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基于磁通分流原理的混合磁路电抗器研究

电源学报 2024年

作者：梅超吴鹏杨富尧韩钰苏海林邹中秋安徽瑞德磁电科技有限公司国网江苏省电力有限公司电力科学研究院国网智能电网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室

干式铁心电抗器作为无功补偿的核心装置在电力系统中大规模使用，但由于铁心磁致伸缩效应导致的振动噪声问题成为限制其在城区室内变电站使用的主要因素。利用磁通分流原理，采用低磁致伸缩系数的软磁复合材料和硅钢共同作为电抗器铁心... 详细信息

干式铁心电抗器作为无功补偿的核心装置在电力系统中大规模使用，但由于铁心磁致伸缩效应导致的振动噪声问题成为限制其在城区室内变电站使用的主要因素。利用磁通分流原理，采用低磁致伸缩系数的软磁复合材料和硅钢共同作为电抗器铁心材料，考虑到两者材料有效磁导率的不同，合理调控磁通量在铁芯分布，使硅钢部分流入较大磁通量，而软磁粉芯部分承担较少的磁通。基于上述设计思想，设计并制造了混合磁路电抗器样机。研究结果表明，在相同容量情况下，混合磁路电抗器的铁心损耗低于纯硅钢电抗器，并且其振动噪声均不超过60 dB(A)，低于硅钢电抗器。可见本文方法可为改善干式铁心电抗器噪声问题提供有益参考。

关键词：干式铁心电抗器磁通分流低磁致伸缩软磁复合材料低振动噪声

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地铁杂散电流干扰变压器多场传播模-态分析

电工技术学报 2024年第15期39卷 4613-4629页

作者：潘超石晓博安景革付桐睿孟涛东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室吉林132012 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院长春130021

针对城市地铁杂散电流干扰临近电网接地变压器出现的偏磁异常,基于电磁-机械-声耦合原理,提出变压器多场干扰传播时域模-态数学模型。仿真不同场景下变压器多元时空信息,建立多元干扰传播特征信息库。分析典型场景中杂散电流对磁通、电... 详细信息

针对城市地铁杂散电流干扰临近电网接地变压器出现的偏磁异常,基于电磁-机械-声耦合原理,提出变压器多场干扰传播时域模-态数学模型。仿真不同场景下变压器多元时空信息,建立多元干扰传播特征信息库。分析典型场景中杂散电流对磁通、电磁力、振动及噪声等传播特征的影响,归纳物理特征信息的耦合关联规律,对比杂散电流时变分量与直流分量的干扰差异。结果表明,杂散电流时变分量对变压器的干扰与直流分量情况类似,但时变分量导致多场参数变化具有更加复杂的时序波动性。搭建动模实验平台,测量不同干扰下变压器的电流、振动及噪声数据,并与仿真结果对比,验证该文模型与结论的正确性和有效性。基于多元特征信息库构建多元模-态空间,划分四类干扰传播域,并形成干扰判据,为城市电网变压器抵御轨道交通杂散电流干扰的安全态势感知与异常辨识提供依据。

关键词：杂散电流干扰变压器多元信息模-态

考虑声-振模态结合的抽水蓄能机组轴承故障诊断

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 1-10页

作者：胡列豪巩宇张勇军安禹铮蒋崇颖廖美英华南理工大学电力学院广东广州510641 南方电网储能股份有限公司广东广州510635 广东科学技术职业学院广东广州510600

为解决抽水蓄能机组轴承磨损故障难以监测和识别的问题,提出一种结合声振数据的双模态神经网络机组轴承诊断模型。首先分析了抽水蓄能机组声振特性,融合相似软阈值对奇异值分解去噪方法进行改进,有效消除非接触式传感器固有噪声干扰。... 详细信息

为解决抽水蓄能机组轴承磨损故障难以监测和识别的问题,提出一种结合声振数据的双模态神经网络机组轴承诊断模型。首先分析了抽水蓄能机组声振特性,融合相似软阈值对奇异值分解去噪方法进行改进,有效消除非接触式传感器固有噪声干扰。其次提出逆巴克频谱变换方法,并结合巴克频谱变换和格拉姆角和场变换等特征工程技术,提取机组轴承的声纹和振动特征图。通过融合相对位置编码的自注意力机制和深度可分离卷积,建立特征图传递网络。同时运用多头自注意力机制和双向长短期记忆网络搭建了时序数据传递网络,并以平行网格架构构建了机组轴承故障诊断模型。实验对比分析表明,所提方法具有较高的故障识别准确率,为抽水蓄能电站机组轴承监测问题提供了有效的解决途径。

关键词：抽水蓄能机组声-振模态奇异值分解特征工程故障诊断

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高频变压器电磁场-结构力场-声场求解及特性分析

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高电压技术 2024年

作者：陈彬沈辰轩刘洋靳艳娇万妮娜湖北省输电线路工程技术研究中心(三峡大学) 三峡大学电气与新能源学院先进输电技术国家重点试验室(国网智能电网研究院有限公司(全球能源互联网研究院有限公司)) 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司

