基于振动特性的变压器直流偏磁检测及抑制措施研究
发布时间：2020-12-07 10:07
为提高跨区域送电能力、促进可再生能源消纳,我国“十三五”规划中提出大量投入特高压直流输电工程的建造,在带来电力传输便捷的同时,也会引发一系列工程问题。当直流输电系统工作在单极大地运行方式下,巨大的直流电流经直流接地极注入大地,侵入到变压器中性点,引起变压器直流偏磁现象的产生。这一现象会造成变压器铁芯饱和,励磁电流畸变,谐波含量增加,损耗增大,振动加剧,同时引发局部过热、绝缘老化等问题,还会影响交流电网的安全运行。因此,本文针对变压器直流偏磁的检测方法及其抑制措施展开了研究,主要研究工作如下:首先,对变压器直流偏磁产生机理及振动特性进行理论分析,引入了网络化建模思想,以某地区直流接地极附近220kV及500kV网架为背景建立直流偏磁仿真模型,计算了直流系统不同运行方式下各变压器中性点直流电流的分布。以其中一台变压器为例,分析了不同直流偏置量下励磁电流的变化规律以及各次谐波的变化情况。然后,搭建了直流偏磁下振动信息采集测试平台,对一台单相变压器在不同直流偏置量下空载运行的振动加速度进行采集,分析了直流偏磁对铁心振动信号及其频谱的影响规律。研究了基于EMD的欠定盲源分离算法,对负载运行下铁芯...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直流偏磁产生机理Fig.2.1CauseofDCmagneticbias
2.2.2 变压器振动的传播途径变压器的振源主要包含：铁芯、绕组以及冷却系统中的风扇和油泵。振动的传播途径如图2.2所示[45]。从图中可以看出，变压器绕组和铁芯的振动通过绝缘油传递到邮箱表面，其中铁芯的振动信号还可以通过刚体连接件传递到油箱表面。含有风扇和油泵变压器，此部分振动信号也经刚体连接件传递到油箱表面。图 2.2 变压器振动传播途径Fig. 2.2 Transformer vibration transmission path由于冷却系统振动频率明显低于变压器本体的振动频率，通过滤波的方式能够轻易的将冷却系统的振动从油箱表面采集的振动信号中滤除。因此通过测量和分析变压器的振动信号并将铁芯的振动信号分离出来，便于对铁芯振动特性进行研究。2.3 本章小结本章主要从变压器直流偏磁产生机理、振动机理以及振动信号的传播途径等方面进行了研究。当变压器发生直流偏磁现象后，其磁通去向整体发生上下移动，铁芯中的磁通特会达到半波饱和并引起励磁电流产生不对称畸变。通过对变压器铁芯振动进行公式推导，得出直流偏磁下，变压器铁芯中出现了电流的奇次倍谐波且奇次倍频率幅值与绕组直流偏置量成正比关系
之间的相互作用不能忽略，直流电流就会经流入变压器中性点，造成影响。对变压器中性点直流电流分布的计算，经典的计算方法大多采用变压器中性点直流电流的分布，但这种方法难以分析出多个接地响，在实际工程计算中也难以实现。因此，本文引用网络化建模的流电流通过直流接地极和交流接地极之间的相互关系传递到变引起直流偏磁现象的产生。了对系统进行定量分析，在此引入自电阻 R0和关联电阻 R1,2进地极与无穷远处的电阻值，R1,2为反应两接地极之间耦合作用的效表面积法，非半球形的接地极及变电站接地网都可以等效为半便于计算，可以将其都等效成的半球形接地极再求取接地极间极间的关联电阻可以通过静电比拟法和镜像理论进行计算，接示例图如 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EMD的单通道变压器振动信号盲分离[J]. 张文民,徐樊浩,张慧娟,张茜. 陕西电力. 2016(11)
[2]直流偏磁抑制措施研究综述[J]. 肖本旺,王渝红,欧林,张超,张彪. 高压电器. 2015(10)
[3]变压器铁心振动特性分析与研究[J]. 臧状,张彬,李辉,徐建源,邵苠峰,尹晶. 东北电力技术. 2014(07)
[4]直流偏磁下单相变压器磁场与声场的计算分析[J]. 李岩,高延超,韩芳旭. 电力系统及其自动化学报. 2014(04)
