CN110186775A - 一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法及装置 - Google Patents

一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法及装置，它涉及变压器研究技术领域；该模拟方法为根据实际情况预先计算出一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力的大小，然后将同样大小的力通过该装置施加到绝缘纸上，最终实现模拟一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力的等效目的；该受力装置的上下两部分夹具结构设计完全相同，起到用于固定绝缘纸的作用；该下部夹具连接施加压力的托盘，可以通过在托盘上增加砝码质量来起到改变绝缘纸所受拉力大小的作用；该受力装置两侧含有两个受力支架，用来固定上部夹具，同时使托盘处于悬空的状态。

Description

一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法及装置
技术领域
本发明属于变压器油纸绝缘试验研究中绝缘纸的受力分析技术领域，具体涉及一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法及装置。
背景技术
电力变压器是电力系统中十分重要和昂贵的设备之一。它的运行状况不仅影响其本身的安全，而且影响着整个电力系统运行的稳定性和可靠性。长期以来，电力变压器的安全、可靠运行一直受到电力运行和管理部门的普遍重视，这也是系统安全、稳定和经济运行的重要指标。随着国民经济的快速发展，人们对电的需求越来越大，电力变压器所发挥的作用也日益重要，并且朝着电压等级和容量更大的方向发展。在现场变压器故障的统计数据中，由短路所引起的故障占了很高的比例。变压器短路发生在最严重的情况下时，绕组导线中所通过的短路电流数值可达额定数值的15-20倍。在此短路电流作用下，线圈所受到的短路电动力十分巨大，一般会损坏线圈绝缘及结构，从而影响变压器的绝缘性能，甚至会使线圈严重变形，导线折断。变压器绕组所受的电动力主要分为两部分：从绕组两端向中部挤压的轴向力和对内绕组有压缩作用、对外绕组有扩张作用的辐向力。由于变压器中线圈受损后的维修要在现场进行是很困难的。因此，分析变压器绕组上绝缘纸的受力是非常有意义的。
现有技术中，在对变压器油纸绝缘中绕组上绝缘纸受力分析的研究过程中。有的通过对电力变压器故障数据的统计和分析，认为绕组短路已经成为影响电力变压器安全运行的主要因素，当电力系统出现短路时，电力变压器内部在短路电流的影响下形成强大的磁场，击穿绕组并破坏绝缘性，最终引起结构内部导线的绝缘性下降，内部绕组出现垮塌；有的借助于ANSYS来分析变压器绕组的应力场，通过变压器结构仿真来分析变压器绕组的受力情况及形变，通过增加变压器绕组的整体短路抵抗力，探究诊断和改善变压器绕组变形的方法，有效的降低变压器绕组事故的出现，增加变压器的使用寿命；有的借助于结构件的应力场分析来研究变压器绕组和铁芯的不同受力情况，通过对变压器的绕组和铁芯受力云图和变形量云图的分析，确定变压器结构中应力极值和形变量的大小和位置，为变压器应力应变传感器的安装和结构的监测提供技术支持；有的借助于离线测量的方法，来测量当前变压器绕组的有效阻抗值，通过对有效阻抗值变化曲线的分析，来判断整体结构形变；有的用均匀质量的弹簧模型来等效变压器的绕组部分，借此来研究纵向受力部分的有效稳定性；有的为了分析变压器绕组受力的不均匀特性，将纵向弯曲弹簧连接两个质量块，用两个质量单元来表示绕组的线饼模型。然而，在进行变压器油纸绝缘试验研究中的受力分析过程中，需要将理论转化为实践，通过理论分析得出变压器绕组上绝缘纸所受力的大小和方向，进而等效到试验式样上所受力的大小和方向，从而通过实践所得结论来验证理论的可靠性。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法及装置，以解决上述背景技术中所提到的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法，其特征在于,模拟方法包括：
