【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变压器，具体而言，涉及一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法。
技术介绍
1、自19世纪以来，电力变压器就开始在电网中工作。在此之前，直流电系统只为附近的负载供电。直流电的主要缺点是，在直流电的分配过程中，发电功率保持在与普通用电设备(如灯和电机)使用的相同电压。昂贵而庞大的配电线路和发电厂被安置在电力使用者和负荷附近。然而，将电力输送到远离电力系统的用户是非常困难的。电网上的电力可以通过交流电传输。高压可以用于传输和分配到本地变压器，为客户和电力使用者降低电压。由于使用了恒交流电，电力可以通过输电线路输送到数公里以外的地方。1891年，第一个用于发电系统的商业交流电在德国使用。因此，随着电力变压器的使用，电力传输和分配系统达到了更加全面和广泛的水平。变压器是电网中价格昂贵的关键元件，也是配电、输电和发电系统中可靠性和性能最重要的元件之一。随着技术的发展，变压器的尺寸也逐渐增大。变压器设计中最重要的步骤之一是计算正常和短路条件下的应力和电磁力。变压器绕组漏磁通和短路电流相互作用产生的较大短路力会导致绕组发生位移。这些短路电流还会在变压器的绕组中引起很大的发热。因此，与正常情况相比，短路产生的力可以达到数百倍的高值，因为这些力与电流的平方成正比。这些大的力造成的最大损害是变压器绕组的变形和位移，短路力足够大时可能造成变压器绕组的变形和位移。现有技术在对变压器绕组轴向及幅向响应计算时，通常只考虑对绕组产生的轴向力与径向力，而忽略掉垫块和撑条产生的轴向及幅向的力，导致计算结果与实际的响应差距较大。
1、有鉴于此，本专利技术提供一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，能够解决现有技术在对变压器绕组轴向及幅向响应计算时，通常只考虑对绕组产生的轴向力与径向力，而忽略掉垫块和撑条产生的轴向及幅向的力，导致计算结果与实际的响应差距较大的技术问题。
2、本专利技术是这样实现的：
3、本专利技术提供一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其中，包括以下步骤：
4、步骤1、搭建绕组线饼与垫块、撑条双向耦合响应模型；
5、步骤2、根据所述耦合响应模型测量的参数，计算得到轴向的弹性响应、幅向的弹性响应、轴向的阻尼响应、幅向的阻尼响应、重力响应以及待求动态响应；
6、步骤3、将轴向的弹性响应与幅向的弹性响应耦合为第一轴向及幅向响应矩阵，用于计算绕组关于垫块及撑条弹性产生的轴向及幅向响应；
7、步骤4、将阻尼响应耦合为第二轴向及幅向响应矩阵，用于计算绕组关于垫块及撑条阻尼产生的轴向及幅向响应；
8、步骤5、对绕组产生的静态电磁应力进行测量，得到静态电磁力的矩阵；
9、步骤6、对第一轴向及幅向响应矩阵、第二轴向及幅向响应矩阵进行耦合，得到动态响应耦合矩阵，用于实现变压器绕组轴向及幅向响应的计算。
10、其中，所述耦合响应模型包括弹簧矩阵，以及弹簧矩阵内部交接点上设置的重块，所述弹簧矩阵包括两个竖向弹簧，分别是低压绕组弹簧和高压绕组弹簧，所述弹簧矩阵还包括多个横向弹簧；所述低压绕组弹簧的弹性大于所述高压绕组弹簧的弹性。
11、所述第一轴向及幅向响应矩阵表示为：
12、
13、
14、式中，kzh2dδz1(n-1),kzh2dδz1n为垫块对高压绕组线饼单元产生的轴向弹性力；kfundδy1(n-1),kfundδy1n为撑条对高压绕组线饼单元产生的幅向弹性力，n表示低压绕组个数或高压绕组个数；
15、所述第二轴向及幅向响应矩阵表示为：
16、
17、式中，是低压绕组线饼单元在油或空气中所产生的轴向阻尼力，是低压绕组线饼单元与垫块之间的幅向阻尼力，是高压绕组线饼单元在油或空气中所产生的轴向阻尼力，是高压绕组线饼单元与垫块之间的幅向阻尼力。
18、所述静态电磁力的矩阵表示为：式中，f0n为低压绕组线饼单元所受的电磁响应，f1n为高压绕组线饼单元所受的电磁响应。
19、所述动态响应耦合矩阵表示为：
20、
21、式中，μ1为低绕组固有的弹性系数，fzh为轴向静态电磁力，μ2为高压绕组固有的弹性系数，ffu为幅向静态电磁力，ffu为幅向摩擦力，fzh为轴向摩擦力。
22、与现有技术相比较，本专利技术提供的一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法的有益效果是：方法分别考虑了变压器绕组轴向及幅向受力情况以及响应。其中，绕组线饼所受的动态阻尼力，动态摩擦力，动态弹性力，静态电磁力。同时建立轴向及幅向质量-弹簧模型，同时进行轴向与幅相质量弹簧模型的计算，得到不同位置垫块的轴向受力情况，再根据不同垫块轴向受力情况确定相应的幅向阻尼力与摩擦力，将幅向阻尼力和摩擦力与轴向、幅向相互耦合的摩擦力的计算结果带入到轴向及幅向弹簧质量模型，计算得到的响应考虑了垫块和撑条产生的轴向及幅向的力，符合实际响应。同事利用解析计算以及质量-弹簧模型对变压器绕组的响应进行求解，使变压器绕组轴向及幅向电磁力及响应计算步骤简洁，推导的数学模型集成度高，计算效率更高。
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1.一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其特征在于，所述耦合响应模型包括弹簧矩阵，以及弹簧矩阵内部交接点上设置的重块，所述弹簧矩阵包括两个竖向弹簧，分别是低压绕组弹簧和高压绕组弹簧，所述弹簧矩阵还包括多个横向弹簧；所述低压绕组弹簧的弹性大于所述高压绕组弹簧的弹性。
3.根据权利要求2所述的一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其特征在于，所述第一轴向及幅向响应矩阵表示为：
4.根据权利要求2所述的一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其特征在于，所述第二轴向及幅向响应矩阵表示为：
5.根据权利要求2所述的一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其特征在于，所述静态电磁力的矩阵表示为：式中，F0n为低压绕组线饼单元所受的电磁响应，F1n为高压绕组线饼单元所受的电磁响应。
6.根据权利要求2所述的一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其特征在于，所述动态响应耦合矩阵表示为：
【技术特征摘要】
1.一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其特征在于，所述耦合响应模型包括弹簧矩阵，以及弹簧矩阵内部交接点上设置的重块，所述弹簧矩阵包括两个竖向弹簧，分别是低压绕组弹簧和高压绕组弹簧，所述弹簧矩阵还包括多个横向弹簧；所述低压绕组弹簧的弹性大于所述高压绕组弹簧的弹性。
3.根据权利要求2所述的一种变压器绕组轴向及幅向响应的计算方法，其特征在于，所述第一轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：周秀，白金，相中华，田天，朱林，罗艳，赵欣洋，戴龙成，张恒，李秀广，杨晨，崔鹏，云明轩，李晓楠，王奕勃，汪庆，
申请(专利权)人：国网宁夏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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