基于有限元的单相双柱变压器直流偏磁分析

采用有限元软件建立单相双柱双绕组变压器磁场模型和电路模型，通过磁路耦合仿真计算变压器在绕组接地端未添加直流电流和添加直流电流情况下的激磁电流，并利用傅里叶变换进行谐波频谱分析，对比单端侵入不同直流分量下变压器励磁电流与谐波频谱的变化规律，为研究变压器在不同直流电流侵入下的铁磁特性、空载损耗、铁心振动等奠定基础。     

基于Matlab的三相变压器故障的仿真模型

以单相双绕组变压器数学模型为基础,用3个独立的单相变压器表征三相变压器的每一相,推导出了三相之间的连接关系方程;建立一种以磁链作为状态变量的三相变压器内部故障暂态仿真模型;充分考虑了二次侧终端条件、铁心磁路饱和等因素,选择磁链作为状态变量.在该模型基础上,对三相变压器的励磁涌流,短路试验电流、绕组匝地匝间短路故障时一次侧电流进行仿真计算及特性分析,验证了模型的正确性和有效性.     

城轨车辆高频隔离辅助变压器的设计

介绍了一种城轨车辆高频隔离辅助变压器的设计思路,主要对变压器铁心选择、绕组设计、寄生电感及损耗计算等关键项点进行阐述,最后通过试制一台60 k VA样机验证所设计变压器性能满足系统应用要求。     

V/X接线牵引变压器的温升特性

针对V/X接线牵引变压器独特的接线方式、电气特性和负载特性,基于热电类比原理和变压器内部热传递过程建立V/X接线牵引变压器内部热路模型.参照电路理论推导温升计算微分方程,并根据热特征参量问的相互关系,建立V/X接线牵引变压器内部温升计算模型.以1台机车从驶入到驶出某V/X接线牵引变压器供电区间的过程为例,仿真计算顶层油温度曲线和绕组热点温度曲线.分析绕组绝缘寿命的影响因素,并根据牵引负荷的特点,提出适用于V/X接线牵引变压器的绝缘寿命损失计算方法.     

牵引变压器绕组变形在线检测方法研究

国内外的研究和统计表明,变压器绕组变形是电力系统安全运行的一大隐患,通过测量变压器绕组短路电抗来判断变压器绕组是否变形是一种有效的方法。本文提出了2种通过在线监测原、次边的电压和电流,实时计算绕组的短路电抗来判断变压器绕组变形的方法,并对电气化铁路主要接线形式的牵引变压器绕组变形的在线监测方案进行了设计。论文分析了互感器误差对短路电抗测量结果的影响;通过变压器建模,分析了磁滞特性和负载变化大小对短路电抗测量结果的影响,验证了该方法在工程应用上的可行性。     

考虑绕组间全电容参数的牵引变压器频率响应建模

短路故障是牵引供电系统最易遭受的故障之一,短路电流冲击极易导致牵引变压器绕组变形。频率响应分析法是目前诊断变压器绕组变形非常有效的方法之一,基于牵引变压器建立精准频率响应模型对绕组的故障诊断具有重大的参考意义。为此以一台QYS-R-(31500+25000)/220牵引变压器为研究对象,提出一种基于集总参数电路的考虑绕组间全电容参数的改进型频率响应模型,结合数值公式法和有限元法,计算得到模型相关参数,最后通过状态空间方程,仿真得到变压器频响曲线。通过与实测曲线的对比,验证了考虑绕组间全电容参数的改进型频率响应模型较传统模型准确度更高。     

Scott接线平衡变压器数学模型与阻抗匹配的实验验证

从磁势平衡方程、绕组接线方程和电压传递方程出发分析Scott接线平衡变压器的运行特性,阐明为使Scott接线变压器三相-两相平衡变换性能达到理想状态应满足的设计条件;推导出用绕组间短路阻抗表达的阻抗匹配关系式;试制了一台50 kVA小容量模型,实际测试结果验证了相关分析的正确性。讨论了Scott接线变压器的励磁电流特性;给出Scott接线变压器的二次侧两相端口电压输出方程、两相等值电路和相坐标下的节点导纳矩阵,以便同电力系统和牵引网接口进行有关问题的分析计算。     

