电力变压器绕组短路电动力的计算

以一台SFZ11-120000/220型电力变压器为例,利用有限元数值计算方法,计算了变压器在短路情况下的二维瞬态对称场,得出了变压器短路情况下的漏磁场和绕组电动力分布.计算中考虑了调压绕组的加入对磁场分布的影响.这对大型电力变压器绕组的合理设计有一定的参考价值.     

电力变压器绕组短路电动力计算

针对短路时电力变压器绕组易发生形变,绝缘受损问题,通过三维磁场对其绕组电感矩阵进行计算以获取短路电流,之后采用绕组电路与变压器三维磁场进行耦合分析,运用分层切片剖分,计算出变压器绕组短路时轴向和辐向的电动力,校核了该电动力对绕组的破坏强度影响。并以一台180 000 kVA的三相五柱式电力变压器为例进行分析。结果表明,低压绕组在辐向受到较大向内的压缩力(辐向电动力),若该力超出临界值时将使绕组绝缘受到损坏,影响变压器使用寿命。同时绕组所受轴向电动力将引起绕组松动,严重时导致绕组坍塌,此电动力呈对称分布。该方法有助于更准确计算变压器绕组内部磁场分布及所受电动力影响,为研究类似问题提供了依据。     

基于有限元法的变压器漏磁场及电动力分析

基于有限元法系统地分析变压器在漏磁场中的短路受力情况。通过采用电磁场有限元法对变压器进行建模,分析变压器绕组的漏磁场分布情况及短路情况下线圈受到的电动力。研究结果表明,变压器在额定运行时的漏磁场分布特点为,绕组的轴向和径向上都有漏磁分量存在,但主要的是轴向漏磁通;在短路情况下,高-低压绕组受到不同方向的径向电动力,轴向和径向电动力在绕组上的分布有一定的规律性。采用有限元法计算的结果揭示了变压器绕组各部位的磁感应强度及电动力分布情况,分析结果为变压器抗短路能力校核提供了理论指导和依据。     

三绕组变压器中压绕组短路电动力的计算方法

针对220 kV/180 MVA三绕组电力变压器出口短路时短路电流的计算问题,从磁势平衡原理出发,建立了在中压绕组短路工况下中压绕组短路力的计算模型,利用"场-路耦合"有限元方法计算了该模型的二维瞬态漏磁场,获得了中压绕组线饼的受力分布和瞬变曲线,并对受轴向短路电动力作用最大线饼的轴向稳定性进行了校核。计算结果表明,利用有限元软件ANSYS对三绕组变压器中压短路工况下中压绕组短路电动力的计算方法,省去了传统计算电动力复杂的计算过程及一些计算假设,提高了计算精度,变压器的中压绕组具有足够的轴向机械强度,对变压器设计和运行人员有一定的参考价值。     

大型变压器绕组结构对漏磁场及短路电动力的影响

以具体计算实例分析了不同绕组结构对漏磁场及短路电动力的影响 ,提出了在大型变压器设计时改善漏磁场、提高机械强度的几点建议。     

基于漏电感参数的变压器绕组变形故障机理分析

运行于电网中的电力变压器,不可避免地将遭受各种短路故障的冲击,由于短路电流产生的巨大电动力和绕组的瞬间急剧发热,会造成变压器绕组变形.文章从漏磁场的分布及类型等特点分析了绕组变形的故障机理.指出绕组变形引起的磁路变化将影响漏磁场的分布状态.从而将直接导致变压器漏电感参数发生变化.同时推导了漏电感的线性磁路计算方法.进一步验证绕组变形与漏电感参数之间的物理关系.变压器绕组漏电感参数的准确实时测量将成为绕组变形监测、尤其是从离线到在线监测技术发展的新的研究方向.     

电力变压器设计与计算(59)

<正>8变压器电动力计算8.1概述变压器绕组载流以后,在它们所在的空间及其所包络的空间的μ0介质中将建立起漏磁场(轴向的和辐向的);处于这个磁场中的绕组本身又要受到力的作用,这个力称为"洛仑兹力"或者称为电动力。电动力在变压器绕组材料中产生机械应力,并部分地传到变压器其他元件上。在额定电流作用下,电动力并不大;但短路时,电动力将剧增,可以     

提高220kV级电力变压器抗短路能力的若干措施

在电力系统变压器损坏事故中,由于外部短路引起的占很大比例,破坏程度比较重,对变压器制造商和运行部门而言,提高变压器抗短路能力成为越来越受重视的课题。本文结合我公司SFZ11—120000/220双绕组有载调压电力变压器实例,谈谈提高220kV级电力变压器抗短路能力的有效措施。1短路时电动力分析变压器绕组的载流导体在漏磁场中承受电动力的作用,在额定电流下,电动力并不大。当发生短路时,通过     

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

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/s²,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。     

计及磁—机耦合效应的变压器绕组短路振动特性研究

变压器短路过程中线圈位置的变化可影响漏磁场和绕组受力。为研究绕组电磁力和振动之间的耦合作用,文中基于镜像法,建立了变压器绕组漏磁场和电磁力的计算模型,计算了短路冲击下漏磁场和电动力分布。基于绕组弹簧—阻尼轴向振动模型,研究线饼的位移对绕组受力的影响,构建了变压器短路振动的电—磁—机械耦合模型。最后分析了短路电流和压紧力对振动响应的影响。计算结果表明,考虑耦合后,振动信号在频域上表现出较高的分散性,相较于静态计算,动态计算短路力修正系数为1.196。文中提及的短路振动分析模型,有助于形成变压器抗短路能力的动态评估方法,有效提升在运变压器的运行可靠性。     

