[发明专利]一种极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法

权利要求书

1.一种极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)计算极寒条件下变压器中绝缘垫块的弹性模量E_m，并计算极寒条件下变压器中线圈的弹性模量E；

2)根据步骤1)得到的极寒条件下变压器中绝缘垫块的弹性模量E_m以及极寒条件下变压器中线圈的弹性模量E计算变压器工作过程中产生的径向力在变压器外线圈中所引起的机械应力σ_rn；

3)根据步骤1)得到的极寒条件下变压器中绝缘垫块的弹性模量E_m以及极寒条件下变压器中线圈的弹性模量E计算变压器工作过程中产生的径向力在变压器内线圈中所引起的应力σ_r；

4)计算变压器工作过程中产生的轴向力在变压器外线圈中所引起的应力σ_an以及变压器工作过程中产生的轴向力在变压器内线圈中所引起的应力σ_a1；

5)根据变压器工作过程中产生的径向力在变压器外线圈中所引起的机械应力σ_rn及变压器工作过程中产生的轴向力在变压器外线圈中所引起的应力σ_an得变压器工作过程中在变压器外线圈引起的总应力；

根据变压器工作过程中产生的径向力在变压器内线圈中所引起的机械应力σ_r及变压器工作过程中产生的轴向力在变压器内线圈中所引起的应力σ_a1得变压器工作过程中在变压器内线圈引起的总应力，然后根据变压器工作过程中在变压器外线圈引起的总应力及变压器工作过程中在变压器内线圈引起的总应力进行极寒条件下变压器抗短路能力的校核；

极寒条件下变压器中绝缘垫块的弹性模量E_m的表达式为：

E_m＝-0.29×T₁+171.53

其中，T₁为变压器所处环境的温度；

极寒条件下变压器中线圈的弹性模量E的表达式为：

E＝-50×T₂+85000

其中，T₂为变压器中线圈所处环境的温度；

变压器工作过程中产生的径向力在变压器外线圈的第n层导线中所引起的机械应力σ_n为：

θ＝arcch(1+0.5N)

其中，σ_r0为外线圈中间线匝的抗拉应力，b₀及t分别为外线圈中裸线的径向尺寸及其两面的绝缘厚度；R₀及R₁均为b/2，b为外线圈中相邻两根裸线中心间径向距离，△为外线圈中导线的宽度，R_cp为外线圈中导线的平均直径，n_a及n_b分别为外线圈轴向及径向的导线根数；

当内线圈不支撑在变压器支撑条上或变压器支撑条由于其较软不对内线圈产生作用力时，则内线圈中导线横截面上的压力f_1r为：

其中，f_r为作用在内线圈中单位长度导线上的径向力，变压器工作过程中产生的径向力在变压器内线圈中所引起的应力σ_a1为：

其中，D₁为内线圈中导线的平均直径；

当内线圈支撑在不可压缩的变压器支撑条上时，相邻支点之间的内线圈可视为端部固定的均匀负载直梁，则内线圈中导线的弯矩M₁为：

其中，f_r为作用在内线圈中单位长度导线上的径向力，l为变压器中相邻绝缘垫块之间的距离，D₁为内线圈中导线的平均直径，b_s及n分别为变压器中绝缘垫块的宽度及数量；

内线圈中单根导线的截面系数W为：

其中，a₁为内线圈中导线的轴向尺寸，b₁为内线圈中导线的径向尺寸；

内线圈中导线的弯曲应力σ_1b为：

变压器中支撑条上的压力F为：

则变压器中支撑条上两个支点A及B的支撑力均为其中，

内线圈中导线在支点处的弯矩M为：

变压器中支撑条上两个支点A及B处的压力f为：

支点A及B之间跨距上任意点处的压力及弯矩均小于支点A及B处的压力及弯矩；

当Q＝∞，支点的压力为：

内线圈中导线的弯矩M为：

则变压器工作过程中产生的径向力在变压器内线圈中所引起的应力σ_r为：

σ_r＝σ_a+σ_b