基于传递函数分析的高速铁路自耦变压器绕组轴向移位故障诊断研究

高速铁路自耦变压器绕组移位故障将极大地影响牵引供电系统安全性,频率响应法是目前检测变压器绕组是否发生变形或移位的有效方法。为提升高速铁路自耦变压器分裂式绕组轴向移位故障诊断的准确性,基于绕组仿真和试验频率响应曲线,综合考虑频率响应幅频和相频曲线,结合快速松弛矢量匹配算法计算得到系统传递函数表达式,求解得到正常和故障情况下传递函数系数序列的Kendall Rank相关系数,并通过量化Kendall Rank相关系数,提出了一种分裂式绕组移位故障诊断方法。结果表明:所提出的相关系数能够有效反映绕组的移位程度,并通过实测案例验证了所提方法的有效性。     

干式车载牵引变压器绕组区域动态温度计算模型

干式车载牵引变压器质量轻、安全系数高,但其内部热场随运行环境及负荷状态频繁波动。为实现干式车载牵引变压器绕组动态温度的快速计算,基于热电类比原理搭建分布式动态热网络拓扑结构,并借助CFD模型开展仿真试验,探究运行参数和风道尺寸对散热性能的影响,提出风道出口温度计算方法;基于干式车载牵引变压器绕组温升试验平台,验证动态温度计算模型的有效性。结果表明：针对不同结构参数和时变运行场景,所建绕组动态温度计算模型均能准确获取绕组区域温度分布及动态变化情况,相比CFD数值仿真节省99%以上的时间成本,有助于干式车载牵引变压器热容量的合理规划和设计效率的进一步提高。     

电力机车牵引变压器副边绕组过电压计算

为了研究计算电力机车牵引变压器在暂态过电压作用下副边绕组的电压响应问题,从电力机车牵引变压器原、副边绕组的电压传递函数出发,分别计算了牵引变压器的谐振频率点和副边绕组在暂态过电压作用下的响应。首先测量出机车牵引变压器原、副边绕组的电压传递函数,并用矢量匹配法和Arnoldi算法对此电压传递函数进行有理函数逼近和降阶处理,然后计算电压传递函数的谐振频率点。运用电网络理论得到传递函数的高频无源电路模型,此模型是一个由无源元件R,L,C和理想变压器组成的二端口网络。最后通过对此二端口网络施加不同类型的暂态过电压,仿真计算了变压器副边绕组的电压响应。     

阻抗匹配平衡变压器的电磁暂态仿真研究

在研究阻抗匹配平衡变压器的接线特点和内部“阻抗匹配”特性的基础上,结合多绕组变压器的电磁耦合关系,利用数学推理建立其变压器电磁暂态仿真模型。根据模型对空载合闸和外部短路情况进行了仿真。比较了电磁暂态模型和等值电路在稳态短路电流计算中的效果,结果表明两者对稳态短路电流的计算差别不大。     

节能型卷铁心牵引变压器的研制与应用

牵引供电系统负荷为间歇性负荷,使得牵引变压器空载损耗成为系统主要损耗之一,为降低牵引供电系统运行损耗,提高其运行经济性,研究开发节能型牵引变压器具有重要意义。本文所述节能型牵引变压器以卷铁心结构为基础,采用V/X接线形式,重点研究了卷铁心结构及油道设置方案,主绝缘设计及过负荷温升控制方案,同时突破了大容量卷铁心卷绕、拼装、退火及其线圈一体化绕制等关键技术,是世界罕见的220kV级卷铁心牵引变压器。该样机通过了国家变压器质量监督检验中心试验,符合国家及行业相关标准,其试验结果与传统叠片式铁心牵引变压器相比,空载损耗下降44.2%,噪声值下降30.9%,节能降噪效果良好。     

基于振动模态的机车主变压器绕组稳定性研究

为进一步完善列车安全状况监测及故障预警技术研究,针对绕组轴向失稳现象提出一种基于绕组轴向振动模态的研究方法。该方法利用机车主变压器单铁芯柱绕组的轴向动态结构模型和绕组轴向电磁力与振动加速度的关系,通过提取和衡量变压器绕组振动加速度信号中周期信号幅值变化情况,研究绕组预紧力变化对其振动加速度的影响。通过ANSYS建立HXD1C型机车主变压器的三维动态模型,以油箱壁平板结构上靠近对应机车主变压器绕组中心点的油箱正面和背面对称位置作为机车主变压器油箱振动信号监测点,验证机车主变压器绕组压紧力的状况可以通过绕组振动加速度频率和幅值的变化来监测。     

