【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变压器仿真领域，具体涉及多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变检测方法及装置。
技术介绍
1、电力系统的变压器经常会由于其内有导电悬浮物、硅钢片质量不符合要求、制造过程中焊渣清理不彻底、加工工艺不合理、操作维护不当和变压器进水等原因导致发生故障短路。而在变压器出现故障短路时，其短路电流在变压器绕组上产生电动力会造成绕组的压缩、拉伸和移位。虽然绕组变形程度较小时不会直接出现变压器事故，但是，无论变压器绕组的变形程度有多小，都会增大绝缘材料的机械应力，最终随着变压器运行时间的增加会慢慢积累，在积累到一定程度后会造成匝绝缘破损，增大产生局部放电的几率。另外，随着变压器绕组的变形程度不断加剧，会在电动力的作用下出现失稳的情况，而在此状态下有较大的短路电流侵入，会引起绕组变形区域的继续扩大，最终导致匝间短路或饼间短路，造成变压器绕组发生严重损坏。因此，需要对不同短路电路工况下绕组的不同位置进行形变仿真，为立体卷铁芯设计及质量检测提供理论指导，如专利cn101701995a公开一种检测变压器绕组形变的脉冲响应分析测试装置及方法，属于变压器绕组检测
其主要包括：脉冲发生器、宽频数字示波器、计算机、高压探头、首端信号阻抗匹配器、末端信号阻抗匹配器、同轴屏蔽电缆。是利用装置进行现场测试和分析。具有测试灵敏度高、检测速度快、抗干扰能力强和分析方法灵活的优点，能够有效检测变压器绕组的轻微变形和判断早期潜伏性故障，且判断的准确性高，可广泛应用于变压器的绕组变形检测和状态检修中。
2、因此，如何对不同短路电路工况下绕组的不
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法及装置。通过构建立体卷铁芯三相三维模型；获取多次短路工况的仿真条件；在三相三维模型中，获取不同短路工况下三相绕组的等效应力及变形；结合低压绕组和高压绕组的等效应力和变形，给出立体卷铁芯变压器形变仿真结果。从而实现对立体卷铁芯变压器的形变仿真。
2、第一方面，本专利技术提供一种多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，具体包括如下步骤：
3、构建立体卷铁芯三相三维模型；
4、获取多次短路工况的仿真条件；
5、在三相三维模型中，获取不同短路工况下三相绕组的等效应力及变形；
6、结合低压绕组和高压绕组的等效应力和变形，给出立体卷铁芯变压器形变仿真结果。
7、进一步的，构建立体卷铁芯三相三维模型，具体包括如下步骤：
8、结合环形非晶叠片加工方式，构建变压器中铁芯柱体的几何模型；
9、根据三相中低压绕组、高压绕组的尺寸，结合铁芯柱体的几何模型，构建高低侧压绕组模型；
10、在铁芯柱体的几何模型及高低侧压绕组模型中进行属性定义，构建得到立体卷铁芯三相三维模型。
11、进一步的，结合环形非晶叠片加工方式，构建变压器中铁芯柱体的几何模型，具体包括如下步骤：
12、确立x-y-z的三维几何坐标平面，根据变压器中铁芯的高度和长度，在x-z的坐标平面上构建多个铁芯叠片的剖面图形；
13、基于铁芯叠片的厚度，将构建得到的多个铁芯叠片的剖面图形沿y轴方向进行梯度拉伸，并且通过布尔操作将每组铁芯叠片组合成单框铁芯；
14、将各个单框铁芯进行定义，得到变压器中铁芯柱体的几何模型。
15、进一步的，根据三相中低压绕组、高压绕组的尺寸，结合铁芯柱体的几何模型，构建高低侧压绕组模型，具体包括如下步骤：
16、分别获取三相铁芯芯柱在x-y几何坐标平面上的轴心，且将该轴心作为对于三相低压绕组、高压绕组的圆心；
17、根据三相中低压绕组、高压绕组的尺寸，建立同心的低压绕组、高压绕组的剖面图形，即外侧为高压一次绕组侧，内侧为低压二次绕组侧；
18、根据三相中低压绕组、高压绕组的高度，沿z轴方向分别将三相的低压绕组、高压绕组的剖面图形进行拉伸，构建得到高低压侧绕组模型。
19、进一步的，在铁芯柱体的几何模型及高低侧压绕组模型中进行属性定义，具体包括：变压器高压绕组、低压绕组的基本参数定义以及变压器结构材料属性定义，其中，变压器结构材料属性包括材质、电导率及磁导率。
20、进一步的，多次短路工况的仿真条件，具体包括：短路工况按稳态短路电流加载激励，均为正弦变化，大小分别为60％、80％、100％及120％三相短路电流。
21、进一步的，在三相三维模型中，获取不同短路工况下三相绕组的等效应力及变形，具体包括如下步骤：
22、在三相三维模型中，分别标识高压绕组及低压绕组；
23、在a相绕组中确定多条检测路径，获取每条检测路径在不同短路工况下绕组的等效应力及变形。
24、进一步的，在a相绕组中确定多条检测路径，具体包括：
25、基于立体卷铁芯变压器三轴对称，在a相绕组中确定的检测路径为3条，以a相绕组中距b相绕组、c相绕组均最远的垂线为l1检测路径，与l1检测路径沿铁芯轴面对称的内侧垂线为l2检测路径，铁芯轴面与a相绕组相交的垂线为l3检测路径。
26、进一步的，结合低压绕组和高压绕组的等效应力和变形，给出立体卷铁芯变压器形变仿真结果，具体包括如下步骤：
