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。     

城轨交通牵引系统谐波电流引起的主变压器降容率分析

谐波电流会使变压器损耗增加,降低变压器的有效容量。本文分析城市轨道交通牵引供电系统中整流装置产生的谐波电流对主变压器造成的影响。在MATLAB-SIMULINK环境下建立12脉波和24脉波整流装置模型并得到其谐波电流数据,利用IEEE C57.110标准提供的谐波损耗因子计算谐波电流所引起的主变压器降容率。计算结果表明:谐波电流会引起不可忽视的主变压器降容率;与12脉波整流装置相比,24脉波整流对变压器降容率的影响明显较低;变压器的直流电阻损耗占负荷损耗比例越大,在相同谐波条件下额外增加的损耗越少。研究结果为轨道交通供电系统的负荷计算和主变压器容量选择提供了依据。     

雷电侵入波下牵引变压器绕组的谐振分析

牵引变压器作为高铁牵引变电所内的核心设备,其运行安全与绕组绝缘情况息息相关。根据多导体传输线理论,搭建牵引变压器绕组以线匝为单位的单输入多输出模型,在该模型下推导出绕组的传递函数表达式,用以分析雷电侵入波下,谐振对绕组绝缘的影响。首先分析传递函数幅频特性,研究绕组中的谐振情况并对谐振可能导致的绕组绝缘击穿点进行定位;然后分析电容参数变化对绕组谐振情况产生的影响;最后在时域内进行验证计算,其结果符合谐振分析结果,验证了本文方法的正确性与可行性。结果表明:雷电波侵入后,绕组第一饼4～8匝线圈绝缘更易因谐振发生击穿,应重点对其进行防护。     

计及绕组波过程的牵引变压器防雷分析

雷电冲击过电压有较大的幅值及陡度,侵入牵引变电所会对主变压器的绕组纵绝缘造成危害。为研究雷电侵入波对牵引变压器的影响,建立牵引变电所EMTP暂态模型,考虑雷击进线杆塔时,分析有无避雷器保护对牵引变压器上过电压参数的影响。安装避雷器后,变压器上的过电压幅值降低到最大允许耐压值以下,但其陡度减小幅度较小,对牵引变压器绕组的绝缘安全存在威胁。通过建立基于时域有限差分法的绕组多导体传输线模型,分析变压器绕组在雷电波入侵时的波过程。结果表明,雷击引起变压器绕组极不均匀电压分布,且前端绕组过电压幅值及振荡频率较高,存在绝缘隐患,应针对该位置进行重点保护。     

动车组牵引变压器铁磁噪声特性研究及抑制

动车组牵引变流器中四象限脉冲整流器会产生大量高次谐波,牵引变压器的二次绕组在这些高次谐波的激励下会产生人耳不适的铁磁噪声,如何在保证牵引系统性能的前提下减少牵引变压器的铁磁噪声是整车集成设计中需要重点考虑的问题。文章分析了牵引变流器四象限脉冲整流器的工作原理和牵引变压器电磁噪声的产生机理,通过在MATLAB中建模仿真,分析不同参数变化下牵引变压器二次侧谐波电流含量变化情况,并对动车组牵引变压器的噪声设计和噪声抑制进行说明。     

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。     

27.5kV所用变压器故障分析及保护研究

27.5 kV干式所用变压器在谐波电压作用下会发生匝间短路或层间短路故障,通过试验验证了匝间短路在短路绕组内产生较大幅度的匝间环流,反映到变压器整体绕组的电流则很小,高压熔断器对这种持续低电流故障不能起到有效的保护作用。因为匝间短路故障的发展伴随着高压绕组温度的显著提高,提出了所用变压器温度保护和熔断器保护相结合的保护方案,通过隔离负荷开关对变压器构成完善的保护。     

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。     

列车运行工况对电力变压器直流偏磁影响的仿真分析

地铁中存在的杂散电流会对地表电位分布产生影响,而如果周边存在电力变压器时,变压器中流过的直流电流会造成变压器发生直流偏磁,然而,目前关于地铁地表电位分布对周边变压器直流偏磁影响研究较少,为此考虑了列车上下行4种不同运行状况,搭建地铁地表电位仿真模型,并计算相应情况下变压器励磁电流畸变率,得出上下行列车同时出站时,对变压...     

交流传动机车主变压器谐波损耗分析

大功率电力电子器件的大量应用,使交流传动机车主变压器在谐波环境下运行.本文以ANSOFT软件为平台建立变压器仿真模型,计算谐波条件下主变压器的铜耗及变压器铁芯损耗功率,推导铁芯硅钢片的涡流损耗公式并分析硅钢片的涡流特性.所得结果表明:谐波的存在使交流传动机车主变压器的铜耗和铁芯损耗增大,且谐波电流产生的损耗比等量工频电流产生的损耗大.分析结果可为变压器的设计优化提供参考.     

