油浸式变压器的铁芯损耗特征与光纤Bragg光栅在线监测研究

发布时间：2017-09-18 08:22

  本文关键词：油浸式变压器的铁芯损耗特征与光纤Bragg光栅在线监测研究

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【摘要】：油浸式变压器工作时的可靠性很大程度上关系到电网设备和电网运行的高效性和安全性。而半数以上的变压器故障都是因为过热性故障,过热性故障将使其内部结构丧失原有的绝缘能力,最终决定变压器寿命。本文结合GB/T1094.2电力变压器第2部分：温升和GB/T1094.7电力变压器第7部分：油浸式电力变压器负载导则,设计一种能够用于油浸式变压器铁芯温度的光纤光栅监测系统,为油浸式变压器内部温度监测提供一种可行的直接监测方法。本文通过对铁芯损耗进行分类计算,建立铁损的热特征模型。利用光纤传感对油浸式变压器铁芯的表面温升进行监测,对比研究铁芯温升表现出来的热特征。课题主要内容如下：(1)分析铁芯的损耗组成部分：涡流损耗、磁滞损耗和附加损耗。根据铁芯参数结合电磁感应定律、闭合磁路全电流定律和焦耳定律计算工程上铁芯空载损耗的数学关系。通过建立铁芯的仿真模型,进行有限元分析仿真计算铁芯的热点位置和温升范围,为传感器安装位置提供可靠的参考依据。(2)针对SFZ 11-10000/35型变压器结构特点,设计适用于铁芯表面温度传感的光纤传感器、耦合器和贯通器。研究分析了光纤传感结构、原理和数学模型。确保在实现对变压器铁芯表面温度的直接检测的同时,不会引入有源器件和金属部件,从根本上消除在强电磁环境中的有源传感误差和金属部件尖端放电对变压器绝缘性的影响。并对传感器进行温循疲劳测试,分析老化数据得到测试前后传感器性能变化情况,确保传感器在工程应用中的重复性、稳定性。(3)结合AN SYS仿真结果和光纤传感原理制定合理的监测方案并搭建光纤传感网络,进行实际工程安装。在变压器装箱充油前对监测系统进行故障排查和测试。(4)根据试验的温升限值,进行周期为17个半小时的温升试验,并对采集的数据进行温升分析,研究不同试验项目对铁芯表面温升的影响,通过数值拟合得到温升特征,也验证模拟仿真的有效性,实现油浸式变压器铁芯表面温度的光纤监测。
【关键词】：油浸式变压器 铁芯损耗 光纤Bragg光栅 在线监测 有限元分析
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM411
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 变压器温度场研究现状13-15
• 1.2.2 变压器光纤监测研究现状15-16
• 1.3 主要研究内容16-18
• 第二章 变压器铁芯结构特征与热损分析18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 变压器铁芯分析18-21
• 2.2.1 铁芯的分类18-19
• 2.2.2 铁芯片接缝叠积19
• 2.2.3 铁芯噪声19
• 2.2.4 铁芯接地19-20
• 2.2.5 铁芯的空载特性20-21
• 2.3 油浸式变压器的铁芯损耗21-26
• 2.3.1 涡流损耗23-24
• 2.3.2 磁滞损耗24-25
• 2.3.3 附加铁损25-26
• 2.4 铁芯热点位置与温升范围26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 FBG温度传感器研制与长期稳定性研究30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 FBG传感工作原理30-33
• 3.3 FBG温度传感器的传感结构33
• 3.4 FBG温度传感模型与稳定性研究33-38
• 3.4.1 FBG温度传感模型33-34
• 3.4.2 FBG温度传感器的稳定性研究34-38
• 3.5 本章小结38-40
• 第四章 油浸式变压器铁芯温度光纤监测40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 油浸式变压器铁芯表面温度FBG监测方案的制定40-41
• 4.3 油浸式变压器铁芯表面温度FBG传感网络的布设41-44
• 4.3.1 传感器监测的拓扑结构41-42
• 4.3.2 FBG温度传感器布设安装工程42-43
• 4.3.3 FBG温度传感器的系统原理43-44
• 4.4 光纤器件及其他设备44-47
• 4.4.1 光纤的连接方法44-45
• 4.4.2 光纤监测系统需要的其他设备45-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 铁芯温度FBG监测数据采集分析48-56
• 5.1 引言48
• 5.2 温升试验48-49
• 5.3 数据采集49
• 5.4 油浸式变压器铁芯表面温度的计算方法与数据分析49-54
• 5.4.1 铁芯表面温度的光纤检测计算方法49-50
• 5.4.2 铁芯表面温度数据监测与分析50-54
• 5.5 本章小结54-56
• 第六章 工作总结与展望56-58
• 6.1 工作总结56
• 6.2 工作展望56-58
• 致谢58-60
• 参考文献60-65

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本文编号：874429