三绕组电力变压器单相接地短路电流及绕组强度计算

本文针对三绕组电力变压器中压绕组单相接地短路问题,首先建立了三维有限元模型,利用场路耦合有限元方法对该模型进行三维瞬态分析;其次计算得到中压绕组单相接地时的短路电流、绕组漏磁场及电磁力分布情况;最后将计算得到的电磁力结果导入到结构场计算模型中,对变压器遭受该短路工况时线饼位移及应力变化进行瞬态动力学分析。计算结果表明,利用该方法对该工况下的电流电动力的计算较为合理且提高了计算精度,对分析变压器绕组短路强度有一定的参考价值。     

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。     

110kV电力变压器绕组短路强度的计算与评估

以一台40000kVA电力变压器为研究对象,建立了三维模型,对三相短路工况下电磁力进行计算,对绕组在遭受短路冲击下各线饼的位移及应力变化过程进行了瞬态动力学分析.     

不同温度下变压器绕组材料弹性模量及短路轴向力学性能研究

变压器绕组材料弹性模量对其短路轴向力学性能及动稳定性有重要影响。采用动态热机械分析仪测量分析了绕组垫块弹性模量随温度的变化规律,并通过理论计算得到了铜导线弹性模量随温度的变化规律。在此基础上,以一台110kV电压等级的变压器为例,基于有限元电磁-结构耦合计算,研究了短路电流峰值时刻绕组漏磁场分布及轴向力学性能。结果表明:垫块和铜导线的弹性模量均随温度的升高而减小;在轴向短路电磁力的作用下,高、低压绕组同时受到从两端向中部的压缩作用,绕组两端的轴向位移最大,中部线饼的位移较小,应力最大值出现在中部线饼处,且高压绕组的最大位移和最大应力均小于低压绕组;突发短路时绕组的平均温度越高,其最大轴向位移越大,最大应力越小。     

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。     

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。     

不同模型下变压器绕组短路力学特性对比分析北大核心CSCD

电力变压器的抗短路能力直接关系其安全稳定运行,因而准确计算变压器绕组短路力学特性和抗短路能力十分必要。由于变压器绕组尺寸大、结构复杂,不同的建模方式对其力学特性计算的准确性和计算量大小影响很大。文中以一台110 kV变压器为例,通过建立变压器二维轴对称和三维模型,运用磁—固耦合分析方法,对比分析了不同模型下变压器绕组短路漏磁场、电磁力、机械应力的分布规律,结果显示两种模型计算结果分布规律和特点相似,但数值大小存在一定差异,尤其是绕组端部线饼应力,因此为了真实反映变压器绕组实际结构特点,保证绕组短路校核计算的准确性,建立三维变压器绕组模型对其力学特性进行分析是必要的。建模方法和分析结论可为变压器抗短路能力评估提供参考。     

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。     

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。     

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。     

用有限元方法分析电力变压器绕组轴向稳定性

针对电力变压器绕组轴向稳定性的计算方法中,"质量—弹簧—阻尼"集中参数法无法考虑绕组的弯曲变形和垫块的数量、宽度对轴向稳定性影响的问题,采用有限元的方法计算绕组各线饼短路情况下的电动力,以此作为绕组轴向振动的力载荷分析绕组的轴向稳定性,得出了绕组各线饼的位移分布,在绕组轴向振动分析中既考虑了垫块的材料属性,又兼顾了垫块沿周向分布的特点。结果表明,绕组在短路情况下既存在轴向平移,也存在弯曲变形,最大位移出现在绕组上下端部,通过增加绕组周围垫块的数量和宽度可以减小绕组的变形量。     

三绕组变压器低压绕组幅向短路力的计算方法

阐述了低-中-高结构的三绕组电力变压器低压绕组幅向短路力的计算方法,即从磁势平衡原理出发,导出了求解该变压器最严重短路情况下低压绕组幅向力的计算模型,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,获得了低压绕组线饼的受力分布和瞬变曲线,并对受力最大的线饼进行了抗幅向失稳能力校核.该计算方法简化了传统计算电磁...     

31 500kVA电力变压器绕组短路强度计算

采用有限元方法计算了变压器短路情况下二维瞬态轴对称场,得出了线段电磁场和电磁力分布,给出了绕组短路强度计算方法,并对一台31 500kVA电力变压器绕组短路强度进行了计算.     

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。     

三相电力变压器漏磁分布的研究

本文用双标量位法对一台90MVA的三相电力变压器的漏磁场和短路时绕组的应力做了具体计算.结果表明,就窗口内部而言,漏磁场的分布与二维情况基本一致;但就电磁力而言,窗口内、外部的结果差别较大,应当采用三维计算.     

变压器近区短路绕组形变动态过程计算与分析

本文基于场路耦合法得到了近区短路电流的动态过程,由电磁-结构耦合场建立了绕组三维有限元分析模型,采用瞬态场分析方法得到绕组区域漏磁场和电磁力分布情况,最后对短路过程中绕组的形变进行分析.文中对绕组区域漏磁分布进行了试验测量,试验结果与分析结果吻合良好,验证文中分析方法的准确性.     

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.     

基于ANSYS的大型电力变压器外绕组辐向稳定性分析

针对大型电力变压器的辐向失稳现象,以一台220 kV/120 MV·A双绕组变压器为例进行分析。运用ANSYS有限元软件对内绕组出口处发生三相对称短路工况下外绕组的辐向短路电磁力进行计算,同时建立外绕组的三维力学模型,用瞬态分析法求取循环载荷下的位移变形量,并对实例变压器外绕组的辐向稳定性进行校核,证实该变压器绕组在辐向短路电磁力的作用下是稳定的。     

不同模型下变压器绕组漏磁场及短路力的比对研究

变压器抗短路能力不足,严重影响了电网的运行安全,因而针对变压器绕组抗短路能力开展抗短路校核工作很有必要。目前在变压器绕组的理论建模方面,较多使用的是二维轴对称分区模型,少量也有使用具体的线饼模型。为了对比两种模型的仿真结果,文中首先分析了分区模型和线饼模型的特点,然后以一台220 k V三绕组的电力变压器为例,在ANSYS中计算和比较了这两种模型下绕组中的漏磁场及短路电动力的分布情况,结果显示两种模型计算有一定差异,但整体分布趋于一致。因此在精度要求不高的情况下,可以用分区模型代替线饼模型进行绕组漏磁场分析。     

电力变压器承受短路能力的比较研究(上)

以110kV、220kV电力变压器为例,给出了突发短路试验的评估方法及校核计算公式,利用漏磁场软件计算了绕组短路电磁力及应力,为对比验证在运变压器短路能力提供了依据。