张凡
- 作品数：27 被引量：418H指数：10
- 供职机构：西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家电网公司科技项目中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：电气工程一般工业技术动力工程及工程热物理机械工程更多>>
- 基于镜像磁场和动力学模型的变压器负载振动噪声数字孪生模型研究被引量：9
- 2022年
- 负载电流引起的绕组振动是运行中变压器噪声的主要来源之一。为了深入研究变压器绕组的负载振动特性,文中首先提出了基于镜像法的绕组漏磁场和绕组电动力计算模型,然后建立了绕组轴向振动的动力学模型,结合电动力计算了绕组振动特性,最后建立了绕组声辐射的有限元模型分析了绕组的声场分布。对一台50 kVA变压器的计算结果表明,镜像法计算的绕组电动力与有限元法的误差小于5%,额定电流下绕组的振动加速度约为0.065 m/s^(2),绕组辐射噪声最大达到43 dB。文中提出的模型可支撑变压器振动噪声数字孪生技术的研究及应用。
- 罗兵王婷婷贾磊陈喜鹏张凡李沐雨
- 关键词：电力变压器负载电流镜像法振动噪声
- 基于宽频振动传感器的电力设备状态监测方法可行性分析被引量：1
- 2024年
- 宽频振动信号包括1 Hz~20 kHz的低频振动信号和20~500 kHz的高频超声信号。近年来,利用振动信号对变压器、电容器、电抗器等电力设备进行状态检测的手段日益成熟,超声信号也可以很好地检测出电力设备中的局部放电并定位,均已有较为成熟的应用。文中提出了基于宽频振动传感器的电力设备状态监测方法,并使用该传感器同时测量了脉冲振动源的振动以及油纸绝缘针板电极局部放电的超声,借助仿真对超声时延进行了修正,对局部放电进行了识别,并与脉冲电流法所得结果进行了对比。结果表明,所提出的监测方法可以很好地监测到振动和超声,并实现局部放电的识别,该方法应用于电力设备状态监测是可行的。
- 相晨萌高树国刘宏亮赵军孟令明贾云飞张凡
- 关键词：振动超声复合传感器
- 电力变压器振动与噪声及其控制措施研究现状与展望被引量：45
- 2019年
- 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。
- 汲胜昌师愉航张凡陆伟锋
- 关键词：变压器振动噪声
- 负载因素对10kV三相油浸式配电变压器振动特性影响的仿真研究被引量：11
- 2022年
- 为了研究负载因素对三相油浸式配电变压器的振动特性的影响,文中提出一种基于Comsol Multiphysics有限元软件的变压器本体振动仿真计算方法。通过谐响应分析方法,分别计算负载下绕组的振动及空载下铁心的磁致伸缩振动,进而把二者耦合在一起,得到变压器的本体振动。文中研究了负载不平衡、负载容量、功率因数角等对变压器振动特性的影响。研究结果表明:B相负载不平衡比其余两相负载不平衡时,油箱表面最大加速度幅值较小;变压器油箱表面振动与负载容量有关,轻载下油箱振动主受铁心振动影响,随着负载容量增大,油箱表面振动也逐渐增大;随着功率因数的增大,油箱正表面最大加速度增大,油箱侧面最大加速度降低,油箱表面振动集中区域从侧面转移到油箱正面。文中研究结果对于变压器测点布置及振动控制具有参考意义。
- 吴晓文张壮壮祝令瑜张凡曹浩易梅生
- 关键词：负载不平衡负载容量功率因数角振动配电变压器
- 温度及老化程度对变压器绝缘纸板复弹性模量的影响被引量：5
- 2018年
- 电力变压器绝缘纸板的复弹性模量与纸板所处温度和老化程度等密切相关,对其进行研究有助于深入掌握电力变压器绕组动力学特性及基于振动信号的绕组机械状态检测技术。文中从材料的粘弹性理论出发,对绝缘纸板进行加速老化试验,使用动态热机械分析仪(DMA)研究了老化纸板在100 Hz应力作用下,在不同温度和老化程度的情况下,储能模量和机械损耗角的变化规律,建立了纸板复弹性模量与温度和老化程度的联系。结果表明,纸板的复弹性模量随着老化程度的增加和温度的升高而降低,机械损耗角的正切值则基本保持不变,其值小于0.055;复弹性模量受温度的影响系数α随老化程度的增加而减小。研究结果对于利用振动信号评估变压器老化及机械状态具有重要的指导意义。
- 李秀广张凡张凡汲胜昌马波王银明张宁川
- 关键词：温度绝缘纸板复弹性模量
- 变压器油箱表面运行变形振型特性研究被引量：13
- 2019年
