浪费性及可能无法及时发现并解决隐藏缺陷的局限性,使得人们需要寻求更为高效的故障诊断方法。当前,智能化技术已经在变压器故障诊断中展现了较大的潜力和应用价值。文章分析了智能化技术在变压器故障诊断中的应用与发展,以期为相关人员提供参考。

变压器智能扭矩装配系统研究

变压器生产中多次出现因螺栓紧固造成的铁心振动噪声超标、接地线悬浮放电、引线虚连产生局部放电等问题,为解决上述问题,从螺栓紧固标准力矩值和拧紧顺序2个关键方面进行研究管控,为保障螺栓力矩值和拧紧顺序正确执行,结合变压器产品特点设计开发智能扭矩装配系统。首先,基于铁心振动、噪声、空载损耗、局部放电等变压器关键试验参数对螺栓拧紧力矩值进行研究,规定不同位置的螺栓力矩值;其次,基于铁心装配体的固有频率,确定螺栓组拧紧顺序,并应用于整体和局部顺序;再次,为指导工作人员操作开发工艺路线+工艺图的工艺制造模型,通过扭矩工作站显示三维工艺图指导生产;最后,设计了装配系统五位一体信息管控架构,即“MES系统+扭矩中央系统+扭矩工作站+扳手校验系统+终端执行系统”,用以指导变压器科学装配并实现螺栓拧紧数字化全流程闭环管控。

基于非平均热源的油浸式变压器2维温度场分析

为了更准确地研究油浸式变压器温度场分布,考虑磁场损耗分布不均匀性和温度对媒质物性参数的影响,提出一种基于非平均热源的多物理场耦合计算方法。该方法结合了有限体积法和有限元法的优点,采用有限体积法分析变压器流场分布,采用有限元法研究变压器温度场分布,并在有限体积法和有限元法中分别加入迎风格式,可有效避免计算过程中产生的非物理振荡。通过数据映射方法,将磁场损耗分布映射到温度场的计算网格中,得到温度场分析的非平均热源。针对换流变压器2维简化模型,分别用该算法和多物理场仿真软件Comsol计算了流体场和温度场,2种方法得到的速度峰值最高差≤0.03 m/s,最高温度相差≤3 K,验证了该算法的有效性。此外,还对比分析了平均热源和非平均热源条件下的温度场分布,分析结果表明,与平均热源方法相比,非平均热源的计算结果与理论分析更相符,可为变压器的寿命预估与热点预测提供参考。

变压器–套管体系地震响应机理振动台试验研究

变压器是重要的变电站设备,然而在地震中会遭受各种形式的破坏。由220 k V套管和变压器组成的体系为试验对象,进行变压器–套管体系振动台试验,测得满足IEEE 693需求反应谱的地震波激励下的体系关键位置的地震响应;以El Centro波激励下体系的地震响应为例,分析加速度和位移响应沿体系高度的分布情况;最后探讨变压器升高座和套管的地震响应机理。得到体系基本动力特性,且在峰值为0.3 g地震波激励下套管法兰出现渗油、垫片松动震害。分析表明:当套管法兰抗弯刚度较大时,变压器箱体箱壁的面外刚度不足引起套管动力响应放大和升高座摆动,套管振动与升高座摆动耦合在一起,两者绕升高座根部整体摆动;然而套管法兰刚度变小时,套管绕其根部法兰开始摆动,套管振动与升高座摆动耦合作用变弱。

超高压变压器铁芯硅钢片磁致伸缩力数值计算

超高压电力变压器本体振动噪声主要来源于铁芯磁致伸缩,为了准确计算变压器铁芯磁致伸缩效应,提出了基于磁致伸缩力–热应力比拟的数值计算方法。首先采用ANSYS有限元分析软件建立电力变压器3维瞬态电磁场数值计算分析模型,通过求解提取铁芯每个节点不同时刻的的磁密值;其次根据磁致伸缩力–热应力的比拟,加载试验测得的硅钢片磁致伸缩特性曲线,计算得到铁芯不同时刻各个节点的磁致伸缩力;然后将铁芯磁致伸缩力导入到结构场和声场计算模型中,求得铁芯本体的振动位移及其声压分布;最后对通过减小磁密来降低铁芯本体振动噪声的效果进行了分析,并对比了不同磁密下铁芯本体振动噪声的强度与分布,证明了该方法的有效性,对比结果表明铁芯磁密降低0.05 T,其声压最大值降低约1.26 d B。

轴向双分裂发电机变压器漏磁场及穿越短路阻抗计算与分析

由于轴向双分裂发电机变压器绕组结构复杂,其短路阻抗较难准确地计算。为此,以1台轴向双分裂发电机变压器为例,建立了漏磁场和等效电路模型,对其进行了3维和2维漏磁场分析。并采用漏磁链法和场路耦合方法进一步计算了不同工况下的穿越短路阻抗以及分裂支路电流分配问题,将计算结果与实验值进行对比分析。结果表明:对于短路阻抗的计算,采用场路耦合的3维有限元法比2维有限元法及漏磁链法更接近实验值,3维有限元法计算误差<2%,而漏磁链法最大误差达到了7.2%;与漏磁链法相比,3维有限元法能够更精确地计算变压器的漏磁场以及分裂支路电流分配问题。对分裂变压器短路阻抗的计算研究为分裂变压器的合理设计提供了参考依据。

