220kV电力变压器短路动力学性能分析

电力变压器突发三相同时短路时,短路电流对变压器绕组动稳定性影响重大。笔者针对一台220 kV等级电力变压器,基于有限元电磁—结构耦合计算,运用动力学原理,研究短路电磁力作用下的低压绕组机械强度及变形过程。在电磁分析中,计算了各绕组的轴向和辐向电磁力,确定绕组中承受电磁力最大的线饼;在辐向应力应变分析中,以电磁力为激励,对选定绕组进行瞬态动力学计算,得出线圈的辐向动态应力及位移;在绕组轴向振动分析时,考虑线饼间绝缘垫块弹性模量,分析线饼轴向动态力和轴向位移。分析结果为变压器绕组短路强度校核提供参考依据。     

大型电力变压器内绕组辐向失稳过程分析

低压绕组的辐向失稳是导致变压器绕组损坏的主要原因,为了准确地分析变压器短路工况下绕组的辐向稳定性,利用扁拱理论提出了内绕组在辐向失稳过程中可能经历的四个过程。在失稳阶段运用MAGNET有限元软件,建立变压器实际结构的三维有限元模型,计算出低压绕组的辐向短路电磁力;并应用ANSYS有限元软件建立多弹支模型,分别采用线性和非线性屈曲分析的方法对变压器内绕组在承受短路电磁力时辐向屈曲临界载荷值进行了对比分析,并提出了跳跃失稳的概念以及可能发生跳跃失稳的条件,为分析大容量变压器内绕组稳定性提供了一定的参考依据。     

短路电动力对变压器低压绕组辐向稳定性的研究

针对电力变压器遭遇短路故障时绕组变形问题,采用一种基于有限元的场路耦合研究方法,通过在有限元软件中建模,利用场路耦合方法获取变压器的短路电流、磁场分布,继而计算出绕组短路时辐向电磁力,然后按照绕组的实际参数进行结构屈曲分析,研究绕组辐向稳定性问题。以一台500 k VA的三相铁芯式配电变压器为例进行分析,结果表明,低压绕组在短路时承受较大的辐向电磁力,当该力超出临界屈曲值时绕组发生形变甚至绝缘层破坏,缩短电力变压器使用寿命。研究方法和结果对变压器绕组变形等相关研究具有一定实际意义。     

220kV变压器短路状态绕组受力数值模拟

发现受外部短路电流冲击时的变压器绕组受力规律一直是工程上需要解决的技术难题。以一台型号为SFPSZ7-150000/220的三相三绕组油浸式电力变压器为例,在Maxwell软件中建立变压器三维有限元计算模型,采用瞬态磁场求解器仿真发生单相外部短路时该变压器绕组所受电磁力,计算并得到了0.25 s短路时间内各相绕组、各个线饼在各方向所受电磁力的幅值和动态规律。数值模拟结果表明:高压绕组各线饼受力规律大致相同,大致关于绕组中部对称;变压器绕组端部主要受到轴向力的作用,变压器绕组中部主要是受到辐向力的作用;高压绕组所受辐向力使得高压绕组内径增大,中压绕组所受辐向力使得中压绕组内径缩小。     

变压器内绕组参数设计对其辐向抗短路能力的影响

通过变压器抗短路能力校核软件,对变压器内绕组的辐向抗短路能力进行计算。改变变压器内绕组参数值,观察其对变压器内绕组辐向稳定性的影响。通过计算和分析,得出影响变压器内绕组辐向稳定性的因素和原因。     

绕组设计参数对电力变压器抗短路能力的影响研究

电力变压器在制造过程中,其绕组设计参数由于种种原因会出现一定的误差,影响变压器的抗短路能力。基于蒙特卡洛模拟理论,分析了绕组设计参数服从正态分布下的电力变压器内绕组辐向受力与临界失稳强度的分布特性。根据应力-强度干涉模型,改进了传统的电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法。结果表明,绕组设计参数的误差范围与电力变压器内绕组辐向抗短路能力的可靠度关系紧密,误差范围愈大,可靠度就愈低,反之,其可靠度愈高。     