- 变压器油箱表面振动信号与其内部绕组及铁心的机械状况密切相关,对其进行测量及特性分析是诊断变压器机械故障的重要手段之一。传统的单点测量方式受油箱固有模态特性的影响,使得拾取的信号因测点位置不同而产生很大的差异,且随正常工况波动而变化,限制了该方法的进一步现场应用。该文首先提出变压器油箱表面运行变形振型(ODS)的测量方法;然后在空载及负载试验条件下,分别研究了不同电压和电流时变压器油箱表面的ODS特性,提出了利用振型相关系数(SCC)判断ODS变化程度的方法;最后研究了绕组压紧程度松动时变压器油箱的ODS特性。结果表明:不同测点加速度为多频率复合的周期稳态准同步信号,因各点信号相位相同或相反使得整个表面振动分布呈现波动形式,且不同频率最大振幅出现的位置也有所不同。加载电压及负载电流的变化会直接影响油箱表面振动加速度幅值,但并不影响整体形态,SCC接近于1,即各点间振动幅值比值不变,振动相位不变。与正常情况下相比,绕组松动时SCC远小于1,说明ODS发生了明显变化。该研究工作为基于振动信号的变压器绕组及铁心机械状态评估和故障诊断提供了一条新思路。
- 师愉航汲胜昌张凡陆伟锋占草
- 关键词：单相变压器油箱
- 变压器绕组轴向振动模型及固有振动特性影响因素研究被引量：2
- 2023年
- 大型电力变压器绕组的固有振动特性影响其在短路冲击电流下的振动响应及抗短路能力。为了弄清楚固有振动特性与绕组机械参数间的关系,文中建立了计及压板和线圈的绕组轴向振动“质量—弹簧—阻尼”模型,提出了等效质量、刚度和固有振动特性的计算方法。在此基础上,分析了一台SFSZ8-40000/110变压器低压绕组的模态频率和振型,研究了垫块弹性模量、数量和端圈垫块厚度等因素对绕组固有振动特性的影响规律。研究结果表明,绕组各阶轴向振动模态频率之间满足倍数关系,各阶频率对应的振型为绕组不同位置线饼沿轴向的同向和反向振动;模态频率随垫块弹性模量、数量的增大而增大,端部振动位移随端圈垫块厚度的增大而增大。研究结论可为进一步计算绕组动态响应和抗短路能力校核提供重要依据。
- 刘力卿马小光李雪何金朱筱瑜薛鑫张凡
- 关键词：变压器绕组轴向振动模态特性
- 采用振动传感阵列的高压并联电抗器铁心松动故障诊断方法被引量：2
- 2023年
- 铁心松动是高压并联电抗器长期振动效应下的主要机械故障之一,利用单点振动信号分析法对其进行缺陷诊断存在测点选择困难、数据不具备典型性等缺点,而利用振动传感阵列可有效避免以上问题。介绍了基于质量‑弹簧模型的并联电抗器铁心振动机理,通过高压并联电抗器振动测试平台,确立了高压并联电抗器油箱振动形态测试方案,得到各个频率分量下高压并联电抗器油箱表面的振动形态,分析了电压和铁心松动对高压并联电抗器油箱表面基频振动形态的影响。借鉴图像形态学中纹理特征的提取方法提出了一种基于振动强度共生矩阵的特征提取算法,以铁心处于紧固状态和不同松动状态下的10 kV并联电抗器模型为算例,验证了所提算法的有效性。
- 高树国孟令明张玉焜张凡汲胜昌田源
- 关键词：故障诊断高压并联电抗器铁心松动
- 换流变压器真空有载分接开关动力学模拟及工作一致性研究被引量：7
- 2022年
- 真空有载分接开关是确保换流变压器安全稳定运行的关键部件,对其动力学和工作一致性进行评估具有重要意义。为了弄清楚分接开关切换过程中不同频率振动信号的产生机理,弄清楚振动信号与开关动作的联系,文中首先建立了分接开关筒壁和分接选择器支架的有限元模型,获得了分接开关固有频率及振型;然后构建了表征触头分合的多自由度动力学模型,模拟了分接开关在切换过程中的响应特性;再利用变分模态分析提取多频信号中的高频分量对振动信号进行分段,利用结构相似度计算振动时频信号的一致性系数;最后根据文中所提出的一致性分析方法对实验室数据和现场数据进行了分析,获得了不同档位一致性系数的变化规律。研究结论对基于振动信号的真空有载分接开关机械状态评价方法具有重要意义。
- 马勇王同磊吴鹏谢天喜张凡
- 关键词：换流变压器真空有载分接开关结构相似度
- 检测电力变压器绕组变形的扫频阻抗法研究被引量：70
- 2015年
- 为了有效诊断变压器绕组变形,该文提出一种新型变压器状态检测方法——扫频阻抗法,并基于其基本理论,建立了一套变压器绕组变形测试系统,在深入探讨该测试系统的性能后,对正常和发生短路故障及局部凹陷故障的变压器进行了测量,理论分析了发生故障后的扫频阻抗曲线变化情况。结果表明:扫频阻抗系统具有较高的测试重复性与稳定性,且其50 Hz处的阻抗值基本等于额定短路阻抗;较高的激励电压能够有效抑制空间噪声干扰;扫频阻抗曲线比频响曲线更为稳定和平滑,且在中高频段时两者呈现轴对称关系;绕组发生短路及凹陷故障的扫频阻抗曲线的差异极为明显,证明了扫频阻抗法用于变压器绕组变形检测的可行性。最后通过现场测试,验证了扫频阻抗法的有效性。
- 刘勇杨帆张凡朱叶叶汲胜昌孙翔傅晨钊
- 关键词：变压器绕组变形短路阻抗法频率响应分析法