电力机车过分相区时牵引变压器辅助绕组不间断供电技术方案研究

电力机车和动车组的辅助系统供电电源有两种途径:一种是从牵引变压器的辅助绕组获得交流电,另一种是从牵引变流器的中间直流环节获得直流电。本文提出一种解决方案,使得机车在过分相区接触网无电期间,牵引变压器的辅助绕组仍能不间断给辅助系统供电,还能确保受电弓进出分相区时不产生过电压和过电流。该解决方案使得辅助系统由牵引变压器辅助绕组供电的机车或动车,经过适当改变控制策略就可以实现过分相区时变压器辅助绕组不间断供电,从而维持辅助系统正常工作。仿真和实验结果验证了所提技术方案的正确性和有效性。     

谐波对牵引变压器损耗的影响

根据一个牵引变压器的损耗,提出了谐波对绕组电阻的影响.对同心式和饼式线圈的变压器进行了分析.使用二维有限元计算软件"Flux2D"进行了多种仿真,并且将其结果与实际变压器测量值进行对比,提出一个简单的定律,由此可确定2种不同类型变压器电阻随频率的变化规律.     

电网拓扑结构对地铁杂散电流分布特性研究

侵入变压器的杂散电流受列车工况、轨地过渡电阻、土壤结构和电网拓扑结构等的影响,探究杂散电流影响因素是防治地铁周边电力变压器直流偏磁的重要手段之一。为研究电网拓扑结构对侵入变压器的杂散电流的影响,构建地铁线路与电网回路动态耦合有限元模型。基于该模型,分析电网单回路与地铁线路不同相对位置在3种典型拓扑电网结构下,侵入变压器的杂散电流变化,仿真结果表明：在3种结构中,放射形结构受杂散电流影响程度最高,且随着电网回路数的增加,侵入电网中的杂散电流总量增多。此外,不论构成电网回路的两变压器处于地铁线路同侧或异侧,随着地铁线路与电网回路之间夹角的减小,侵入回路的杂散电流增大。     

频变特性下自耦变压器绕组FRA建模研究

以1台含梯级叠铁心自耦变压器的分裂式绕组为研究对象,通过数值计算和均质化建模获得频变下含梯级叠铁心的导磁特性;然后,运用有限元软件计算绕组电感和电阻的频变特性;再以变压器绕组线饼为单元,在MATLAB中建立考虑频变特性的绕组状态空间方程的解析模型,计算正常及轴向移位故障下绕组的频率响应;最后,通过实验验证模型的正确性....     

客运专线牵引供电系统谐波通用模型研究

建立了牵引供电系统中各元件的谐波模型。基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,得到不同相序和不同牵引变压器接线形式下的牵引供电系统通用谐波等值电路。通过链式结构将牵引网、电力机车、变电所和电网统一起来进行谐波计算,从而得到电网侧各相谐波电压大小及畸变率。对比仿真结果与实测数据表明,本文所建立的牵引供电系统谐波数学模型具有...     

牵引变压器双层隔振系统振动功率流传递研究

研究了国产某牵引变压器与动车组车体在不同安装参数条件下的振动传递率,建立了牵引变压器——车体耦合模型。推导了器身激励到变压器箱体的功率流传递和变压器箱体到车体的振动功率流传递表达式,并通过试验验证了仿真结果。     

便携式牵引变压器直流电阻测试仪的研制

针对牵引变压器绕组的直流电阻测量中的一些关键技术问题，提出了精确、快速、自动的测量方案。根据这个方案，完成了便携式直流电阻测试仪的研制。运用表明，该测试仪所具有的性能不仅满足牵引变压器直流电阻的测量要求，而且也适用于平波电抗器、各种电力变压器等大电感、微电阻设备的电阻测量，以及继电器、接触器、调压开关等接触电阻的测量。     

变压器电磁啸叫分析及研究

牵引变压器二次绕组因为变流器PWM斩波而含有大量高次谐波,这些谐波如果不加以抑制则不可避免会产生电磁噪声甚至产生电磁啸叫,这是变压器与变流器集成设计应该考虑的问题。文章以某型牵引系统为例,分析变压器电磁啸叫产生机理,并通过仿真分析提出变压器电磁啸叫抑制方法。     

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。     

包神铁路神华号电力机车谐波特性研究

神华号电力机车为神华集团主力运输车型之一,采用交直交型传动系统,功率大、功率因数高,但谐波频谱更宽,其谐波特性与传统货运交直型电力机车有明显区别。通过建立牵引供电系统和神华号电力机车仿真模型,对不同工况下神华号电力机车谐波特性进行分析,并得出结论,为谐波治理提供参考。