[5]直流输电中自动功率控制的研究与实现[J]. 鄂士平,黄浩然. 东北电力技术. 2013(05)
[6]直流偏磁对三相电力变压器的影响[J]. 李泓志,崔翔,刘东升,卢铁兵,程志光. 电工技术学报. 2010(05)
[7]基于小波包能量熵的变压器振动信号特征研究[J]. 刘珊,曹海泉,于海,洪刚. 电网与清洁能源. 2010(05)
[8]电力变压器直流偏磁研究综述[J]. 苑舜,王天施. 高压电器. 2010(03)
[9]消减变压器中性点直流电流抑制直流偏磁的电位补偿方法[J]. 马志强. 广东电力. 2007(05)
[10]单相变压器直流偏磁试验与仿真[J]. 李晓萍,文习山,蓝磊,张宇,樊亚东,刘宗喜,郭磊. 中国电机工程学报. 2007(09)
博士论文
[1]硅钢片磁致伸缩及直流偏磁下变压器振动噪声问题研究[D]. 王佳音.沈阳工业大学 2015
[2]直流偏磁下变压器振动机理与振动信号分析研究[D]. 段旭.重庆大学 2013
[3]直流系统接地极电流场的分布特性及其对交流电网影响的研究[D]. 任志超.西南交通大学 2012
[4]半岛地质环境下直流偏磁效应计算与评估研究[D]. 李长云.山东大学 2011
[5]UHVDC输电引起变压器直流偏磁及其抑制措施的研究[D]. 蒋伟.西南交通大学 2009
[6]高压直流输电系统单极大地运行时地中电流分布的研究[D]. 刘曲.清华大学 2007
[7]大型电力变压器直流偏磁现象的研究[D]. 姚缨英.沈阳工业大学 2000
硕士论文
[1]直流偏磁下高阻抗变压器的振动与噪声研究[D]. 王晓伟.沈阳工业大学 2017
[2]220kV油浸电力变压器绕组变形在线诊断方法研究[D]. 陈彦文.沈阳工业大学 2017
[3]基于EMD和FastICA算法的齿轮箱故障诊断研究[D]. 马霄.华北水利水电大学 2017
[4]变压器直流偏磁仿真分析及其抑制[D]. 高凌祥.西南交通大学 2016
[5]高压直流输电系统不平衡运行时直流电流分布规律及直流偏磁现象分析[D]. 相艳会.三峡大学 2014
[6]HVDC输电引起变压器直流偏磁分析及抑制措施[D]. 佟昕.东北电力大学 2014
[7]地磁感应电流对多馈入直流输电系统影响的研究[D]. 齐锋.华北电力大学 2012
[8]直流输电与交流电网变压器偏磁问题研究[D]. 续建国.西南交通大学 2011
[9]直流接地极电流场的直流通路网络建模计算与分析[D]. 魏畅.上海交通大学 2008
本文编号：2903067
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直流偏磁产生机理Fig.2.1CauseofDCmagneticbias
2.2.2 变压器振动的传播途径变压器的振源主要包含：铁芯、绕组以及冷却系统中的风扇和油泵。振动的传播途径如图2.2所示[45]。从图中可以看出，变压器绕组和铁芯的振动通过绝缘油传递到邮箱表面，其中铁芯的振动信号还可以通过刚体连接件传递到油箱表面。含有风扇和油泵变压器，此部分振动信号也经刚体连接件传递到油箱表面。图 2.2 变压器振动传播途径Fig. 2.2 Transformer vibration transmission path由于冷却系统振动频率明显低于变压器本体的振动频率，通过滤波的方式能够轻易的将冷却系统的振动从油箱表面采集的振动信号中滤除。因此通过测量和分析变压器的振动信号并将铁芯的振动信号分离出来，便于对铁芯振动特性进行研究。2.3 本章小结本章主要从变压器直流偏磁产生机理、振动机理以及振动信号的传播途径等方面进行了研究。当变压器发生直流偏磁现象后，其磁通去向整体发生上下移动，铁芯中的磁通特会达到半波饱和并引起励磁电流产生不对称畸变。通过对变压器铁芯振动进行公式推导，得出直流偏磁下，变压器铁芯中出现了电流的奇次倍谐波且奇次倍频率幅值与绕组直流偏置量成正比关系
