大型电力变压器流固耦合及振动特性分析
发布时间：2022-05-03 01:58
电力变压器是一种重要的电气设备,从法拉第发现电磁感应到如今大容量电力设备的普遍使用,各国科学家从未间断过对于变压器自身振动特性方面的研究。变压器振动与振动噪声问题来源于变压器运行时自身的结构振动,严重时会造成自身重要结构如绕组、铁芯、外壳的结构性损坏,不仅会缩减变压器使用寿命造成电力单位用电方的经济损失,也对电厂周围生活的民众生命安全带来隐患。因此,研究变压器的振动特性成为了变压器制造者们急需解决的问题。本文主要研究大型油浸式三相电力变压器负载运行时振动特性问题,研究对象为一台220kV三相三绕组大型油浸式电力变压器,研究工作可分为以下三点:（1）建立了变压器仿真1:1模型,找出了振源位置,同时建立了振动传播路径图。建立了振源铁芯与绕组的振动数学模型,对变压器振源之一的铁芯进行了约束状态下的模态分析计算,计算结果与数值计算值进行了对比。建立了三种预紧力下绕组仿真模型,并进行了模态分析,得到了绕组不同预紧力状态下的振频,位移模态数据。（2）建立了负载状态下铁芯绕组的三维电磁场计算模型,对一次侧额定电压负载状态下铁芯绕组的磁密分布及大小进行了电磁分析计算。得到单相高、中、低压绕组单周期内感...
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要工作及研究内容
第2章 变压器振动机理及减振分析及铁芯绕组模态计算
2.1 电力变压器结构及工作原理
2.1.1 电力变压器结构
2.1.2 220kV三绕组电力变压器工作原理
2.2 变压器铁芯结构及振动原理
2.2.1 变压器铁芯振动机理
2.2.2 变压器磁致伸缩现象数学模型
2.3 变压器绕组结构及振动分析
2.3.1 变压器绕组振动机理
2.3.2 变压器绕组振动数学模型
2.4 220kV变压器模型建立及模态分析
2.4.1 变压器仿真模型建立
2.4.2 变压器铁芯的模态仿真分析
2.4.3 不同预紧力下变压器绕组模态仿真分析
2.5 本章小结
第3章 基于ANSYS Maxwell的变压器绕组电磁力求解
3.1 基于Maxwell模块的变压器负载状态下铁芯绕组电磁场分析
3.1.1 铁芯绕组仿真模型的建立及仿真前单元格划分
3.1.2 模型参数设定及场路耦合仿真分析
3.2 变压器绕组电动力大小及方向计算
3.3 本章小结
第4章 基于固—液耦合变压器动力学仿真
4.1 固—液耦合有限元分析方法选择
4.1.1 仿真分析方法选择
4.1.2 固液耦合数学模型建立
4.2 220kV油浸式电力变压器模型建立及固液耦合有限元参数设定
4.2.1 变压器模型建立及固液接触面边界条件设定
4.2.2 变压器参数设定与油液环境设定
4.3 变压器外壳干湿状态下模态对比分析
4.3.1 变压器外壳干模态分析
4.3.2 变压器外壳湿模态分析
4.4 220kV变压器流固耦合分析
4.4.1 变压器正常预紧力下负载运行流固耦合分析
4.4.2 变压器松预紧力下负载运行流固耦合分析
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Rogowski线圈电流互感器的研究和设计[J]. 何建文. 电器与能效管理技术. 2019(18)
[2]基于虚拟质量法的部分充液且部分浸没圆柱壳自振特性分析[J]. 林子钦,许学强,兰君辉,李琨琨. 中国水运(下半月). 2018(12)
[3]基于振动信号分析法的换流变压器振动特性及其影响因素研究[J]. 李鹏程. 高压电器. 2018(04)
[4]基于奇异谱熵和支持向量机的变压器绕组松动识别及定位[J]. 张琳,马宏忠,姜宁,高拓宇,许宏华. 电力系统保护与控制. 2017(18)
[5]基于振动模态的机车主变压器绕组稳定性研究[J]. 朱佼佼,陈特放,付强. 铁道科学与工程学报. 2017(03)