27、获取三相绕组内的等效应力、形变分布云图以及高压绕组、低压绕组在l1、l2及l3检测路径的等效应力、形变分布；
28、分析三相绕组的等效应力及形变规律，并确定等效应力及形变随短路工况变化的变化率。
29、第二方面，本专利技术还提供一种多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真装置，采用上述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，具体包括：
30、采集模块，用于获取多次短路工况的仿真条件；
31、构建模块，用于构建立体卷铁芯三相三维模型；
32、仿真分析模块，用于在三相三维模型中，获取不同短路工况下三相绕组的等效应力及变形；结合低压绕组和高压绕组的等效应力和变形，给出立体卷铁芯变压器形变仿真结果。
33、进一步的，构建模块还包括：
34、结合环形非晶叠片加工方式，构建变压器中铁芯柱体的几何模型；
35、根据三相中低压绕组、高压绕组的尺寸，结合铁芯柱体的几何模型，构建高低侧压绕组模型；
36、在铁芯柱体的几何模型及高低侧压绕组模型中进行属性定义，构建得到立体卷铁芯三相三维模型。
37、进一步的，构建模块还包括：
38、确立x-y-z的三维几何坐标平面，根据变压器中铁芯的高度和长度，在x-z的坐标平面上构建多个铁芯叠片的剖面图形；
39、基于铁芯叠片的厚度，将构建得到的多个铁芯叠片的剖面图形沿y轴方向进行梯度拉伸，并且通过布尔操作将每组铁芯叠片组合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，构建立体卷铁芯三相三维模型，具体包括如下步骤：
3.如权利要求2所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，结合环形非晶叠片加工方式，构建变压器中铁芯柱体的几何模型，具体包括如下步骤：
4.如权利要求3所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，根据三相中低压绕组、高压绕组的尺寸，结合铁芯柱体的几何模型，构建高低侧压绕组模型，具体包括如下步骤：
5.如权利要求2所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，在铁芯柱体的几何模型及高低侧压绕组模型中进行属性定义，具体包括：变压器高压绕组、低压绕组的基本参数定义以及变压器结构材料属性定义，其中，变压器结构材料属性包括材质、电导率及磁导率。
6.如权利要求1所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，多次短路工况的仿真条件，具体包括：短路工况按稳态
7.如权利要求6所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，在三相三维模型中，获取不同短路工况下三相绕组的等效应力及变形，具体包括如下步骤：
8.如权利要求7所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，在A相绕组中确定多条检测路径，具体包括：
9.如权利要求8所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，结合低压绕组和高压绕组的等效应力和变形，给出立体卷铁芯变压器形变仿真结果，具体包括如下步骤：
10.一种多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真装置，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.如权利要求1所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，构建立体卷铁芯三相三维模型，具体包括如下步骤：
3.如权利要求2所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，结合环形非晶叠片加工方式，构建变压器中铁芯柱体的几何模型，具体包括如下步骤：
4.如权利要求3所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，根据三相中低压绕组、高压绕组的尺寸，结合铁芯柱体的几何模型，构建高低侧压绕组模型，具体包括如下步骤：
5.如权利要求2所述多次短路工况下的立体卷铁芯变压器形变仿真方法，其特征在于，在铁芯柱体的几何模型及高低侧压绕组模型中进行属性定义，具体包括：变压器高压绕组、低压绕组的基本参数定义以及变压器结构材料属性定义，其中，变压器结构材料属性包括材质、电导率及磁导率。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陶加贵，刘建军，戴建卓，张思聪，赵恒，朱金炜，陆云才，韩飞，成义新，宋思齐，许建明，厉苗，李成钢，储昭杰，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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