之间的相互作用不能忽略，直流电流就会经流入变压器中性点，造成影响。对变压器中性点直流电流分布的计算，经典的计算方法大多采用变压器中性点直流电流的分布，但这种方法难以分析出多个接地响，在实际工程计算中也难以实现。因此，本文引用网络化建模的流电流通过直流接地极和交流接地极之间的相互关系传递到变引起直流偏磁现象的产生。了对系统进行定量分析，在此引入自电阻 R0和关联电阻 R1,2进地极与无穷远处的电阻值，R1,2为反应两接地极之间耦合作用的效表面积法，非半球形的接地极及变电站接地网都可以等效为半便于计算，可以将其都等效成的半球形接地极再求取接地极间极间的关联电阻可以通过静电比拟法和镜像理论进行计算，接示例图如 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EMD的单通道变压器振动信号盲分离[J]. 张文民,徐樊浩,张慧娟,张茜. 陕西电力. 2016(11)
[2]直流偏磁抑制措施研究综述[J]. 肖本旺,王渝红,欧林,张超,张彪. 高压电器. 2015(10)
[3]变压器铁心振动特性分析与研究[J]. 臧状,张彬,李辉,徐建源,邵苠峰,尹晶. 东北电力技术. 2014(07)
[4]直流偏磁下单相变压器磁场与声场的计算分析[J]. 李岩,高延超,韩芳旭. 电力系统及其自动化学报. 2014(04)
[5]直流输电中自动功率控制的研究与实现[J]. 鄂士平,黄浩然. 东北电力技术. 2013(05)
[6]直流偏磁对三相电力变压器的影响[J]. 李泓志,崔翔,刘东升,卢铁兵,程志光. 电工技术学报. 2010(05)
[7]基于小波包能量熵的变压器振动信号特征研究[J]. 刘珊,曹海泉,于海,洪刚. 电网与清洁能源. 2010(05)
[8]电力变压器直流偏磁研究综述[J]. 苑舜,王天施. 高压电器. 2010(03)
[9]消减变压器中性点直流电流抑制直流偏磁的电位补偿方法[J]. 马志强. 广东电力. 2007(05)
[10]单相变压器直流偏磁试验与仿真[J]. 李晓萍,文习山,蓝磊,张宇,樊亚东,刘宗喜,郭磊. 中国电机工程学报. 2007(09)
博士论文
[1]硅钢片磁致伸缩及直流偏磁下变压器振动噪声问题研究[D]. 王佳音.沈阳工业大学 2015
[2]直流偏磁下变压器振动机理与振动信号分析研究[D]. 段旭.重庆大学 2013
[3]直流系统接地极电流场的分布特性及其对交流电网影响的研究[D]. 任志超.西南交通大学 2012
[4]半岛地质环境下直流偏磁效应计算与评估研究[D]. 李长云.山东大学 2011
[5]UHVDC输电引起变压器直流偏磁及其抑制措施的研究[D]. 蒋伟.西南交通大学 2009
[6]高压直流输电系统单极大地运行时地中电流分布的研究[D]. 刘曲.清华大学 2007
[7]大型电力变压器直流偏磁现象的研究[D]. 姚缨英.沈阳工业大学 2000
硕士论文
[1]直流偏磁下高阻抗变压器的振动与噪声研究[D]. 王晓伟.沈阳工业大学 2017
[2]220kV油浸电力变压器绕组变形在线诊断方法研究[D]. 陈彦文.沈阳工业大学 2017
[3]基于EMD和FastICA算法的齿轮箱故障诊断研究[D]. 马霄.华北水利水电大学 2017
[4]变压器直流偏磁仿真分析及其抑制[D]. 高凌祥.西南交通大学 2016
[5]高压直流输电系统不平衡运行时直流电流分布规律及直流偏磁现象分析[D]. 相艳会.三峡大学 2014
[6]HVDC输电引起变压器直流偏磁分析及抑制措施[D]. 佟昕.东北电力大学 2014
[7]地磁感应电流对多馈入直流输电系统影响的研究[D]. 齐锋.华北电力大学 2012
[8]直流输电与交流电网变压器偏磁问题研究[D]. 续建国.西南交通大学 2011
[9]直流接地极电流场的直流通路网络建模计算与分析[D]. 魏畅.上海交通大学 2008
本文编号：2903067
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