变压器油箱振动功率流研究.pdfVIP

振动与冲击 2009 OFVIBRATIONANDSHOCK V01．28No．5 第28卷第5期 JOURNAL 变压器油箱振动功率流研究 张雪冰，饶柱石，塔娜，邵宇鹰 (上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240) 摘 要：油箱是变压器在线监测系统的主要监测目标，通过建立变压器油箱的有限元模型，研究了变压器油箱通 过铁心传递的振动功率流，从而得到油箱能量传递途径和分布状况，为非电量法变压器在线监测系统的测点问题提供理 论与实验依据。 关键词：变压器油箱；功率流；有限元模型 中图分类号：TB53；TM41文献标识码：A 变压器是电力系统中比较昂贵且非常重要的设 F·口dt (2) P=专I 备，其稳定运行对电力系统起着至关重要的作用，但是 变压器在运行过程中不可避免的受到各种短路冲击， 如果已知力和位移均为正弦函数时， (3) 从而使绕组形成巨大的电动力冲击…，最后在变压器 F=凡COS(‘Ltt+妒I)”=uocos(wt+妒2) 油箱上产生复杂的振动。上个世纪90年代中后期通 功率流表达式可以进一步转化为： 过在线监测变压器油箱表面振动来分析判断绕组和铁 P=(F·矗)。= 心状况的设想提出来旧J，现在已经有很多国家在研究 此种方法。由于变压器的复杂性，在线监测系统的测 点问题一直是比较突出的问题，在试验中经常发现不 形瓦Mosin(92—91) 同测点所测得的信号信噪比很差，很多信号十分微弱， 其中 并不能用于分析变压器的故障。本文通过变压器油箱 ∞=等=2衫 (4) 的有限元模型，应用板壳功率流理论，分析了其通过铁 设板壳结构坐标系如图1所示，则结构中某点的 心传递的振动功率流，从而为变压器在线监测系统的 功率流可以分解为该点对应于板壳结构z，Y方向上单 测点问题提供理论与实验依据。 位长度截面的功率流，图l为平板上某点的Y方向截 1板壳结构功率流理论 面，该截面上所有应力(包括剪切力、弯矩及扭矩等)的 功率之和就为Y方向截面的功率流P，，同样可以定义 变压器油箱是用铁质板材进行加工制造的箱子， 可以应用板壳理论来描述其动力学特性。 板上髫方向的功率流尸。[3J。 板壳结构在发生横向振动的情况下，其单元应力 功率流的一般表达式为： P=F·t，)。 (1) 状况如图2所示。 功率流表示单位时间内外力做功或结构耗散能量 假设位移u，t7，埘分别对应于单元的戈，y,z方向的 的能力，它是一个理想的反映结构振动或外力大小的 位移，角位移9，，Oy