电力变压器抗短路技术研究与应用.pptx

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1 研究背景与意义变压器突发短路事故的严重性；国内外用户的高度重视性；绕组稳定性问题的重要性；突发短路试验的特殊性；抗短路计算校核的复杂性。2/35

4/351 研究背景与意义IECGBVITCIGRE

50%20%绕组损坏特征占比30%轴向失稳幅向失稳其它50%29%21%绕组损坏特征占比轴向失稳幅向失稳其它国际大电网数据国内某电网数据1 研究背景与意义4/35

2 变压器短路损坏形式辐向失稳主要表现形式：外绕组导线压缩或伸长导致绝缘破损线饼上下弯曲变形、绕组端部翻转变形、内绕组导线弯曲或翘曲。5/35

2 变压器短路损坏形式轴向失稳主要表现形式：线饼上下弯曲变形、绕组或线饼倒塌、绕组升起将压板撑开。6/35

2.01.51.00.50.0-0.5-1.0-1.5-2.0冲击系数3 理论计算与抗短路校核7/35

kkxU2(%)?HF? chN pj ?10?63.94(k IW)2D ??Fx?x?2??W?Ax3 理论计算与抗短路校核8/35

3 理论计算与抗短路校核3.1 抗短路关键技术-辐向稳定性校核GB或IEC方法拉伸应力p0.2t.act?0.9?R?*p0.2t.act?0.35?R?*p0.2t.act?0.6?R?*压缩应力非自粘导线自粘导线9/35

理论计算与抗短路校核抗短路关键技术-辐向稳定性校核VIT方法10/35

自支撑方法理论计算与抗短路校核抗短路关键技术-辐向稳定性校核忽略内部支撑结构对绕组稳定性的贡献；导线的临界应力取决于导线的厚度和铜线的硬度等级；导线等效厚度的计算是关键。11/35

3 理论计算与抗短路校核临界短路力考虑绕组内径有效支撑点数。径向平均临界短路力:mcFr平均视在压缩短路力：F???M?D2b??m?1?E?IRF?3.1 抗短路关键技术-辐向稳定性校核理论来源于薄壁圆筒的径向稳定性公式；日本方法12/35

3 理论计算与抗短路校核2critb? ?E?（ ）Dcrit1）2Dk?b? ? ?E?n2?（12抗短路关键技术-辐向稳定性校核自由翘曲极限应力：国际大电网方法强制翘曲极限应力：13/35

理论计算与抗短路校核 抗短路关键技术-轴向稳定性校核极限倾斜力计算方法导线自身的抗倾斜极限力P1撑条作用的抗倾斜极限力P2绝缘变形的抗倾斜极限力P314/35

3 理论计算与抗短路校核3.3 抗短路关键技术-仿真验证计算出变压器的固有频率以及变压器轴向及幅向的漏磁分布，及在该磁场分布下轴向和幅向短路力及安全系数。采用专业变压器短路机械力计算软件及其他配套软件，融入了多年新产品研发及基础科研工作中积累的专有验证技术。15/35

17/35校核的准确性与各厂自身的制造水平关联很大；校核的准确性必须结合大量的实例和经验总结。大量的短路试验经验大量短路事故经验积累3 理论计算与抗短路校核3.3 抗短路校核总结大量的理论计算工作短路校核总结

4 试验研究与基础科研4.1 仿真计算研究主磁计算电动力计算17/35

4 试验研究与基础科研4.4 绕组极限倾斜力试验研究18/35

4 试验研究与基础科研4.5 40MVA/110kV短路试验研究19/35

4 试验研究与基础科研4.6 120MVA/220kV短路试验研究20/35

4 试验研究与基础科研4.7 短路累积性效应对变压器抗短路能力的影响通过与众多科研院、高校的合作，使用老旧变压器进行不同工况下的短路电流冲击，测量相关的参量，得出累积性效应。21/35

提高抗短路能力措施电磁设计加强措施1.41.210.80.60.40.2080100120 140绕组硬度与安全裕度的关系图绕组硬度/MPa160 180安全系数导线厚度与安全裕度的关系图1.41.210.80.60.40.2导线厚度01.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.6安全系数22/35

5 提高抗短路能力措施5.2 结构设计加强措施2.521.510.50撑条未加倍撑条加倍撑条与安全裕度的关系图安全系数23/35

5 提高抗短路能力措施5.3 制造过程加强措施抗短路“三紧”处理：绕紧、撑紧、压紧。1）绕制过程中，要求使用张紧装置，线圈绕紧；2）线圈套装时，控制套装间隙，线圈撑紧；3）线圈组压紧结构合理，保证压紧面足够。24/35