a)、根据实际情况选择所要研究的一种变压器的具体类型；
b)、由洛仑兹力公式得到变压器短路时绕组单位长度辐向力的表达式；
c)、由洛仑兹力公式并计算得出实际变压器短路时绕组绝缘单位长度所受辐向力的大小；
d)通过预先设置的装置完成上述辐向力大小的等效并在绝缘纸上来施加同等大小的力。
作为一种优选的技术方案：所述方法还包括：由洛仑兹力公式导出变压器绕组单位长度辐向力表达式：Fx＝Bymaxich。其中，Bymax为绕组突发短路轴向磁感应强度最大数值；ich为短路电流最大值。
作为一种优选的技术方案：所述托盘装置上可以根据所研究绝缘纸的受力大小来添加不同质量的砝码，保证研究绝缘纸受力的精确性和稳定性。
作为一种优选的技术方案：本发明还提供了一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力装置，所述装置包括拉力夹具、垫片、加固螺栓、支撑螺栓、固定螺栓、绝缘纸放置处、托盘装置、砝码和支架,所述支架位于拉力夹具两侧对称设置，所述拉力夹具分为上部夹具、下部夹具两部分，所述拉力夹具上两侧设有支撑螺栓，上部夹具直接固定在支架上，所述拉力夹具上设有垫片，垫片通过加固螺栓固定，上部夹具、下部夹具之间通过所要研究的绝缘纸来进行连接，绝缘纸放置处位于所述上部夹具、下部夹具之间，所述拉力夹具下端设有托盘装置，所述托盘装置上设置有砝码。
作为一种优选的技术方案:所述支架上端固定设有呈“凹”形的托架。
作为一种优选的技术方案:所述托盘装置的四角位置带有四个铰链，铰链的末端均附有铁环。
作为一种优选的技术方案:下拉力夹具通过调节托盘装置中的砝码来调节受力。
作为一种优选的技术方案:所述拉力夹具的前端面上设有固定螺栓，所述固定螺栓对称设置。
本发明可以适用于相关变压器油纸绝缘试验研究中的受力分析，能够应用于油纸绝缘受力研究中有关拉力装置的改进；可以最大程度精确变压器油纸绝缘中绝缘纸所受拉力的大小和时间；操作简单，易于组装，成本低廉，能够很好的为变压器油纸绝缘中绝缘纸的受力研究提供受力大小和受力时间精度的保障。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
一、可以适用于相关变压器油纸绝缘试验研究中的受力分析，能够应用于变压器油纸绝缘试验研究中受力装置的改进中。
二、可以最大程度的减小拉力夹具与绝缘纸之间的相对位移，保证试验的精确性和稳定性。
三、操作简单，易于组装，成本低廉，能够很好的为变压器油纸绝缘中绝缘纸的受力研究提供受力大小和受力时间精度的保障。
附图说明
图1为本发明中模拟方法的流程图；
图2为本发明中受力装置的结构示意图；
图3为本发明中拉力夹具结构示意图。
图中标记：1-拉力夹具、2-垫片、3-加固螺栓、4-支撑螺栓、5-固定螺栓、
6-绝缘纸放置处、7-托盘装置、8-砝码、9-支架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法，模拟方法包括：
101-根据实际情况选择所要研究的一种变压器的具体类型；
102-由洛仑兹力公式得到变压器短路时绕组单位长度辐向力的表达式；
103-计算得出实际变压器短路时绕组绝缘单位长度所受辐向力的大小；
104-通过该装置完成上述辐向力大小的等效并在绝缘纸上来施加同等大小的力。
在本实施例中，由洛仑兹力公式导出变压器绕组单位长度辐向力表达式：Fx＝Bymaxich。其中，Bymax为绕组突发短路轴向磁感应强度最大数值；ich为短路电流最大值。
在本实施例中，所述托盘装置上可以根据所研究绝缘纸的受力大小来添加不同质量的砝码，保证研究绝缘纸受力的精确性和稳定性。
在本实施例中，所述装置包括拉力夹具、垫片、加固螺栓、支撑螺栓、固定螺栓、绝缘纸放置处、托盘装置、砝码和支架,所述支架位于拉力夹具两侧对称设置，所述拉力夹具分为上部夹具、下部夹具两部分，所述拉力夹具上两侧设有支撑螺栓，上部夹具直接固定在支架上，所述拉力夹具上设有垫片，垫片通过加固螺栓固定，上部夹具、下部夹具之间通过所要研究的绝缘纸来进行连接，绝缘纸放置处位于所述上部夹具、下部夹具之间，所述拉力夹具下端设有托盘装置，所述托盘装置上设置有砝码。
