一种极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法技术

本发明专利技术公开了一种极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法，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

Checking method of transformer short circuit resistance under extremely cold condition

The invention discloses a method for checking the short-circuit resistance of a transformer under extremely cold conditions, comprising the following steps: 1) calculating the elastic modulus of an insulating pad in a transformer under the condition of extreme cold; E

【技术实现步骤摘要】
一种极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法
本专利技术属于电力变压器机械力和机械强度的
，涉及一种极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法。
技术介绍
电力变压器是电力系统中十分重要和昂贵的设备之一，它的运行状况不仅关系到其自身的安全，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电力管理部门的高度重视，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，它的电压等级和容量也逐步增加，而对电力变压器的抗短路能力也越来越高。变压器抗短路能力不足所导致的事故是威胁电力变压器安全稳定运行的主要因素。这主要是由于变压器发生短路故障时，绕组导线中将流过远大于正常电流值的短路电流，因而在变压器内将产生数值很大的磁场。在短路电流和短路磁场的作用下，导线将受到十分巨大的电动力作用,短路电动力约为正常值的上百倍。如果变压器的抗短路能力设计的不够合理，则绕组可能会在短路电动力的作用下发生形变，甚至可能导致绕组垮塌。而电力变压器的现场运行条件比较恶劣，在内蒙古等地区常遇到恶劣的极寒环境，环境温度甚至低于-40℃。据有记载的气象统计，最低环境温度曾达到-50℃。传统上，对变压器的抗短路能力校核方法将变压器内结构的弹性模量视为不随温度变化的常数，而绝缘垫块和线圈等结构的弹性模量随着温度有明显的变化，因此，考虑极寒环境条件的电力变压器抗短路能力校核方法对变压器抗短路能力的评估及其安全稳定运行具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法，该方法能够对极寒条件下变压器的短路能力进行校核。为达到上述目的，本专利技术所述的极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法包括以下步骤：1)计算极寒条件下变压器中绝缘垫块的弹性模量Em，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Em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σrn；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Em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σr；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σan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σa1；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σrn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σan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σr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σa1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Em的表达式为：Em＝-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σn为：θ＝arcch(1+0.5N)其中，σr0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，Δ为外线圈中导线的宽度，Rcp为外线圈中导线的平均直径，na及nb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f1r为：其中，fr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σa1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，fr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，bs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σ1b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fr为：支点A及B之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σr为：σr＝σa+σb本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法在具体操作时，先计算极寒条件下变压器中绝缘垫块及变压器中线圈的弹性模量，再基于极寒条件下变压器中绝缘垫块及变压器中线圈的弹性模量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σrn以及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σr，使计算的结果能够适应于极寒条件下，然后再计算变压器工作过程中在变压器内线圈引起的总应力以及变压器工作过程中在变压器外线圈引起的总应力，最后根据变压器工作过程中在变压器内线圈引起的总应力以及变压器工作过程中在变压器外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。本专利技术通过引入极寒条件下绝缘垫块及线圈的弹性模量，从而使极寒条件下变压器抗短路能力的校核更加的精准，从而更加精确地分析变压器的短路动态稳定性和抗短路能力。附图说明图1为本专利技术中绝缘垫块的应力应变曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的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Em，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Em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σrn；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Em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σr；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σan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σa1；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σrn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σan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σr及变压器工作过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
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

【技术特征摘要】
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Em，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Em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σrn；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Em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σr；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σan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σa1；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σrn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σan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σr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σa1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。2.根据权利要求1所述的极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法，其特征在于，极寒条件下变压器中绝缘垫块的弹性模量Em的表达式为：Em＝-0.29×T1+171.53其中，T1为变压器所处环境的温度。3.根据权利要求2所述的极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法，其特征在于，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σn为：θ＝arcch(1+0.5N)其中，σr0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，Δ为外线圈中导线的宽度，Rcp为外线圈中导线的平均直径，na及nb分别为外线圈轴向及径向的导线根数。5.根据权利要求1所述的极寒条件下变压器抗短路能力的校核方法，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗汉武，陈连凯，来文清，姜国义，孙广，蔡炜，聂德鑫，刘海波，程林，罗传仙，崔士刚，岳颖，陈颖，吴美玲，许晓路，汲胜昌，张凡，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15