[6]车载水箱液—固耦合动力学分析及试验研究[J]. 冯伟,陈立伟,杨博,张冰. 强度与环境. 2016(06)
[7]变压器油的性能对比与选型[J]. 陆阳,刘诗佳. 变压器. 2016(10)
[8]基于“磁–机械”耦合场理论的电力变压器绕组振动特性研究[J]. 王丰华,段若晨,耿超,钱国超,卢勇. 中国电机工程学报. 2016(09)
[9]基于ANSYS Workbench的变压器绕组松动分析及判定方法[J]. 马宏忠,弓杰伟,李凯,许洪华,周宇. 高电压技术. 2016(01)
[10]冶金电气设备安装工程安装调试要点[J]. 李子魁,张博陆. 通讯世界. 2015(06)
博士论文
[1]感应滤波换流变压器振动特性研究[D]. 刘俊华.湖南大学 2017
[2]变压器直流偏磁电—磁—力特性及振动信号时频特征分析研究[D]. 刘行谋.重庆大学 2017
[3]基于脉冲耦合注入的变压器绕组变形故障检测方法研究[D]. 赵仲勇.重庆大学 2017
[4]超磁致伸缩材料多场耦合的非线性时变本构理论及其若干应用[D]. 王天忠.兰州大学 2012
[5]直线式永磁偏置限流拓扑的磁特性优化与建模方法研究[D]. 邹亮.山东大学 2011
[6]基于振动信号分析方法的电力变压器状态监测与故障诊断研究[D]. 吴书有.中国科学技术大学 2009
[7]大型变压器场路耦合三维瞬态涡流场和绕组短路强度的研究[D]. 梁振光.沈阳工业大学 2001
硕士论文
[1]高端变压器绿色制造过程评价体系及方法研究[D]. 丁韩.新疆大学 2019
[2]电力变压器振动发生传播机理及自适应有源噪声控制[D]. 段小木.山东大学 2019
[3]基于振动法的绕组变形故障诊断技术研究[D]. 李亚莉.华北水利水电大学 2018
[4]电力变压器振动特性及绕组状态监测方法研究[D]. 宋学彬.沈阳工业大学 2018
[5]500kV电力变压器绕组变形诊断技术的应用及研究[D]. 丛莹.华北电力大学 2015
[6]油浸式变压器铁心和绕组的振动特性有限元分析[D]. 徐小军.东南大学 2015
[7]变压器铁芯—绕组的有限元分析与振动特性研究[D]. 郭丽君.昆明理工大学 2015
[8]正常运行中变压器表面振动信号特征分析[D]. 院一敏.华北电力大学 2015
[9]变压器端部电场三维分析及温度场分析[D]. 刘琪.山东大学 2014
[10]电力变压器振动在线监测及智能评估系统的研究[D]. 李伟.华北电力大学 2013
本文编号：3650400
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要工作及研究内容
第2章 变压器振动机理及减振分析及铁芯绕组模态计算
2.1 电力变压器结构及工作原理
2.1.1 电力变压器结构
2.1.2 220kV三绕组电力变压器工作原理
2.2 变压器铁芯结构及振动原理
2.2.1 变压器铁芯振动机理
2.2.2 变压器磁致伸缩现象数学模型
2.3 变压器绕组结构及振动分析
2.3.1 变压器绕组振动机理
2.3.2 变压器绕组振动数学模型
2.4 220kV变压器模型建立及模态分析
2.4.1 变压器仿真模型建立
2.4.2 变压器铁芯的模态仿真分析
2.4.3 不同预紧力下变压器绕组模态仿真分析
2.5 本章小结
第3章 基于ANSYS Maxwell的变压器绕组电磁力求解
3.1 基于Maxwell模块的变压器负载状态下铁芯绕组电磁场分析
3.1.1 铁芯绕组仿真模型的建立及仿真前单元格划分
3.1.2 模型参数设定及场路耦合仿真分析
3.2 变压器绕组电动力大小及方向计算
3.3 本章小结
第4章 基于固—液耦合变压器动力学仿真
4.1 固—液耦合有限元分析方法选择
4.1.1 仿真分析方法选择
4.1.2 固液耦合数学模型建立
4.2 220kV油浸式电力变压器模型建立及固液耦合有限元参数设定
