变压器绕组松动分析：有限元建模与预紧力影响

"电力变压器的有限元建模与绕组松动分析" 本文主要探讨了电力变压器的绕组松动问题及其对设备安全运行的影响。在电力变压器的运输和运行过程中，由于外部冲击或短路故障可能导致绕组松动，这对电网的稳定性构成威胁。为了解决这一问题，研究人员采用了有限元分析方法对变压器进行建模，以研究预紧力与绕组松动之间的关系。 首先，研究者使用三维绘图软件Pro/Engineer构建了变压器的精确模型，然后将其导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中。通过模态分析，可以确定变压器的固有频率，这在分析设备振动特性时非常重要。当预紧力降低时，固有频率也会随之减少，这一结论通过与实测的激振实验和短路试验结果相比较得到了验证。 接着，进行谐响应分析，以评估预紧力变化对振动信号的影响。研究发现，不同位置的结构对预紧力变化的响应不同，这意味着振动信号的变化趋势取决于预紧力在结构中的分布。特别地，选择100 Hz基频的振动信号作为分析对象，深入研究了其随预紧力变化的规律，从而评估绕组的松动程度。 通过对比仿真结果和实验数据，确认了建立的有限元模型的准确性，并证实了使用该模型进行变压器绕组松动仿真的可行性。以往的研究多关注于电与磁的特性，而本文则强调了通过振动分析来诊断变压器潜在故障的重要性。文献中提到的集合经验模式分解、振动在线监测系统以及绕组振动的等效系统模型，都是振动分析技术在变压器故障诊断中的具体应用。 有限元方法是处理复杂结构动力学分析的关键工具，它将结构离散成多个单元，分别计算质量矩阵和刚度矩阵，最终形成整个系统的有限元模型。已有研究建立了变压器绕组的有限元模型并进行了模态分析，但并未涉及带电状态和不同预紧力下的振动响应特性。本文弥补了这一空白，通过更全面的分析，为评估和预测绕组的压紧程度提供了依据。 这篇研究不仅深入探讨了变压器绕组松动的问题，还展示了有限元分析在解决实际工程问题中的强大能力。通过对预紧力与振动响应的深入理解，工程师可以更有效地诊断和预防变压器的潜在故障，保障电力系统的稳定运行。