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大型变压器漏磁场及短路电动力的计算与分析

作　者: 于怀金
导　师: 刘文里
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 电力变压器漏磁场短路电动力短路强度轴向振动
分类号: TM401.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文首先用ANSYS的磁路耦合有限元法,对变压器绕组的漏磁场和短路电动力进行了静态分析,而后又用ANSYS中的Structural模块对绕组短路强度以及短路力的动态特性进行了计算和分析,取得了一些具有工程实际价值的成果。文中以一台110kV带独立调压绕组的三相双绕组变压器为例,建立了变压器发生三相短路时其中一相的ANSYS磁路耦合有限元模型,考虑到绕组在结构上的对称性只建立了绕组的1/4模型。首先计算了绕组突发短路时的漏磁场,给出漏磁密沿高度方向的分布规律,分析了独立调压绕组的加入对漏磁场分布的影响和轴向漏磁密沿横向分布情况。然后对绕组在最大分接,额定分接和最小分接情况下的瞬态短路电动力进行了计算分析。在求得各线饼短路电动力后,又对绕组的机械应力进行了分析。文中将两垫块之间的线饼等效为了两端固定的梁模型,依据ANSYS有限元法结合应力计算公式对每个线饼所受应力进行了计算,接下来又对内外绕组的轴向机械稳定性以及内绕组的辐向稳定性进行了分析。在动态力分析方面,将变压器低压绕组等效成由若干集中参数构成的“质量-弹簧-阻尼”轴向振动模型,分析了轴向预紧力对绕组固有频率的影响以及最大短路电流时刻的线饼轴向位移和短路动态力沿绕组高度的分布情况,并讨论了不同预紧力对短路动态力的影响。文中所采用的分析方法和计算结果对此类变压器的结构设计具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-13
  1.1 课题研究的背景及意义  10
  1.2 国内外的研究现状  10-12
  1.3 本文主要研究内容  12-13
第2章变压器模型建立及瞬态漏磁场的仿真  13-22
  2.1 引言  13
  2.2 变压器漏磁场计算原理  13-15
  2.3 变压器磁路耦合模型的建立  15-17
  2.4 变压器瞬态漏磁场的仿真结果分析  17-21
    2.4.1 辐向漏磁密的计算结果  19
    2.4.2 轴向漏磁密的计算结果  19-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章变压器绕组短路电动力的计算  22-30
  3.1 引言  22
  3.2 短路电流的计算  22-23
  3.3 短路电动力的仿真结果分析  23-29
    3.3.1 轴向短路力的结果分析  24-27
    3.3.2 辐向短路力的结果分析  27-29
  3.4 本章小结  29-30
第4章变压器绕组短路强度的计算  30-37
  4.1 引言  30
  4.2 绕组应力分析  30-34
    4.2.1 内绕组导线应力计算  30-32
    4.2.2 外绕组导线应力计算  32
    4.2.3 绕组导线应力计算结果分析  32-34
  4.3 绕组稳定性分析  34-36
    4.3.1 轴向临界失稳载荷的确定  34-35
    4.3.2 辐向临界失稳载荷的确定  35
    4.3.3 机械稳定性计算结果分析  35-36
  4.4 本章小结  36-37
第5章变压器绕组轴向动态特性的分析  37-45
  5.1 引言  37
  5.2 轴向振动的力学和数学模型  37-39
  5.3 ANSYS 模型的建立和固有频率的分析  39-42
  5.4 轴向动态力的探讨  42-44
  5.5 本章小结  44-45
结论  45-46
参考文献  46-49
攻读学位期间发表的学术论文  49-50
致谢  50

大型变压器漏磁场及短路电动力的计算与分析

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