新型换流变压器绕组电磁力的分析计算

为充分了解新型换流变压器的内部漏磁场分布和各绕组受力情况,基于边单元法建立了新型换流变压器的三维有限元模型,采用非线性求解,精确分析了变压器在稳态和短路条件下的三维漏磁场分布,并获得各绕组两种工况下的轴向和径向漏磁感应强度的分布情况;采用电磁力计算方法分析计算了新型换流变压器在稳态和短路条件下的各绕组的电磁力。该方法可完全避开传统电磁力计算方法的局限性,适用于同心式、交错式和矩形等多种绕组结构,可为变压器的绕组及垫块设计和制造、绕组承受短路的稳态、动态特性分析和绕组故障分析提供科学数据,具有一定的理论和工程应用价值。     

110kV电力变压器组合式调压绕组结构的漏磁场分析

对110kV电力变压器组合式调压绕组结构的漏磁场进行了分析。     

基于“场-路”耦合有限元分析法的变压器短路电抗仿真的研究

短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,开展变压器短路电抗的仿真计算研究,对于获取各种绕组变形故障时的特征信息具有重要意义。基于实验室中一台模型变压器的结构参数,分别建立了绕组正常及存在匝间短路故障时的有限元仿真模型,利用"磁-路"耦合的方法对变压器的漏磁场和漏感参数进行了计算,分析了绕组变形位置与变压器漏磁场之间的关系,并与在模型变压器上的实验结果进行了对比,结果表明:绕组内部发生匝间短路故障时,在径向中部的匝间短路对漏磁场的影响较大,而在轴向中层绕组的匝间短路对漏磁场的影响较小。研究成果对于指导短路电抗法的现场应用和绕组故障的检测提供了一定的理论依据。     

应用镜像法研究电缆绕组变压器的漏磁场

电缆绕组变压器是一种基于交联聚乙稀电缆的新型电力变压器,具有广阔的应用前景.应用镜像电流法对其铁心窗中的漏磁场进行了分析和计算,描述了场点处向量磁位、磁感应强度与镜像电流次数奇偶性的关系,利用这种对偶关系近似得到了场点处向量磁位和磁场感应强度的较准确值.     

基于约束最小二乘法的变压器三相漏感辨识算法

对于变压器保护,当前提出的功率差动原理、磁通特性识别法、等值电路参数鉴别法及基于变压器的回路方程法等都要求预知原副边各相的绕组电阻和漏感参数。文中提出一种三相漏感的辨识方法,不需改变三角形侧的电流互感器配置,只通过测量空载合闸瞬时的线电压和线电流,利用约束最小二乘法进行2次辨识后,就能够快速、准确地辨识出原副边绕组漏感。通过EMTP仿真和变压器动模试验,表明该算法能够正确辨识各相漏感,误差很小,具有较好的应用价值。     

Poynting Vector in High-Temperature Superconducting Transformers with a Separate Excitation Winding

The HTSC transformer with a separate winding for excitation of the mutual magnetic flux is considered; the windings of the transformer are performed of first- or second-generation HTSC wires. The article presents the design and the electrical circuit of the transformer, the equations of electromagnetic balance, and the total resistance of the primary and secondary power windings and the separate excitation winding. The transfer of the electromagnetic field energy is considered in a single-phase HTSC transformer with the separate excitation winding using the Poynting vector. The temporal change in the reactive and active components of the Poynting vector and the decrease in the leakage energy flux of the separate excitation winding are shown, which causes an increase in the critical current density of the HTSC power windings, a decrease in the energy losses in the latter, and an increase the in the specific power of the HTSC transformer.     

300 kV·A/25 000 V/860 V高温超导变压器漏磁场研究

高温超导变压器的漏磁场严重会影响绕组中的临界电流和交流损耗。由于超导材料磁化的各向异性,减小漏磁场径向分量显得尤其重要。利用ANSYS软件计算多种情况下超导变压器的磁场分布,研究了变压器的铁心结构、绕组形式、二次绕组不均匀气隙以及不同的一、二次绕组线圈高度等因素对漏磁场的影响。所得结论可供设计参考。     

移相整流变压器三维漏磁场和短路阻抗的数值仿真研究

建立了三维漏磁场和等效电路模型,对移相整流变压器的漏磁场、绕组的感应电流和短路阻抗进行了仿真计算.     

“磁场-电路”耦合法计算变压器短路阻抗

为提高短路阻抗计算精度,采用“磁场—电路”耦合法建立了电力变压器2D轴对称磁场有限元模型以方便得到输入、输出间的对应关系。原边采用载压线圈,选择矢量磁位和线圈电流为自由度;副边与负载相连,选择矢量磁位、线圈电流、感应电动势和端电压为自由度;空气或油介质区域仅选择矢量磁位为自由度。在分析漏磁场的基础上,调节负载使变压器运行于空载、额定及短路状态并在短路时,由线圈中流过电流和额定电流计算变压器的阻抗电压和短路阻抗。对3种结构电缆绕组变压器的计算表明,该耦合法计算精度高、使用方便,为变压器及其它电力设备电磁场的仿真提供了一条途径。