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电缆绕组变压器暂态漏磁场及短路强度的研究

作　者: 刘晓丽
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: 电缆变压器 “磁场-电路耦合”有限元法 暂态漏磁场 短路电磁力 轴向振动
分类号: TM41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


电缆变压器是以交联聚乙烯电缆为绕组的一种新型电力变压器,由于这一特殊结构特征,使得电缆变压器较传统变压器具有更高的安全性及可靠性。研究该类变压器的结构及特性,不但能够为该类变压器的设计及制造提供一定的依据,而且也能为变压器的发展方向提供一个新的思路。本文在明确了电缆变压器具体结构后,采用“磁场-电路”耦合有限元方法对电缆变压器的漏磁场建立了数学模型,并利用此模型模拟变压器的短路实验,利用短路阻抗的定义直接求解电缆变压器的短路阻抗值,在仿真计算与利用传统变压器理论公式计算取得一致结果的基础上,验证了“磁场-电路耦合”有限元模型及方法在计算此类问题上的适用性。在“磁场-电路”耦合有限元模型及方法得到验证后,利用其对电缆变压器的短路特性进行了全面系统地分析。首先,对电缆变压器二次侧突然短路所引起的暂态漏磁场进行详尽的分析,得到其漏磁密在短路状态时的最大值及其具体分布情况;其次,计算得到电缆变压器最严重短路条件下短路电流的峰值及其随时间的变化情况;再次,因短路电磁力是短路状态时暂态漏磁密及短路电流相互作用的结果,利用洛仑兹力法,求得电缆变压器各个线匝及线圈所受的短路电磁力,并对短路电磁力进行频谱分析;最后,采用“第四强度”理论对线匝的短路强度进行校核。变压器绕组在短路电磁力作用下的响应-振动位移及其所表现出的动态力对变压器具有重要的意义,它关乎到变压器稳定性与可靠性。研究表明,振动对变压器稳定性的危害主要来自于轴向,因此对电缆变压器绕组建立轴向振动模型,首先分析其固有频率,而后对线圈在瞬态电磁力作用下的响应进行分析,得到振动位移及动态力的时域及频域情况。电缆变压器短路特性的完整分析,对于进一步研究此类变压器乃至于传统变压器技术都提供了一定的参考价值。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 概述  11
  1.2 电缆变压器技术国内外的研究现状  11-12
  1.3 电缆变压器简介  12-14
  1.4 本文采用的主要研究方法  14-15
  1.5 本文主要研究内容  15
  1.6 课题研究的意义  15-17
第2章 电缆变压器暂态漏磁场的仿真  17-35
  2.1 变压器线圈“场-路”耦合有限元法  17-20
  2.2 电缆变压器技术特性  20-21
  2.3 有限元模型及剖分  21-22
  2.4 漏电抗的计算  22-27
    2.4.1 基于漏磁链法的漏电抗计算  22-25
    2.4.2 基于“场-路”耦合法的漏电抗计算  25-27
  2.5 暂态漏磁场的计算与分析  27-33
    2.5.1 暂态漏磁场中漏磁通的分布情况  27-28
    2.5.2 轴向漏磁通的分布  28-31
    2.5.3 辐向漏磁通的分布  31-33
  2.6 小结  33-35
第3章 电缆变压器短路电流及电磁力的计算  35-48
  3.1 短路电流的计算  35-38
  3.2 短路电磁力的分析  38-42
    3.2.1 辐向短路电磁力的计算  38-40
    3.2.2 轴向短路电磁力的计算  40-42
  3.3 短路电磁力的频谱分析  42-44
  3.4 变压器静态短路强度的计算  44-46
    3.4.1 破坏强度判据  44-45
    3.4.2 应力计算的有限元模型  45-46
    3.4.3 结果分析  46
  3.5 小结  46-48
第4章 电缆变压器线圈动态特性的探讨  48-62
  4.1 单线匝模态分析  48-52
    4.1.1 模型的建立  48-49
    4.1.2 计算原理  49
    4.1.3 材料特性的探讨  49-50
    4.1.4 结果分析  50-52
  4.2 线圈模态的分析  52-56
    4.2.1 线圈振动模型的建立  52-53
    4.2.2 等效集中参数的确定  53-55
    4.2.3 计算原理  55
    4.2.4 结果分析  55-56
  4.3 线圈轴向稳定性的探讨  56-61
    4.3.1 轴向振动计算原理  56-57
    4.3.2 轴向振动结果分析  57-61
  4.4 小结  61-62
结论  62-64
参考文献  64-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 电力变压器
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