大型变压器场路耦合三维瞬态涡流场和绕组短路强度的研究

本文结合“大型变压器三维瞬态涡流场和线圈短路强度的研究”课题和“变压器运行及事故工况仿真技术研究”课题,在总结有关文献的基础上,对大型变压器的瞬态涡流场和绕组短路强度问题进行了深入的研究,取得了一些具有理论意义与工程实际价值的成果,开发了工程实用的计算软件,为提高变压器绕组的抗短路能力提供了参考依据。 全文主要包括三部分内容。第一部分对三维瞬态涡流场的场路耦合问题进行研究,考虑三相变压器绕组的不同联结方式及不对称负载,建立基于T-T0-Ω法的变压器在运行及事故工况下的三维瞬态涡流场场路耦合模型。应用建立的模型对变压器在电网电压及电网络参数约束下的多种复杂事故工况进行计算、分析,研究变压器的短路电流变化和磁场分布规律,考虑螺旋绕组的结构特点,用近似方法计算其漏磁场。 第二部分对变压器绕组的短路强度问题进行研究。计算变压器在突发短路情况下绕组的轴向振动,分析绕组磁中心不重合对磁场、绕组短路力及绕组轴向振动的影响;用大位移非线性理论计算变压器绕组的辐向稳定性,分析垫块数等因素对绕组稳定性的影响;用梁单元、杆单元建立螺旋绕组整体稳定性的力学模型,计算绕组整体的稳定性;建立变压器绕组动态强度的模型,并进行计算分析。根据分析结果,提出一些保证绕组短路强度的措施,为变压器绕组设计提供参考依据。 第三部分对电磁场有限元后处理技术进行了研究,针对变压器电磁场有限元数值计算的特点,给出了变压器三维有限元网格的快速、高质量消隐显示方法。 在上述研究的基础上,开发了基于Windows平台、具有良好的前后处理功能,可用于分析各电压等级、容量及多种结构的大型变压器在运行及事故工况下的三维瞬态涡流场和绕组短路强度的计算软件。