基于谐波分析的牵引变压器绕组短路电抗监测方法

为在线监测牵引变压器绕组变形,利用牵引供电系统中奇次谐波丰富的特点,按照用某时刻变压器的谐波电压和谐波电流表达绕组短路电抗的设计思想,提出基于谐波分析的牵引变压器绕组短路电抗在线监测新方法。建立基于谐波电压和谐波电流计算变压器绕组短路电抗的数学模型,以单相变压器为例进行绕组短路电抗仿真计算,并根据成都铁路局西昌变电所1号主变压器实测谐波数据计算绕组短路电抗。结果表明:仿真结果与设定值的误差小于0.3%;与Maxwell电桥测量法、常用短路电抗在线监测方法相比,基于谐波分析的牵引变压器绕组短路电抗在线监测方法的测量误差小于2.5%,从而验证了新方法理论上可行,监测精度高。     

基于管状导体模型钢轨高频频变参数计算

牵引供电系统中,钢轨等输电线路电感和电阻随频率发生变化,存在参数频变现象,会导致故障行波在钢轨传播过程中产生色散现象。为研究故障行波在钢轨传播过程中的色散特性提供基础数据,针对钢轨频变参数计算展开研究。根据现有等效管状导体模型,提出一种针对高频行波计算钢轨频变参数的简化管状导体数学模型,给出该模型计算过程中所需各参数确定方法,并利用该简化模型对P50钢轨进行实例计算。计算结果表明,钢轨参数频变现象较为明显,计算模型对于后续研究牵引供电系统行波故障测距中行波色散问题可提供基础数据参考。     

基于频率响应与图像特征提取的动车组变压器绕组状态诊断方法研究

动车组变压器是保障高速铁路稳定运行的核心设备,频率响应法是目前检测变压器绕组状态的有效方法。为提升车载变压器绕组状态诊断的准确性,结合暂态信号与频率响应法提出基于频率响应与图像特征提取的动车组变压器绕组状态诊断方法。搭建试验车载变压器绕组故障模拟平台,获取不同故障类型和故障位置的频响曲线,利用类Gram矩阵结合幅频和相频曲线信息,再利用密度分层法转换为伪彩色图,提取对应的灰度共生矩阵和灰度差分矩阵特征值,根据鹈鹕优化支持向量机方法对绕组故障进行诊断。试验结果表明：车载变压器绕组故障发生时,伪彩色图能够反映出故障信息,有利于图像分析和特征提取,采用基于频率响应与图像特征提取的动车组变压器绕组状态诊断方法能够识别车载变压器绕组的典型故障类型和位置。     

110 kV开口卷铁心节能型牵引变压器空载性能分析

本文通过对引起变压器空载损耗的因素进行分析,提出采用开口卷铁心以降低变压器空载损耗,利用有限元法对开口卷铁心空载损耗进行了仿真计算,并通过试验对其进行了验证.     

高速铁路牵引变压器容量优化

基于既有高速铁路牵引变电所的实测数据对典型负荷曲线进行研究,搭建基于指数方程的变压器温升模型,计算典型负荷曲线下牵引变压器绕组热点温度和寿命损失,并依据计算结果对牵引变压器容量进行优化,为新建高速铁路牵引变压器容量等级选取提供参考。     

轨道牵引电机铁心材料参数识别

由薄硅钢片叠压而成的铁心结构被广泛应用于轨道牵引电机,其具有横观各向同性特征.通过模态实验与参数识别,获取了铁心模态测试数据与有限元模型的相关性,确定了铁心属性相关参数,基于该材料参数建立的有限元模型分析结果与实验吻合度较高.同时进一步分析了铁心轴向长度、叠压力值对参数的影响,轴向长度参数对铁心有"钢化"效应,在工艺参数范畴内,叠压力对铁心有"软化"效应,对牵引电机铁心结构设计与应用有一定指导意义.     

基于LSTM神经网络的地铁变压器绕组温度预测

传统的地铁状态监测系统仅能反映变压器绕组当前的温度状态及其历史温度趋势,当绕组温度超过阈值时系统报警,但不能对绕组未来的温度变化进行预测。绕组温度受设备运行功率和环境温度等多重因素影响,其变化呈现非线性和周期性,传统预测方法精度难以提升。本文基于长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)算法预测变压器绕组温度,选取绕组温度、环境温度、运行功率、运行电流作为输入变量,收集变压器历史状态数据构成训练数据进行离线训练,通过训练完成的绕组温度预测模型反映多重影响因素与绕组温度的变化关系。最后将算法应用于某地铁站动力变压器,收集样本数据进行训练得到温度预测模型,将测试数据输入模型中,计算绕组温度真实值和预测值之间的相对温差,分析验证算法可行性与模型准确度。结果表明：LSTM算法面对大数据量样本可充分挖掘多重影响因素与绕组温度之间的深层关系,温度预测模型可准确预测绕组温度的变化。