所述垫片与绝缘纸接触的那一面打磨粗糙，通过四个加固螺栓来进行加固；如果所研究的绝缘纸受力过大，也可以通过在垫片与绝缘纸之间加适当的砂纸，然后通过加固螺栓来进行加固。
所述拉力夹具的主体实际上是结构完全相同的两部分，上、下部夹具之间通过所要研究的绝缘纸来进行连接。
在本实施例中，所述支架上端固定设有呈“凹”形的托架。
在本实施例中，所述托盘装置的四角位置带有四个铰链，铰链的末端均附有铁环。
在本实施例中，下拉力夹具通过调节托盘装置中的砝码来调节受力。
在本实施例中，所述拉力夹具的前端面上设有固定螺栓，所述固定螺栓对称设置。
本实施例中提供的一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟装置，具体实施方式采用以下技术方案：包括拉力夹具1、垫片2、加固螺栓3、支撑螺栓4、固定螺栓5和绝缘纸放置处6。其中拉力夹具1作为固定绝缘纸装置，包括上部夹具、下部夹具结构完全相同的两部分夹具；所述垫片2和所述垫片2上的加固螺栓3起到加固绝缘纸的作用；所述上部夹具上设置的支撑螺栓4用于放在支架9上进行固定，所述下部夹具的支撑螺栓4用于悬挂托盘装置7；所述绝缘纸放置处6则是将绝缘纸夹在拉力夹具1之间。
所述托盘装置的四角位置带有四个铰链，铰链的末端均附有铁环；其次拉力夹具上附有四个支撑螺栓；最后当使用该装置的时候，将四个铁环套在对应的四个支撑螺栓上即可。
所述拉力夹具1前面的固定螺栓5起到主要加固绝缘纸的作用。
所述支架7上部用于放置拉力夹具上部的支撑螺栓4，起到稳定整个装置的作用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法，其特征在于,模拟方法包括：
a)、根据实际情况选择所要研究的一种变压器的具体类型；
b)、由洛仑兹力公式得到变压器短路时绕组单位长度辐向力的表达式；
c)、由洛仑兹力公式并计算得出实际变压器短路时绕组绝缘单位长度所受辐向力的大小；
d)通过预先设置的装置完成上述辐向力大小的等效并在绝缘纸上来施加同等大小的力。
2.根据权利要求1所述的一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法，其特征在于，所述方法还包括：由洛仑兹力公式导出变压器绕组单位长度辐向力表达式：Fx＝Bymaxich。其中，Bymax为绕组突发短路轴向磁感应强度最大数值；ich为短路电流最大值。
3.根据权利要求1所述的一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟方法，其特征在于：所述托盘装置上可以根据所研究绝缘纸的受力大小来添加不同质量的砝码，保证研究绝缘纸受力的精确性和稳定性。
4.一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟装置，其特征在于：所述装置包括拉力夹具、垫片、加固螺栓、支撑螺栓、固定螺栓、绝缘纸放置处、托盘装置、砝码和支架,所述支架位于拉力夹具两侧对称设置，所述拉力夹具分为上部夹具、下部夹具两部分，所述拉力夹具上两侧设有支撑螺栓，上部夹具直接固定在支架上，所述拉力夹具上设有垫片，垫片通过加固螺栓固定，上部夹具、下部夹具之间通过所要研究的绝缘纸来进行连接，绝缘纸放置处位于所述上部夹具、下部夹具之间，所述拉力夹具下端设有托盘装置，所述托盘装置上设置有砝码。
5.根据权利要求4所述的一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟装置，其特征在于：所述支架上端固定设有呈“凹”形的托架。
6.根据权利要求4所述的一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟装置，其特征在于：所述托盘装置的四角位置带有四个铰链，铰链的末端均附有铁环。
7.根据权利要求4所述的一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟装置：下拉力夹具通过调节托盘装置中的砝码来调节受力。
8.根据权利要求4所述的一种变压器短路时绕组绝缘辐向受力模拟装置：所述拉力夹具的前端面上设有固定螺栓，所述固定螺栓对称设置。
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