大型電力變壓器低壓繞組輻向穩定性分析

李祎春,劉文里,唐　宇,王雄博

(哈爾濱理工大學 電氣與電子工程學院,哈爾濱 150080)

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大型電力變壓器低壓繞組輻向穩定性分析

李祎春,劉文里,唐宇,王雄博

(哈爾濱理工大學 電氣與電子工程學院,哈爾濱 150080)

基于電磁學理論,應用ANSYS有限元軟件,建立低壓繞組實際結構的力學模型,計算出低壓繞組的輻向短路電動力,并考慮其對變壓器安全性的影響,利用屈曲分析方法分析了該繞組的輻向穩定性,結果顯示非線性屈曲分析更為精確。同時也討論了撐條分布不均勻程度對輻向穩定性的影響。

大型電力變壓器;線性屈曲分析;非線性屈曲分析;輻向穩定性

大量的現場事故及短路試驗表明,變壓器突發二次側短路工況下,繞組同時承受著輻向短路電動力與軸向短路電動力。輻向力使低壓繞組受壓力而高壓繞組受拉力作用,當輻向力大于繞組導線所能承受的張力時,繞組便會發生彎曲變形甚至匝絕緣破裂;軸向力使繞組中的線餅受到沿繞組高度并指向上下鐵軛的拉力作用,拉力過大時將影響結構的機械強度,更甚者對整個鐵心結構造成破壞[1]。據統計,變壓器失穩狀態中繞組的輻向失穩占90%以上,而輻向失穩又多發生在低壓繞組[2]。因此,本文針對一臺220 kV/120 MVA雙繞組變壓器低壓繞組進行輻向短路電動力計算,并運用屈曲分析的方法來分析該繞組的輻向穩定性。

1　低壓繞組短路電動力計算

1.1計算方法

基于“場-路耦合”原理,應用ANSYS有限元軟件,建立變壓器低壓繞組出口處發生三相對稱短路的二維有限元模型,建模時考慮了線餅實際結構、油道尺寸、繞組繞制方式、短路電流非正弦瞬變等因素。……