电力变压器和并联电抗器铁心模型振动数值仿真和实验研究

摘要

随着特高压输电技术的发展，高端电磁装备的工作环境日趋恶劣。复杂的电磁特性，使得振动噪声逐-渐成为制约特高压电力变压器和并联电抗器发展的主要因素之一，因此对于电力变压器和电抗器振动噪声的研究，对于促进特高压输电技术的发展具有重要意义。
　　由于磁致伸缩和铁心模型电磁力是导致电力变压器和电抗器铁心模型振动的两大主要因素之一，因此，对铁心模型振动的准确分析计算离不开对构成铁心模型硅钢片材料特性的准确测量。基于MST500型激光磁致伸缩特性测量设备，本文在第二章从幅值特性与谐波特性两个方面，详细研究了各类激励工况对B30P105型硅钢片轧制方向(TD方向)磁致伸缩特性的影响。为从理论上分析铁心模型振动提供了材料属性的支持。
　　同时，基于两台保变天威集团输变电技术研究院电力变压器和电抗器模型，在COMSOL有限元仿真平台上搭建了数值仿真模型，结合对铁心模型磁化特性和磁致伸缩特性的测量数据，对不同工况下的电力变压器和电抗器铁心模型振动进行了仿真研究，并对仿真结果进行了分析讨论。基于实验仿真的对比原则，文章的最后对电力变压器和电抗器模型进行了各类激励下的振动实验，通过测磁线圈和加速度传感器对工作中铁心模型的磁密和振动特性进行了实验测量。并对仿真和实验结果进行了对比，证实了仿真计算结果的正确性。提出的对电力变压器和并联电抗器铁心模型振动分析的建模方法，对该类设备的设计和运行状况分析具有一定的借鉴意义。

目录

声明

摘要

1．1 课题的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 硅钢片磁致伸缩效应的研究现状

1．2．2 电力变压器铁心振动研究现状

1．2．3 并联电抗器铁心振动研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 取向硅钢片磁致伸缩特性的测量研究

2．1 引言

2．2 激光磁致伸缩特性测量原理及方法

2．3 磁致伸缩特性的测量结果及分析

2．3．1 轧制方向工频激励的测量结果

2．3．2 轧制方向谐波激励的测量结果

2．3．3 轧制方向直流偏磁下的测量结果

2．4 本章小结

第3章 铁心模型的振动特性测量实验

3．1 测量实验所用设备及测量原理

3．2 铁心模型振动测量实验结果

3．2．1 工频激励下的振动测量

3．2．2 谐波激励下的振动测量

3．2．3 直流偏磁激励下的振铁心模型动测量

3．3 本章小结

第4章 电力变压器和并联电抗器铁心模型振动数值仿真

4．1 引言

4．2 铁心模型工作电路的搭建

4．3 铁心模型电磁与振动特性分析方法

4．3．1 铁心模型电磁场方程的建立

4．3．2 铁心模型表面麦克斯韦力的求解

4．3．3 磁致伸缩效应的影响

4．3．4 铁心模型振动特性分析

4．4 基本参数及仿真计算设置

4．5 并联电抗器铁心模型振动仿真结果

4．6 电力变压器铁心模型振动仿真结果

4．6．1 正弦激励下的电力变压器铁心模型振动特性

4．6．2 谐波激励下的电力变压器铁心模型振动特性

4．6．3 直流偏磁下的电力变压器铁心模型振动特性

4．7 铁心模型实验仿真结果对比

4．8 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