大型電力變壓器是輸配電網(wǎng)中的重要設(shè)備,保證其安全可靠是智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一。電力變壓器故障率逐年提高的主要原因是,隨著電力系統(tǒng)容量增長(zhǎng),變壓器繞組已無(wú)法承受相應(yīng)增大的故障沖擊載荷。為了解決電力變壓器繞組強(qiáng)度不足的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,本文在前期國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“短時(shí)間隔多次短路沖擊條件下的大型變壓器繞組強(qiáng)度與穩(wěn)定性研究”工作基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展,研究多次沖擊工況下變壓器繞組強(qiáng)度損壞的累積效應(yīng)機(jī)理,旨在完善變壓器繞組強(qiáng)度理論,對(duì)提高電力變壓器抗故障沖擊能力具有重要意義。本文主要的研究?jī)?nèi)容分為五個(gè)部分:研究多次沖擊工況下變壓器的電磁特性和故障沖擊電流的計(jì)算方法。首先,為了理清變壓器繞組的多次沖擊損壞成因,通過(guò)建立故障過(guò)程中變壓器鐵心暫態(tài)磁通的仿真計(jì)算模型,分析并列舉產(chǎn)生繞組多次沖擊損壞的工況類型。然后,針對(duì)產(chǎn)生繞組沖擊載荷的重要因素——故障電流展開探討,研究多次沖擊工況下勵(lì)磁參數(shù)對(duì)故障電流的影響規(guī)律,描述多次沖擊工況下故障電流產(chǎn)生過(guò)程中變壓器電磁特性的作用機(jī)理。在前述理論研究的基礎(chǔ)上,研究多次短路工況下變壓器故障沖擊電流的精確計(jì)算方法,最后,基于前述計(jì)算方法,通過(guò)實(shí)際變壓器產(chǎn)品算例,定量分析并確定造成變壓器繞組多次沖擊損壞的主要電磁因素。研究多次沖擊工況下變壓器漏磁場(chǎng)和沖擊載荷的分布特性。不同于以往研究,將計(jì)及渦流區(qū)的數(shù)值計(jì)算方法引入變壓器繞組強(qiáng)度問(wèn)題研究,假設(shè)并驗(yàn)證多次沖擊工況下三相變壓器繞組漏磁場(chǎng)分布存在的相間影響。通過(guò)建立變壓器三維有限元模型,采用前述磁場(chǎng)計(jì)算方法定量分析了漏磁通密度在繞組不同區(qū)域的分布特性。列舉變壓器短路強(qiáng)度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的評(píng)估應(yīng)力,建立相應(yīng)的解析計(jì)算模型,結(jié)合實(shí)際變壓器產(chǎn)品試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)比分析并確定造成變壓器繞組塑性變形的主要應(yīng)力類型。建立變壓器繞組強(qiáng)度的彈塑性計(jì)算模型。針對(duì)多次沖擊工況下變壓器繞組累積效應(yīng)研究中的力學(xué)問(wèn)題展開探討,設(shè)計(jì)變壓器繞組累積效應(yīng)的階段研究模式。在該模式下,基于多次沖擊工況下變壓器繞組漏磁場(chǎng)與沖擊載荷的分布特性,建立彈塑性變形階段的繞組強(qiáng)度數(shù)值計(jì)算模型。研究變壓器繞組承受沖擊載荷產(chǎn)生位移的主要結(jié)構(gòu)因素。通過(guò)較為全面的繞組線規(guī)算例,分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)變壓器繞組受力變形的影響規(guī)律,初步建立適用于工程的變壓器繞組彈塑性形變解析計(jì)算模型。研究多次沖擊工況下變壓器繞組強(qiáng)度的累積效應(yīng)。首先,在變壓器繞組累積效應(yīng)階段研究模式下,建立回彈階段的繞組強(qiáng)度數(shù)值計(jì)算模型。結(jié)合彈塑性形變、回彈階段計(jì)算模型,定量分析結(jié)構(gòu)參數(shù)和沖擊載荷對(duì)繞組殘余形變的影響規(guī)律。然后,針對(duì)沖擊次數(shù)對(duì)變壓器繞組強(qiáng)度影響規(guī)律研究這一難點(diǎn)問(wèn)題,建立等效殘余形變的變壓器繞組殘余應(yīng)力數(shù)值計(jì)算模型,結(jié)合實(shí)際變壓器產(chǎn)品試驗(yàn)數(shù)據(jù),仿真計(jì)算并分析了多次沖擊工況下變壓器繞組累積效應(yīng)的變化規(guī)律。設(shè)計(jì)試驗(yàn)并驗(yàn)證多次沖擊工況下變壓器繞組累積效應(yīng)的理論研究。為了模擬變壓器繞組的多次沖擊工況,設(shè)計(jì)相應(yīng)接線、沖擊電流的加載方案和漏磁、應(yīng)力測(cè)量傳感器的布置方案。對(duì)比測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證多次沖擊工況下變壓器繞組累積效應(yīng)的理論研究,并修正相應(yīng)的計(jì)算模型。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM41
【部分圖文】：

圖 1.2 變壓器繞組強(qiáng)度損壞Fig. 1.2 Transformer winding strength damages網(wǎng)已經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展開始進(jìn)入維護(hù)期，有效的評(píng)估多次短力的需求愈發(fā)明顯。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1094.5-2008 和 IEC 標(biāo)準(zhǔn) IEC6

圖 2.2 變壓器勵(lì)磁涌流波形Fig. 2.2 Inrush current wave of transformers1t t、 i 0時(shí)，可推得：s r1mcos( ) cosB Bt AB （

第 2 章 變壓器多次沖擊工況下的勵(lì)磁特性與電流o 90時(shí)不同剩余磁通所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁涌流及短路電le of inrush current and short circuit current at different 合閘角下的二次短路電流和空載合閘勵(lì)磁涌流~圖 2.12 所示。22.53閘角 剩余磁通 0m 0.2 0.4穩(wěn)態(tài)短路電流峰值比 0.22 0.28 0穩(wěn)態(tài)短路電流峰值比 1 1.03 1

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本文編號(hào)：2810022