Trójwymiarowa analiza pola i sił działających na uzwojenia transformatora blokowego

摘要

The paper presents the three-dimensional analysis of the field distribution and methodology for calculating the forces acting on the winding in the construction of a 426MVA power transformer in selected states of work. Field distributions were calculated for the voltage model. The calculations take into account the real values of winding resistance for the given load. Resistance wire winding was adopted on the unit length. A resistive load status for the selected work conditions have been adopted: nominal state and short-circuit. Transformer model was developed using finite elements and edge elements (of the additional degrees of freedom) merge together for the winding areas. In the analysis was used: the magnetic vector potential, the total magnetic scalar potential and reduced scalar potential. In transient states (for example faults states) there may be significant values of radial and axial forces in the windings of the transformer. The calculations allowed us to assess the impact of components of radial and axial forces applied to the winding structure.%W pracy przedstawiona została trójwymiarowa analiza pola i metodologia obliczenia sił działających na uzwojenia w konstrukcji transformatora blokowego o mocy 426MVA w wybranych stanach pracy. Rozkłady pola obliczone zostały dla modelu z wymuszeniem napięciowym. W obliczeniach uwzględniono rzeczywiste wartościami rezystancji uzwojenia dla zadanych wartościach obciążenia. Rezystancja drutów uzwojenia przyjęta została na zadaną jednostkę długości. Przyjęto rezystancyjny stan obciążenia zakładając wartości odpowiadające wybranym stanom pracy - znamionowym i zwarcia. Model transformatora opracowano stosując złączenie elementów skończonych i elementów krawędziowych o dodatkowych stopniach swobody dla obszarów uzwojenia. W analizie wykorzystany został: wektorowy potencjał magnetyczny, całkowity magnetyczny potencjał skalarny i zredukowany potencjał skalarny. W stanach nieustalonych (np. w stanach zwarć zewnętrznych) mogą pojawić się znaczące wartości sił promieniowych i osiowych w uzwojeniach transformatora. Obliczenia pozwoliły na ocenę wpływu oddziaływania składowych sił promieniowych i składowej osiowej siły na zastosowaną konstrukcję uzwojenia.