电力变压器短路冲击累积效应的机理研究

摘要

近年来，电力变压器短路故障频发，对电网安全运行造成了较严重的威胁，引起了电力科研人员的关注。在实际运行中人们发现，短路冲击引起的电力变压器损坏往往不是一次两次短路造成的，而是多次短路冲击累积的结果，对电力系统的安全运行造成严重经济损失。研究变压器短路冲击累积效应的详细机理，对提高变压器抗短路能力有重要的参考价值，同时也对电力变压器的检修工作具有积极的指导意义，能够更好地保障电力系统的安全经济运行。
　　本文首先从电力变压器短路受力的角度出发，分析了绕组受到短路冲击力作用引起的各种故障模式，包括辐向力、轴向力及其交互作用，并且重点讨论了辐向压缩应力引起的绕组螺旋形变。其次，对电力变压器短路冲击累积效应的作用机理，从热效应累积和力效应累积两方面进行了讨论。同时，考虑到不同变压器生产厂家设计理念的差异，结合主流变压器的主体结构，从绕组、变压器油、其他结构件等热反应和受力角度出发，在深入地分析了两种累积过程，本文得出了短路冲击力效应累积是短路冲击累积效应的主要形式的结论。最后，基于COMSOL有限元分析软件，本文建立了多种短路情况下，变压器短路冲击累积电场-磁场-结构场多物理场耦合模型，并仿真分析了各种短路时绕组最大形变量与短路冲击次数的关系。根据仿真结果得出，发生单一短路故障时，低压对称短路情况下，变压器绕组最容易出现位移突变关键点，两相对地短路情况下最不易出现位移突变关键点。

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1 绪 论

1.1 课题的研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 变压器短路故障模式分析

2.1 引言

2.2 辐向力引起的故障模式

2.3 轴向力引起的故障模式

2.4 交互作用的故障模式

2.5 小结

3 短路冲击累积效应的理论分析

3.1 引言

3.2 短路冲击累积效应概述

3.3 短路热效应累积

3.4 短路力效应累积

3.5 小结

4 短路冲击累积效应二维仿真分析

4.1 引言

4.2 累积效应二维仿真模型

4.3 不同短路类型累积效应仿真分析

4.4 综合短路类型累积效应仿真分析

4.5 小结

5 短路冲击累积效应三维仿真分析

5.1 引言

5.2 累积效应三维仿真模型

5.3 不同短路条件下累积效应仿真分析

5.4 两种模型仿真结果的对比分析

5.5 小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录 攻读硕士学位期间主要参加的科研项目