变压器绕组辐向稳定性研究

随着电力系统容量的不断增加,短路故障产生的电动力会引起变压器绕组变形等辐向稳定性的问题,有必要对变压器的绕组进行屈曲分析和弹塑性力学分析。本文采用ANSYS软件对中压侧三相短路状下变压器绕组进行屈曲和弹塑性力学分析,针对50MVA三绕组主变建模,获取中压绕组辐向安全稳定系数。通过事故实例予以验证,此方法对变压器短路影响分析具有一定参考价值,还可对大型变压器的设计及装配带来一定的借鉴意义。     

电力变压器内绕组辐向抗短路能力的计算与分析

本文基于电力变压器内绕组的结构参数,通过两种软件的计算,对电力变压器内绕组辐向抗短路能力的计算结果做了对比和分析.对影响电力变压器内绕组辐向抗短路能力的参数进行了研究和论述.     

多次短路工况下变压器内绕组辐向强度计算

本文提出了一种多次短路工况下变压器内绕组辐向强度的数值计算方法,引入弹塑性材料特性模拟多次冲击下绕组的力学特性.以试验变压器为研究对象,建立有限元计算模型,采用电磁场-结构场耦合的方法,计算了变压器内绕组在多次短路冲击下的辐向强度.对比分析了考虑弹塑性和弹性材料模型时,绕组承受多次短路冲击产生的形变规律.进一步研究了采...     

高压厂用变压器结构研究与选型

从高压厂用变压器的安全可靠性出发,通过对低压绕组辐向分裂结构进行分析研究,指出高压绕组不同结构下半穿越短路阻抗的规律及波过程下绕组的冲击特性,提出了高压厂用辐向分裂变压器的最佳结构形式.     

基于贝叶斯公式的变压器绕组辐向变形群组评估

基于对内蒙古电力(集团)有限责任公司近15年电力变压器绕组辐向变形情况、主绝缘电容量试验数据、低电压短路阻抗试验数据的统计分析,利用贝叶斯公式进行变压器绕组辐向变形群组评估.以变压器绕组低电压短路阻抗及主绝缘电容量是否异常为故障属性变量,进行绕组辐向变形故障概率计算,判断准确率较单一根据阻抗电压异常或电容量异常情况判断...     

大容量变压器高压绕组短路强度与辐向稳定性分析

针对大容量变压器抗短路能力差这一现象,以一台120 MVA/220 kV电力变压器为例进行分析计算.利用ANSYS软件求解出低压绕组出口发生短路时高压绕组的辐向短路电动力.用瞬态分析法求解出高压绕组位移形变量,并通过位移校核与强度校核,验证了高压绕组的辐向稳定性,为大容量变压器的绕组短路特性分析提供了一定的参考依据.     

大型电力变压器内绕组辐向抗短路能力评估

随着电网容量和电压等级的提高,大型电力变压器短路导致的恶性事故不断增加,这种情况已直接威胁电网安全运行。通过对大型电力变压器漏磁通及短路电动力分析,指出变压器内绕组的辐向失稳已成为绕组耐受短路的首要问题。研究了电力变压器内绕组辐向电动力计算和抗短路能力校核评估方法,并给出了变压器绕组线饼的临界失稳强度和抗短路能力评估计算流程。最后通过具体实例并依据四种改进措施进行对比分析,提出提高变压器抗短路能力具体的改进措施。     

电力变压器低压螺旋绕组导线换位结构下电流分布特性

在低压螺旋式绕组中采用换位结构未能完全消除绕组内环流,并联导线间的电流仍存在差异。分析换位结构下绕组电流分布特性是计算绕组短路电磁力的基础和前提。以往在计算短路电磁力时,往往忽略短路电流的分布特性。在考虑换位结构的基础上对两种110 k V变压器低压绕组的电流分布特性进行研究,发现低压绕组导线回路间电流差值与峰值电流平均值的比值最大可达8.67%。绕组结构变化引起的导线回路漏感抗差异是导致并联回路电流分布不均的主要原因。同时,计算获得了不同电流分布情况下低压绕组各线饼中导线受到的电磁力分布规律,发现电流分布不均匀程度越大,导线在换位前后电磁力改变量越大,最大可达5.9%。定义导线回路间电流差值与峰值电流平均值的比值为绕组电流分布不均匀系数,发现电流分布不均匀系数随高度hc、导线辐向宽度wc的增大而增大。通过比较了两种类型低压绕组中电磁力分布特点,对螺旋绕组结构设计提出了建议。该研究结果可为变压器设计过程中结构参数的选取和校核绕组短路稳定性提供参考。     