大容量高频变压器结构紧凑，工作频率为数百Hz到几十kHz，工作波形为方波等非正弦的特殊激励波形。高频变压器电磁、结构、声等多场耦合紧密，运行时出现严重的振动与噪声问题，对高频变压器振动与噪声特性进行精细分析对于其减振降噪... 详细信息

大容量高频变压器结构紧凑，工作频率为数百Hz到几十kHz，工作波形为方波等非正弦的特殊激励波形。高频变压器电磁、结构、声等多场耦合紧密，运行时出现严重的振动与噪声问题，对高频变压器振动与噪声特性进行精细分析对于其减振降噪具有重要意义。为此，本文首先建立高频变压器电磁场-结构力场-声场三维仿真求解模型，明确各物理场的载荷传递过程以及电磁和力学性能参数；然后采用有限元法得到了不同电压激励下变压器铁芯表面时域振动波形与噪声频域特性，并定量评估了纳米晶切割铁芯对受力特性的影响程度；最后，对一台5kHz/10kVA高频变压器的振动和噪声进行试验测试，得到正弦和方波电压激励下铁芯振动和噪声数据。由仿真与试验结果可知，高频变压器铁芯拐角处振动较为剧烈且周围产生的噪声也较大；相比于正弦波激励，非正弦波激励下振动不仅集中发生在2倍频还存在许多高次谐波分量，同时各个频率段声压级明显增加；不同波形激励下测量点声压级相对误差均在10%以内，验证了仿真模型的准确性。

关键词：电磁-结构-声场分析振动噪声高频变压器电磁振动频域特性振动加速度

计及遮雨帽和隔音装置的空心电抗器散热性能分析及结构参数优化设计

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南方电网技术 2022年第9期16卷 64-74页

作者：陈炜胡胜卢铃唐奇曹浩国网湖南省电力有限公司电力科学研究院长沙410007 国网电力设施噪声与振动实验室长沙410007

根据空心电抗器的设计参数,建立了三维流场-温度场耦合仿真模型,获得了加遮雨帽和隔音装置前后电抗器温度场仿真结果。提取不同路径下电抗器温度和流速分布,揭示了电抗器包封线圈的散热特性。通过分析包封线圈间气道内流体的流速,给出... 详细信息

根据空心电抗器的设计参数,建立了三维流场-温度场耦合仿真模型,获得了加遮雨帽和隔音装置前后电抗器温度场仿真结果。提取不同路径下电抗器温度和流速分布,揭示了电抗器包封线圈的散热特性。通过分析包封线圈间气道内流体的流速,给出了在加遮雨帽和隔音装置下电抗器温升显著增加的原因。为了降低电抗器的温升,选取影响电抗器散热性能的遮雨帽和隔音装置主要结构参数,采用拉丁方试验设计与有限元仿真相结合的方法,获得了不同结构参数下电抗器温度场仿真结果。在此基础上,构建了Kriging近似模型,该模型反映了电抗器最高温度与遮雨帽、隔音装置结构参数间的相互关联。采用灵敏度分析技术获得了结构参数对电抗器最高温度的影响程度。基于粒子群优化算法,获得了最佳的遮雨帽和隔音装置结构参数。优化结果表明,在最佳的结构参数下电抗器最高温升从73.6℃下降到61.2℃,温升显著降低,优化方法对提高电抗器散热能力具有重要的指导意义。

关键词：空心电抗器温度场遮雨帽隔音装置 Kriging近似模型粒子群优化算法

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变压器铁心振动及分布特性研究

高压电器 2023年第1期59卷 134-141页

作者：纪炜刘建戈陆伟锋吴绍武王德全国家电网淮安供电公司江苏淮安223001 国家电网杭州供电公司杭州310000

基于铁心本体的振动信号更能准确反映铁心状态,针对典型的电力变压器铁心结构,利用测振仪及声学成像系统对一台三相三柱式铁心模型开展振动及分布特性研究。实验结果表明:铁心振动以100 Hz为基频,包含整数倍高次倍频分量。铁心不同方向... 详细信息

基于铁心本体的振动信号更能准确反映铁心状态,针对典型的电力变压器铁心结构,利用测振仪及声学成像系统对一台三相三柱式铁心模型开展振动及分布特性研究。实验结果表明:铁心振动以100 Hz为基频,包含整数倍高次倍频分量。铁心不同方向不同位置振动差异较大,硅钢片平面法向振动强于平面内振动。铁心B柱振动大于A、C柱,铁心柱与上下铁轭接缝处振动较大,沿铁心柱及上下铁轭振动呈近似“U”型分布,且电压越大,趋势越明显。铁心辐射声场云图及声像图均表明铁心B柱与上下铁轭接缝处的辐射噪声贡献远大于其他位置,与表面振动测试结果相一致。对基于振动信号分析法的铁心故障诊断方法及减振降噪技术具有重要意义。

关键词：变压器铁心振动分布特性声成像

电力变压器振动与噪声及其控制措施研究现状与展望

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高压电器 2019年第11期55卷 1-17页

作者：汲胜昌师愉航张凡陆伟锋西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室西安710049 国家电网杭州供电公司杭州310000

