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。     

大型变压器绕组漏磁场及短路力学性能的仿真分析

以一台120MV·A/220kV电力变压器为例建立了计算模型,利用有限元数值—解析耦合法对变压器短路情况下的绕组漏磁场、短路电磁力、机械强度及绕组轴向错位的影响进行了应用研究,并对其动、静态轴向力作了比较。计算、分析结果与该台变压器承受短路能力试验的结论一致。     

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。     

基于磁-结构耦合法的变压器绕组振动特性研究

基于S11-M-500/35型变压器,利用有限元磁-结构耦合法分别计算了变压器负载运行、第一次短路冲击、第二次短路冲击过程中的变压器绕组径向振动加速度,研究了变压器绕组的磁场分布,以及变压器绕组在不同预紧力下的模态,并通过短路冲击试验对计算结果进行了验证。结果表明变压器绕组在受到短路冲击后,绕组漏磁通密度变大8.7倍,绕组线圈上承受的电磁力变大,绕组振动加速度幅值变大,仿真结果与试验数据吻合良好,为变压器的优化设计和故障诊断提供了理论依据。     

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。     

大型整流变压器绕组电流分布及性能参数的仿真研究

应用有限元场-路耦合法对大型整流变压器绕组电流分布进行了计算与分析,在此基础上为大型整流变压器绕组漏磁场、短路阻抗及短路电磁力等性能参数的计算提供了一种分析方法。     

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。     

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。     

绕组布置方式对高频变压器漏磁场和电磁力的影响分析北大核心CSCD

绕组交叉换位对高频变压器漏磁场影响很大,进而对绕组电磁力产生影响。为了明确不同交叉换位结构对高频变压器漏磁场和电磁力的影响规律,基于有限元分析方法,文中首先对无交叉换位、部分交叉换位和完全交叉换位方式下高频变压器的导体区域电流密度、铁心窗口区域漏磁场强度进行计算,将仿真结果与实验结果进行对比,验证了有限元模型的有效性。然后,计算了不同绕组布置方式下的绕组电磁力。结果表明:部分交叉换位后邻近效应削弱,漏磁场强度和电磁力降低一半,完全交叉换位后邻近效应几乎全部消除,漏磁场强度和电磁力为无交叉换位时的1/4。上述工作为高频变压器绕组结构设计和提升绕组抗变形能力具有一定指导意义。     

基于"场-路"耦合法的电缆变压器轴向短路电磁力的计算

电缆变压器是一种以XLPE电缆作为绕组的新型干式变压器,电磁和短路特性仍是此类变压器的主要特性,考虑到其绕组的特殊结构,建立了电缆变压器漏磁场的"场一路"耦合模型,并针对一台带有调压线匝的电缆变压器的轴向短路电磁力进行计算,计算结果符合变压器短路特性的基本规律,为进一步计算此类变压器的电磁和短路特性打下基础.     

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.     

基于“场-路”耦合法的电缆变压器轴向短路电磁力的计算

电缆变压器是一种以XLPE电缆作为绕组的新型干式变压器,电磁和短路特性仍是此类变压器的主要特性,考虑到其绕组的特殊结构,建立了电缆变压器漏磁场的“场-路”耦合模型,并针对一台带有调压线匝的电缆变压器的轴向短路电磁力进行计算,计算结果符合变压器短路特性的基本规律,为进一步计算此类变压器的电磁和短路特性打下基础。     

电力变压器绕组短路力三维动态仿真

针对短路时电力变压器绕组易发生形变,绝缘受损问题,通过三维磁场瞬态分析方法对其绕组进行计算以获取每个线饼上的瞬态短路电磁力,之后采用电磁场与结构场耦合的方法对绕组及垫块进行三维结构场瞬态分析以获取每个线饼及垫块在短路过程中的变形及应力分布情况,本文分析了一台电力变压器,建立了由铁心、绕组、垫块、撑条组成的电力变压器器身振动的仿真模型。该方法有助于更准确计算变压器绕组在短路过程中内部磁场分布规律及线饼、垫块在电磁力作用下的变形及应力分布情况,为研究类似问题提供了依据。     

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...     

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。     

电力变压器绕组轴向短路力的研究

针对一台带独立调压绕组的电力变压器,用ANSYS软件建立了该变压器漏磁场的磁路耦合模型,得出了绕组漏磁场和电动力分布,应用有限元法对其漏磁场和轴向短路电动力进行了计算分析,计算结果符合电力变压器的基本特性.     

变阻抗节能变压器的动热稳定性能研究

以110/38.5/10.5 kV,63 000 kVA三绕组变压器为例,提出将限流电抗器与快速开关并联后串入变压器高压绕组的变阻抗变压器。建立Pscad短路仿真模型,发生短路故障时通过快速开关控制限流电抗器的投切实现限流;分析了变压器中压绕组出口三相对称短路时限流电抗器的限流效果。建立了变压器绕组轴向振动的"质量弹簧系统",用以分析变压器绕组在轴向短路力作用下的轴向动态过程,可得绕组的动态位移、动态力、弯曲应力。基于二维轴对称磁—热—流耦合场有限元模型,计算变压器绕组温升。对比分析限流电抗器投入与否2种情况下短路动、热性能,结果表明:投入限流电抗器变压器可降低短路电动力冲击和短路温升,变阻抗变压器的动热性能均优于传统的变压器。     

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。