基于磁-结构场耦合的变压器绕组变形的因素分析

变压器绕组在短路电动力冲击作用下,受多重因素的影响,绕组的形变量发生显著变化.本文采用磁-结构场耦合的有限元仿真方法,建立变压器的三维模型,运用Ansys Maxwell计算出绕组的短路电动力体密度分布,采用顺序耦合的方法把电动力体密度耦合到Ansys Workbench中的结构场,进行绕组的静力学分析;运用相关理论分别分析温度、预紧力等变化对绕组的形变量的影响.结果表明,温度和预紧力均能影响绕组强度,温度对绕组辐向形变量影响更大,预紧力对绕组轴向形变量影响更显著,在电磁力分布较大的区域,二者的影响效果均明显增加.研究结果对变压器抗短路设计有一定参考意义.     

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。     

基于有限元法电力变压器绕组的短路电动力分析

当电力变压器遭受短路故障时,短路瞬变电流导致绕组承受巨大的电动力,可能会造成绕组的变形,甚至使变压器发生绝缘和机械故障,因此计算短路电动力大小、探究其分布特点有助于预测短路后变压器绕组的变形情况,对变压器设计具有参考价值。文章通过有限元软件ANSYS Maxell建立三相变压器的二维和三维模型,并利用该模型分析三相短路后绕组轴向和辐向电动力。利用有限元法仿真得到的短路电流结果与公式计算的电流结果具有高度一致性,这充分说明有限元模型及其计算方法的可靠性。仿真结果表明,绕组两端受轴向力最大,辐向力最小;中部受辐向力最大,轴向力最小。     

变压器绕组变形与等效电参数变化对应关系研究

变压器绕组变形与等效电参数变化的对应关系对变压器绕组变形诊断精度有重要影响。通过建立变压器绕组等效电路模型,得到了绕组结构与等效电参数之间的对应关系。在此基础上,以某变压器为例,运用电磁—结构耦合有限元方法,根据弹塑性力学原理,计算了变压器绕组在短路电磁力作用下发生的塑性变形状态、应力分布及绕组的轴向和辐向位移;然后,运用能量法计算得到了不同类型和程度的绕组变形与绕组等效电路电参数之间的对应关系。研究结果可以为从等效电路参数变化的角度诊断变压器绕组变形状态提供依据,从而提高变压器绕组变形诊断精度。     

基于有限元的电力变压器绕组弹塑性变形分析

电力变压器绕组受短路电磁力作用后,可能出现可恢复的弹性变形或不可恢复的塑性变形。文中通过电磁-结构耦合有限元分析,对短路电流冲击作用下的变压器绕组弹、塑性变形特性进行理论分析和三维数值模拟,以揭示绕组弹性和塑性变形机理。首先通过有限元电磁计算分析了绕组内部短路电磁力分布,其中绕组线饼的周向电磁力分布不均是导致绕组变形的重要原因。在弹性变形计算的基础上,依据材料学的弹塑性变形分析理论,构建了绕组累积变形的量化分析模型,能够反映多次短路电磁力作用后绕组变形的累积效应。最后,以一台110 kV/25 000 kVA、双绕组电力变压器模型为例,进行绕组弹、塑性变形计算。结果可以为变压器绕组动稳定性能和绕组塑性变形预测研究提供理论参考。     

电力变压器绕组短路瞬态受力分析

以型号为SFPSZ7-150000/220的变压器为例,建立三维三相磁—结构耦合模型,在三相短路的情况下,利用Ansys Maxwell软件进行瞬态电磁场仿真分析,分析绕组的单匝线圈的瞬态轴向力和辐向力,得出了绕组线圈随时间变化的瞬态轴向力和辐向力曲线,并总结了对应的规律:在A、B、C三相的高压绕组当中,位于A相第10分区的单匝线圈所受到的辐向合力为最大;在A、B、C三相的低压绕组当中,位于第7分区的三相绕组线圈中,B相绕组线圈受到的辐向力最小等这些结论。这将为对变压器在短路冲击下的累积效应、提高变压器的抗短路强度等相关研究提供有力的依据。