4.2.1 变压器模型建立及固液接触面边界条件设定
4.2.2 变压器参数设定与油液环境设定
4.3 变压器外壳干湿状态下模态对比分析
4.3.1 变压器外壳干模态分析
4.3.2 变压器外壳湿模态分析
4.4 220kV变压器流固耦合分析
4.4.1 变压器正常预紧力下负载运行流固耦合分析
4.4.2 变压器松预紧力下负载运行流固耦合分析
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Rogowski线圈电流互感器的研究和设计[J]. 何建文. 电器与能效管理技术. 2019(18)
[2]基于虚拟质量法的部分充液且部分浸没圆柱壳自振特性分析[J]. 林子钦,许学强,兰君辉,李琨琨. 中国水运(下半月). 2018(12)
[3]基于振动信号分析法的换流变压器振动特性及其影响因素研究[J]. 李鹏程. 高压电器. 2018(04)
[4]基于奇异谱熵和支持向量机的变压器绕组松动识别及定位[J]. 张琳,马宏忠,姜宁,高拓宇,许宏华. 电力系统保护与控制. 2017(18)
[5]基于振动模态的机车主变压器绕组稳定性研究[J]. 朱佼佼,陈特放,付强. 铁道科学与工程学报. 2017(03)
[6]车载水箱液—固耦合动力学分析及试验研究[J]. 冯伟,陈立伟,杨博,张冰. 强度与环境. 2016(06)
[7]变压器油的性能对比与选型[J]. 陆阳,刘诗佳. 变压器. 2016(10)
[8]基于“磁–机械”耦合场理论的电力变压器绕组振动特性研究[J]. 王丰华,段若晨,耿超,钱国超,卢勇. 中国电机工程学报. 2016(09)
[9]基于ANSYS Workbench的变压器绕组松动分析及判定方法[J]. 马宏忠,弓杰伟,李凯,许洪华,周宇. 高电压技术. 2016(01)
[10]冶金电气设备安装工程安装调试要点[J]. 李子魁,张博陆. 通讯世界. 2015(06)
博士论文
[1]感应滤波换流变压器振动特性研究[D]. 刘俊华.湖南大学 2017
[2]变压器直流偏磁电—磁—力特性及振动信号时频特征分析研究[D]. 刘行谋.重庆大学 2017
[3]基于脉冲耦合注入的变压器绕组变形故障检测方法研究[D]. 赵仲勇.重庆大学 2017
[4]超磁致伸缩材料多场耦合的非线性时变本构理论及其若干应用[D]. 王天忠.兰州大学 2012
[5]直线式永磁偏置限流拓扑的磁特性优化与建模方法研究[D]. 邹亮.山东大学 2011
[6]基于振动信号分析方法的电力变压器状态监测与故障诊断研究[D]. 吴书有.中国科学技术大学 2009
[7]大型变压器场路耦合三维瞬态涡流场和绕组短路强度的研究[D]. 梁振光.沈阳工业大学 2001
硕士论文
[1]高端变压器绿色制造过程评价体系及方法研究[D]. 丁韩.新疆大学 2019
[2]电力变压器振动发生传播机理及自适应有源噪声控制[D]. 段小木.山东大学 2019
[3]基于振动法的绕组变形故障诊断技术研究[D]. 李亚莉.华北水利水电大学 2018
[4]电力变压器振动特性及绕组状态监测方法研究[D]. 宋学彬.沈阳工业大学 2018
[5]500kV电力变压器绕组变形诊断技术的应用及研究[D]. 丛莹.华北电力大学 2015
[6]油浸式变压器铁心和绕组的振动特性有限元分析[D]. 徐小军.东南大学 2015
[7]变压器铁芯—绕组的有限元分析与振动特性研究[D]. 郭丽君.昆明理工大学 2015
[8]正常运行中变压器表面振动信号特征分析[D]. 院一敏.华北电力大学 2015
[9]变压器端部电场三维分析及温度场分析[D]. 刘琪.山东大学 2014
[10]电力变压器振动在线监测及智能评估系统的研究[D]. 李伟.华北电力大学 2013
本文编号：3650400
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