大规模工程涡流场有限元计算的困境与展望

精确计算涡流场分布及其在导电材料中产生的损耗,对于电工设备的优化设计与安全运行至关重要。在现阶段,特大型电机、变压器等电工设备中的三维工程涡流场有限元分析存在计算规模大、计算时间长和计算精度不能满足工程精度要求的问题。该文主要从计算方法的层面分析这类问题的研究现状和关键难点,介绍诸如叠片铁心材料特性的传统和改进型均匀化模型、子问题扰动有限元法、区域分解法、单元级别的并行有限元法等针对上述问题的研究对策,分析不同方法的优点和局限性,并提出对今后进一步研究策略的建议,作为快速、高效地实现三维工程涡流场大规模计算任务的参考。

一种考虑硅钢片旋转损耗的三相变压器铁心损耗简化计算方法

为了提高电工钢片旋转损耗的计算效率,该文提出一种简化有限元计算过程的变压器铁心旋转损耗计算方法。该方法以单片电工钢片旋转损耗的测量结果为输入数据,在有限元计算过程中,用两条正交的B-H磁化曲线模拟晶粒电工钢片的各向异性,利用牛顿–拉夫逊法求解非线性有限元方程;再依据各离散单元磁通密度的计算结果查找相应的旋转损耗测量曲线,得到铁心损耗分布。通过对比变压器铁心模型的仿真结果和实验测试结果,验证了该方法的有效性。

直流输电±800kV换流变压器的绝缘结构分析

介绍了±800kV换流变压器绝缘结构的计算分析方法。

变压器–套管体系基础隔震振动台试验

为解决在近期地震中大型变压器遭受严重破坏的问题,利用复合隔震支座系统对一个变压器–套管体系进行了基础隔震振动台试验研究。首先用叠层橡胶支座和滑移橡胶支座组成的复合隔震支座系统对一个变压器–套管体系进行了基础隔震设计布置,然后开展了该变压器–套管体系在白噪声和汶川地震的卧龙波、清平波和曾家波激励下的振动台试验研究,得到了该体系的动力特性和关键部位的地震响应,并对比分析了该变压器–套管体系采用基础隔震与未隔震的地震响应。试验结果表明:与未隔震体系相比,基础隔震变压器–套管体系的加速度和应变响应减小到其未隔震体系时的1/2以下,同时在一定程度上放大了隔震体系的位移响应,但该体系在幅值为0.4g的地震波作用下的套管顶部相对台面的位移<60 mm。复合隔震支座系统减小了地震动向变压器–套管体系传递,过滤掉了地震波中的高频成分,避免了与变压器–套管体系发生类共振,减小了地震响应。该试验研究验证了采用复合支座系统基础隔震变压器–套管体系的有效性,对于采用复合支座系统基础隔震的变压器可以考虑降低1度抗震设计要求。

大型单相电力变压器结构件三维漏磁场计算

为了获得油箱等结构件中涡流损耗的准确结果,通常采用网格加密方法,但这会引起计算规模的扩大,使得有限的计算机资源无法实现实际的仿真计算.以500 kV单相电力变压器产品为算例,完成了三维漏磁场和涡流损耗的准确计算.讨论了金属结构件"大尺度差别"问题的合理剖分方法,重点研究了在金属结构件透入深度范围内进行分层剖分生成网格的方法,并将涡流损耗的仿真计算值与试验实测值进行了对比验证.计算结果表明,随着剖分层数的增加,涡流损耗的计算结果将趋于稳定,在计算规模和求解精度之间寻求折中方案,建议对透入深度小于1 mm的油箱分层数不应小于4.

弹性支持扁拱动力稳定性分析和变压器内线圈短路动稳定分析

本文采取脉冲载荷激励下弹支扁拱弹性动力稳定性的理论模型分析电力变压器内线圈短路动稳定问题.首先导出了脉冲载荷激励下弹支扁拱非线性运动积分微分方程级数解,给出了各平衡位置(奇点)的局部稳定(不稳定)性证明,导出弹支扁拱抗跳跃失稳的稳定性充分条件、判别公式和临界载荷;其次导出了短路载荷与脉冲载荷的相当关系,考虑内线圈各线匝(铜条)短路电动力到内线匝的传递,给出了内线圈短路动稳定临界电动力计算公式和动稳定判别方法;最后作出与实验结果的比较和算例.

变压器绕组导线对抗短路能力的影响

阐述了绕组导线规格对变压器短路时辐向力的影响,并提出了几点措施。

超高压GIS系统操作引起特快速暂态过电压VFTO对变压器影响的研究

介绍了超高压变压器由于GIS系统隔离开关操作引起VFTO的计算分析方法。

大容量变压器内绕组短路强度研究

结合变压器产品短路试验,采用有限元法对变压器内绕组径向强度进行了分析。

基于Fluent油流模型的油浸式变压器绕组温升计算

给出了计算变压器绕组区域导线和油温升分布的方法,并针对一台实际变压器给出了计算结果。