[发明专利]一种变压器短路时绕组绝缘轴向受力模拟方法及装置

说明书

本发明公开了一种变压器短路时绕组绝缘轴向受力模拟方法及装置，它涉及变压器研究技术领域；该模拟方法为根据实际情况预先计算出一种变压器短路时绕组绝缘轴向受力的大小，然后将同样的力通过该装置施加到绝缘纸上，最终实现模拟一种变压器短路时绕组绝缘轴向受力的等效；该受力装置的电磁吸力装置是通过电流控制吸附磁铁的能力，试验前通电吸附磁铁，试验时断电使磁铁下落撞击绝缘纸；该受力装置的磁铁用于撞击绝缘纸，已知磁铁质量和下落高度，通过牛顿定律可以得出绝缘纸所受力的大小；该受力装置的箱体用于限制磁铁的下落轨道；该受力装置的固定铁柱用于固定箱体，防止箱体发生偏移；该受力装置的稳定底座用于放置绝缘纸。

技术领域

本发明属于变压器油纸绝缘试验研究中绝缘纸的受力分析技术领域，具体涉及一种变压器短路时绕组绝缘轴向受力模拟方法及装置。

背景技术

电力变压器是电力系统中十分重要和昂贵的设备之一。它的运行状况不仅影响其本身的安全，而且影响着整个电力系统运行的稳定性和可靠性。长期以来，电力变压器的安全、可靠运行一直受到电力运行和管理部门的普遍重视，这也是系统安全、稳定和经济运行的重要指标。随着国民经济的快速发展，人们对电的需求越来越大，电力变压器所发挥的作用也日益重要，并且朝着电压等级和容量更大的方向发展。在现场变压器故障的统计数据中，由短路所引起的故障占了很高的比例。变压器短路发生在最严重的情况下时，绕组导线中所通过的短路电流数值可达额定数值的15-20倍。在此短路电流作用下，线圈所受到的短路电动力十分巨大，一般会损坏线圈绝缘及结构，从而影响变压器的绝缘性能，甚至会使线圈严重变形，导线折断。变压器绕组所受的电动力主要分为两部分：从绕组两端向中部挤压的轴向力和对内绕组有压缩作用、对外绕组有扩张作用的辐向力。由于变压器中线圈受损后的维修要在现场进行是很困难的。因此，分析变压器绕组上绝缘纸的受力是非常有意义的。

现有技术中，在对变压器油纸绝缘中绕组上绝缘纸受力分析的研究过程中。有的通过对电力变压器故障数据的统计和分析，认为绕组短路已经成为影响电力变压器安全运行的主要因素，当电力系统出现短路时，电力变压器内部在短路电流的影响下形成强大的磁场，击穿绕组并破坏绝缘性，最终引起结构内部导线的绝缘性下降，内部绕组出现垮塌；有的借助于ANSYS来分析变压器绕组的应力场，通过变压器结构仿真来分析变压器绕组的受力情况及形变，通过增加变压器绕组的整体短路抵抗力，探究诊断和改善变压器绕组变形的方法，有效的降低变压器绕组事故的出现，增加变压器的使用寿命；有的借助于结构件的应力场分析来研究变压器绕组和铁芯的不同受力情况，通过对变压器的绕组和铁芯受力云图和变形量云图的分析，确定变压器结构中应力极值和形变量的大小和位置，为变压器应力应变传感器的安装和结构的监测提供技术支持；有的借助于离线测量的方法，来测量当前变压器绕组的有效阻抗值，通过对有效阻抗值变化曲线的分析，来判断整体结构形变；有的用均匀质量的弹簧模型来等效变压器的绕组部分，借此来研究纵向受力部分的有效稳定性；有的为了分析变压器绕组受力的不均匀特性，将纵向弯曲弹簧连接两个质量块，用两个质量单元来表示绕组的线饼模型。然而，在进行变压器油纸绝缘试验研究中的受力分析过程中，需要将理论转化为实践，通过理论分析得出变压器绕组上绝缘纸所受力的大小和方向，进而等效到试验式样上所受力的大小和方向，从而通过实践所得结论来验证理论的可靠性。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种变压器短路时绕组绝缘轴向受力模拟方法及装置，以解决上述背景技术中所提到的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：一种变压器短路时绕组绝缘轴向受力模拟方法，模拟方法包括：

a)、根据实际情况选择所要研究的一种变压器的具体类型；

b)、由洛仑兹力公式得到变压器短路时绕组单位长度轴向力的表达式；

c)、由洛仑兹力公式并计算得出实际变压器短路时绕组绝缘单位长度所受轴向力的大小；