大型变压器漏磁场及轴向稳定性的研究

作     者：牛一博 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘文里

授予年度：2016年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：变压器 漏磁场 短路电动力 固有频率 轴向振动动态分析 

摘      要：如何增强变压器抵抗短路冲击能力的问题,是近年来变压器研究中的热点问题之一,其中变压器轴向振动的稳定性分析,在增强变压器抵抗短路冲击的研究中起到了重要的作用。本文针对一台120MVA/220k V无励磁调压变压器进行短路电动力的静态分析和动态分析。利用Mag Net有限元软件进行静态分析,采用“场-路耦合法分析低压绕组出口端发生三相对称短路时变压器的漏磁场模型。首先,为提高变压器绕组上短路电动力的计算精确程度,采用三维模型,建立包括铁心、铁轭及油箱的有限元模型,模型中考虑了安匝不平衡、铁磁材料非线性及油道尺寸等因素对变压器漏磁场的影响,比较分析铁心窗内和铁心窗外绕组附近漏磁场的区别。其次,通过改变模型及电路参数,可以得到不同分接下线饼的短路电动力,为后续计算轴向动态振动系统做准备。利用ANSYS有限元软件进行动态分析,通过建立弹簧质量模型分析绕组的轴向动态响应。首先,因为绕组轴向动态响应主要受到模型固有频率的影响,所以在建立弹簧质量模型时,要考虑到单个线饼质量,垫块尺寸及预紧力等影响因素,通过模态分析,得到在不同预紧力条件下的绕组模型的多个固有频率。其次,以模型中的各线饼质量中心为载荷施加点,以最小分接下各线饼随时间变化的静态力与绕组自身重力的合力为激励,计算分析这个多自由度,多载荷施加点,变化载荷振动系统的不同线饼的振动位移变化规律,得到结论:振动系统中只有线饼所受到的弹性力与激励力的变化趋势一致,而阻尼力和惯性力都会存在复杂的上下波动。通过铁心内外漏磁场的比较,可以得到在绕组端部处辐向漏磁场在铁心窗内外分布不均匀,需要增加其机械裕度。通过对变压器绕组轴向振动系统的分析,可以得到线饼上惯性力,弹性力,阻尼力的变化规律,可以为以后的研究等提供一些依据。