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大型变压器绕组漏磁场与短路特性的研究

作　者: 张伟
导　师: 彭咏龙；李洪秀
学　校: 华北电力大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 变压器绕组漏磁场短路力轴向错位
分类号: TM41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 83次
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内容摘要

电力变压器的抗短路能力是其重要性能之一,直接关系到电网能否可靠运行。本文从变压器的漏磁场出发,采用有限元和数值分析的方法,以一台油浸式变压器为例论述了漏磁场计算方法。进而分析了短路电流的几种情况,以短路冲击电流、电磁感应和安培力定律为基础,结合实际变压器绕组结构分析了绕组短路力。将其沿坐标方向分解为辐向力和轴向力,并分别对辐向力和轴向力的产生原因做了阐述,并讨论了短路力的时变性和绕组的固有振频的影响,推导出在短路情况下的轴向力、轴向弯曲强度、径向力、径向稳定性等考查变压器抗短路能力的参数计算方法。运用以上方法对一台已经通过突发短路试验的大型变压器进行建模、剖分和计算。得出了变压器内部漏磁场的分布图和低压、高压、调压磁密值沿绕组的轴向高度的分布曲线以及表征短路力的相关参数的具体数据,并将计算结果与现行国家标准规定的许用值做了比较,验证了计算方法的正确性。通过分析所得的场图,找出了绕组的端部发生弯曲、不平衡安匝以及磁中心不在同一高度等原因产生的漏磁与其所导致的短路力之间的关系。最后针对变压器生产中经常遇到的两个实际问题,即绕组轴向错位的程度和绕组采用撑条的数量对短路力的影响做了仿真计算,通过对计算结果的后处理得到了绕组轴向错位值、撑条的不同根数和短路力之间的数量关系以及一些可供设计和使用人员参考的结论。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 选题的背景与意义  9
  1.2 国内外研究动态  9-12
    1.2.1 试验研究  9-10
    1.2.2 理论研究  10-12
  1.3 课题研究内容  12-14
第2章变压器漏磁场的理论分析和计算  14-22
  2.1 麦克斯韦方程  14-15
  2.2 有限元法简介  15-16
  2.3 计算软件介绍  16-18
    2.3.1 有限元软件工作简介  16-17
    2.3.2 专用软件MF2D 简介  17-18
  2.4 变压器漏磁场分布计算举例  18-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章变压器绕组短路力的理论分析和计算  22-47
  3.1 导线短路机理简述  22
  3.2 短路电流的计算  22-25
  3.3 短路力的产生  25-31
    3.3.1 辐向力  26-28
    3.3.2 轴向力  28-31
  3.4 时变的短路力  31
  3.5 绕组的固有振频  31-32
  3.6 短路机械力计算方法的推导  32-34
  3.7 计算模型与方法  34-42
    3.7.1 算例产品规格  35-36
    3.7.2 计算结果  36-41
    3.7.3 验证与分析  41-42
  3.8 计算结果归纳与总结  42-46
    3.8.1 变压器中的漏磁通  42-43
    3.8.2 磁力线在绕组的端部弯曲产生的辐向漏磁分量  43
    3.8.3 不平衡安匝产生的辐向漏磁分量  43-44
    3.8.4 磁场中心不在同一高度上而导致的辐向漏磁分量  44
    3.8.5 绕组受力情况分析  44
    3.8.6 短路力作用方向判断原则  44-45
    3.8.7 三相两绕的变压器受力情况如下  45-46
  3.9 本章小结  46-47
第4章短路力理论的实际应用  47-53
  4.1 绕组轴向错位对漏磁场和短路力的影响  47-49
  4.2 绕组采用不同撑条数对漏磁场和短路力的影响  49-51
  4.3 本章小结  51-53
第5章总结与展望  53-54
参考文献  54-57
攻读硕士学位期间发表的论文  57-58
致谢  58-59
详细摘要  59-72

大型变压器绕组漏磁场与短路特性的研究

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