大容量变压器内绕组辐向失稳特性的模拟研究

《大容量变压器内绕组辐向失稳特性的模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第47卷第4期2010年4月TRANSFORMERVol.47AprilNo.42010大容量变压器内绕组辐向失稳特性的模拟研究孟庆民1，陈玉红1，洛君婷1，周广宇2，梁作德2，侯孟斌1，王立忠1（1.沈阳变压器研究院，辽宁沈阳110179；2.泰安泰山电气有限公司，山东泰安271000）摘要：以一台500kV电力变压器为研究对象建立了等效的短路模型，并通过试验分析了绕组辐向形变的规律。关键词：变压器；绕组；模型；短路中图分类号：TM401+.1文献标识码：B文章编号：1001－8425（2010）04－0032－09SimulationResear

2、chonRadialStabilityofInternalWindinginLargeTransformerMENGQing-min1,CHENYu-hong1,LUOJun-ting1,ZHOUGuang-yu2,LIANGZuo-de2,HOUMeng-bin1,WANGLi-zhong1（1.ShenyangTransformerResearchInstitute,Shenyang110179,China;2.Tai'anTaishanElectricCo.,Ltd.,Tai'an271000,China）Abstract：Basedon500kVp

3、owertransformer,theshortcircuitmodelisestablished.Ac-cordingtotestandanalysis,theradialdeformationlawofwindingisanalyzed.Keywords：Transformer；Winding；Model；Shortcircuit1引言近年来，电网系统不断扩容，大容量变压器因绕组抗短路强度不够造成的损坏事故时有发生，其中内绕组辐向失稳问题最为严重。因此相关课题一直受到国际电工委员会与国际大电网会议的高度重视，并多次被列入变压器组的重点攻关项目中。目前标

4、准规定的产品短路试验仍然是检验变压器绕组抗短路能力不可替代的必要手段，但对于大容量变压器，短路试验在现有的条件下还很难完成，只能通过计算来考核其耐受短路的能力。除理论分析计算外，模型仿真及试验也是一种重要的研究手段，通过试验测量，可以大致了解变压器内部电磁场、涡流损耗和电动力的分布规律，为理论研究提供依据。因此，合理地建立短路模型与实际产品内绕组辐向失稳的等效性条件，确保短路模型支撑件足够的机械强度，确定短路模型试验方案以及短路模型测量手段，是研究大容量变压器内绕组辐向失稳问题的有效方法。本文中笔者以一台容量为250MVA、电压等级为500kV的单相自耦电

5、力变压器（型号为ODFPS-250000/500）为例，通过变压器短路强度计算软件和ANSYS分析软件，模拟实际产品中压绕组辐向受力情况，构建产品短路模型，并在变压器质检中心进行模型的短路试验，以此验证实际产品的辐向失稳特性及可靠性。本课题为双方合作开发项目，模型的设计和试验由沈阳变压器研究院负责，模型的生产制造和运输由泰安泰山电气有限公司负责。考虑到模型制造完成到试验结束周期较长，为防止模型绕组长期裸露在空气中吸收水分而受潮，影响试验结果，特为此模型设计一个密封箱体外壳。要求箱体内部为正压充氮，并具有一定的机械强度。2绕组辐向稳定性的分析计算就内、外绕

6、组本身的辐向力而言，由于绕组匝与匝、饼与饼之间的电流方向相同，因此在绕组内部产生相互吸引的电动力，在该电动力的作用下，绕组内的各导线紧紧地靠在一起，有缩成一团的趋势；就内绕组和外绕组之间的辐向力而言，内绕组和外绕组的电流方向相反，故两个绕组间辐向短路力的作用方向相互排斥。即外绕组在整个圆周上均受到向外拉伸的短路力，使其直径增大、导线长度增加，导线中将产生拉伸应力。而内绕组在整个圆周上均受到向内压缩的短路力，使其直径缩小、导线长度缩短，导线中将产生压缩应力，如果导线在两撑条之间，则在辐向短路压缩力的作用下，导线还将产生弯曲应力。绕组中愈靠近主漏磁空道的导线，

7、所受到的辐向电动力就愈大。对于内侧绕组，由于最外层导线的变形，将受到内层导线的约束，所以外层导线所受到的辐向电动力，有一部分将传递给内层导线，结果使外层导线受到的辐向短路力有所降低，内层导线所受到的辐向短路力有所增加。辐向失稳是指在绕组圆周方向某一撑条间距内，整个线饼的所有导线都向外凸出，或在相邻撑条间距内，整个线饼的所有导线都向内凹陷，或两种变形同时存在。关于绕组辐向失稳的计算方法，各国根据各自的试验研究成果，结合产品结构特点和制造工艺水平，给出了相应的计算公式，并将其应用到变压器短路机械强度计算软件中。无论采用那种方法计算分析，只要绕组的辐向失稳安全系

8、数比值大于1，理论上绕组就能够承受短路冲击而不发生失稳损坏。实际上