短路与重合闸工况下大容量电力变压器绕组强度研究.pdf

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4、沈阳工业大学博士学位论文短路与重合闸工况下大容量电力变压器绕组强度研究TheResearchonWindingStrengthofLargePowerTransformerunderShortCircuitandReclosingConditions孙昕电气工程学院作者：单位：指导教师：李岩教授单位：电气工程学院协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年05月26日学位授予单位：沈阳工业大学摘要本文以“国家自然科学基金项目”为课题背景，在总结有关文献的基础上，研究了大容量电力变压器在突发短路后系统不能及时排除故障，断

5、路器发生快速重合闸动作下变压器绕组受到的冲击电流的计算方法，同时考虑重合闸动作的时间、相角和变压器铁心剩磁等因素进行瞬态电流仿真；引用J-A磁滞数学模型对变压器铁心剩磁进行分析和计算，考虑电力变压器绕组结构和设计特点，应用数值计算方法分析该电流冲击下的电磁场和绕组静态电磁力分布，并计算绕组线饼强度；应用动态分析方法计算绕组受到的动态电磁力，以此作为绕组的受力载荷，研究重合闸后变压器绕组在多次短路电磁力冲击下的绕组机械特性和稳定性。分析了变压器重合闸后冲击电流的瞬变过程，指出剩磁对电力变压器绕组重合闸后短路电流的影响；通过分析

6、现有变压器磁滞模型的特点，提出应用J-A磁滞模型对变压器初次短路后的剩磁进行计算，同时对现有的各种J-A磁滞模型能量表达式和微分方程进行甄别和分析，得出J-A磁滞模型数学的表达式，并对该模型进行试验验证和分析。将得出的J-A磁滞模型引用到变压器剩磁计算中，最终得出铁心剩磁的大小。以此作为已知条件，对变压器重合闸后的瞬态短路电流进行仿真和计算。分析了不同绕组形式下变压器漏磁场的分布，重点分析了螺旋式绕组的周向磁场与辐向磁场和轴向磁场的区别，以及电流密度和螺旋角对这三种磁场的影响。通过计算出的变压器重合闸后的短路电流值，得出重合

7、闸工况下变压器高低压绕组的磁场分布情况，对比了变压器在初次短路和重合闸后的轴向磁密和辐向磁密不同，最后计算出绕组线饼重合闸后短路电磁力的大小及其分布。对电力变压器绕组重合闸后的轴向和辐向短路电磁力进行计算，通过对绕组固有频率的分析，计算了线饼的轴向及辐向短路强度，给出了绕组线饼在轴向力和辐向力分别作用下的位移分布特点，对比了初次短路和重合闸后线饼位移的分布情况。分析了温度对绕组弹性模量的影响，给出了该影响下的绕组强度计算结果。通过分析线饼辐向极限力的变化情况，给出了其辐向极限位移在重合闸后短路工况下的变化情况。对变压器重合闸

8、后的瞬态过程进行分析，建立了轴向动力学分析计算模型，给出了重合闸工况下线饼在轴向短路电磁力作用下的线饼位移的瞬变过程，根据绕组的结构特点和垫块、撑条的分布，建立了辐向振动分析模型，并应用短路实验模型对计算I结果进行分析和验证，提出了保证重合闸绕组动态稳定性的措施。关键词：电力变压器，J-A