随着电网系统的快速发展,大容量、高电压电力变压器不断增多,其振动与噪声对设备自身及周边居民的健康造成的影响日益凸显,因此变压器振动与噪声及其控制受到了国内外学者的广泛关注。文中从变压器振动噪声机理、特性、影响因素以及控... 详细信息

随着电网系统的快速发展,大容量、高电压电力变压器不断增多,其振动与噪声对设备自身及周边居民的健康造成的影响日益凸显,因此变压器振动与噪声及其控制受到了国内外学者的广泛关注。文中从变压器振动噪声机理、特性、影响因素以及控制措施等方面对国内外研究进展进行综述。分析了硅钢片的磁致伸缩特性及Maxwell应力特性,得出铁心振动噪声的主要来源及数学模型;根据绕组磁场分布及受力分布,分析了绕组轴向及幅向振动特性及数学模型;总结了冷却设备等部件的振动特性。从振动产生、传递到噪声辐射等过程分析了变压器传播特性。从激励-模态-振动-噪声入手,在源、传递路径两方面对减振降噪措施进行了总结。对未来研究重心进行了展望,包括:绕组振动数学模型的完善;铁心和绕组振动的相互影响;仿真研究的完善;基于调整模态特性的变压器减振降噪措施研究;测量手段的多样化。

关键词：变压器振动噪声控制措施

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变压器振动在典型建筑结构中的衰减特性

应用声学 2021年第3期40卷 474-479页

作者：卢铃谢紫银吴晓文 Hakbong Kim 李军翟国庆国网湖南省电力有限公司电力科学研究院(国网电力设施噪声与振动实验室) 长沙410007 浙江大学环境过程研究所杭州310058

为掌握10 kV居民区配电变压器振动在建筑中的衰减规律,将实测的变压器振动加速度转化为激励力,作用于剪力墙和框架建筑上,采用有限元法仿真研究变压器振动在建筑中的衰减特性。结果表明,在具有相同层高、层数的剪力墙、框架高层建筑中,... 详细信息

为掌握10 kV居民区配电变压器振动在建筑中的衰减规律,将实测的变压器振动加速度转化为激励力,作用于剪力墙和框架建筑上,采用有限元法仿真研究变压器振动在建筑中的衰减特性。结果表明,在具有相同层高、层数的剪力墙、框架高层建筑中,位于负一层的变压器传播至各楼层的铅垂向振动加速度级(0-500 Hz),随楼层离地高度h对数值(lg h)的增加线性下降,其斜率分别为33.26和24.84,前者的衰减速率(lg h每增加1振动加速度级的衰减量)约为后者的1.3倍;在剪力墙、框架多层建筑中斜率分别为31.87和20.07,前者的衰减速率约为后者的1.6倍。可见,当建筑层高、层数相同时,变压器振动在剪力墙建筑中比框架建筑中衰减更快;当建筑结构相同时,振动在高层建筑中的衰减速率略大于多层建筑。对0-80 Hz环境振动,变压器振动在剪力墙高层建筑中的铅垂向Z振级衰减速率约为框架高层建筑的2.4倍;剪力墙多层建筑振动衰减速率约为框架多层建筑的3.7倍。在此基础上,建立了变压器传播至剪力墙、框架建筑不同楼层的振动单值和分频段预测模型,可为变压器引起的建筑室内振动预测和控制提供依据。

关键词：变压器振动建筑结构数值仿真衰减特性

特高压换流变压器网侧绕组电流检测系统设计及谐波特性分析

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高电压技术 2021年第4期47卷 1443-1450页

作者：赵涛刘乐康孙建涛梁宁川张民刘书铭华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003 中国电力科学研究院有限公司北京100192 国家电网有限公司北京100031 国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450052

为分析特高压换流变压器绕组电流谐波对变压器损耗、内部温升及振动噪声等问题造成的影响,基于现场换流变压器绕组电流信号的检测要求和换流站内谐波电流产生机理,研究了换流变网侧绕组谐波电流检测方案。将电流信号提取、信号同步采集... 详细信息

为分析特高压换流变压器绕组电流谐波对变压器损耗、内部温升及振动噪声等问题造成的影响,基于现场换流变压器绕组电流信号的检测要求和换流站内谐波电流产生机理,研究了换流变网侧绕组谐波电流检测方案。将电流信号提取、信号同步采集、光纤传输、谐波群集频率算法等技术相结合,构建了一套换流变压器网侧绕组谐波电流检测系统。在双极平衡定功率稳态运行工况下,通过对某特高压换流站内换流变网侧绕组电流的现场检测及对其谐波特性的分析,验证了所提谐波检测系统的准确性。在此基础上,对直流输送功率上升过程中的换流变网侧绕组谐波电流进行了检测分析,结果表明,随着直流输送功率的增大,11、17、19、23、29、31、35、37、41、43、47、49次特征谐波畸变率有较明显的下降趋势,且总谐波畸变率也逐渐降低。

关键词： UHVDC 换流变压器绕组电流谐波检测系统