一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法及装置，本发明专利技术建立三相变压器的三维磁‑结构耦合模型，预先通过对耦合模型进行绕组短路的静态仿真，得到绕组受力结果，根据绕组受力结果对耦合模型进一步继续线圈建模，得到细化后的变压器模型，然后在三相短路的情况下，对细化后的变压器模型进行瞬态电磁场仿真分析，分析绕组的单匝线圈的瞬态受力，得出了绕组线圈随时间变化的瞬态受力曲线，为对变压器在短路冲击下的累积效应、提高变压器的抗短路强度等相关研究提供有力的依据。

A method and device for transient stress analysis of power transformer winding short circuit

The embodiment of the invention discloses a power transformer winding short circuit transient stress analysis method and device, three-dimensional magnetic structure coupling model built in the invention of three-phase transformer, advance through the static simulation of winding short circuit winding coupling model, stress results, according to the results of the winding force coupling model for further modeling coil get, transformer model after thinning, and then in the three-phase short-circuit condition, transient analysis of electromagnetic field simulation of transformer model refinement, transient analysis of single coil winding force, the transient windings of time-dependent stress curve, in order to improve the cumulative effect, in short circuit of transformer under impact provide a strong basis for the research of transformer anti short circuit strength etc..

【技术实现步骤摘要】
一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法及装置
本专利技术涉及电力变压器绕组短路计算领域，尤其涉及一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法及装置。
技术介绍
电力变压器作为电网中的一次电力设备，同时也是连接电网跟用户的核心设备，承担着重要的变电任务。但是在变压器发生短路故障时，其绕组由于电磁效应受到的电动力非常大，易造成绕组损坏。目前，在对变压器开展多物理场耦合数值模拟的研究上还未有成熟、完整的技术为其提供基础和支持。因此，针对以上问题，提供了一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法以解决目前对变压器开展多物理场耦合数值模拟的研究上未有成熟、完整的技术理论基础的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法及装置，解决了目前对变压器开展多物理场耦合数值模拟的研究上未有成熟、完整的技术理论基础的技术问题。本专利技术实施例提供了一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法，包括：S1：构建三相变压器的三维磁结构耦合模型，将三维磁结构耦合模型的绕组均等分为十个分区；S2：对三维磁结构耦合模型进行绕组短路静态仿真操作，得到绕组受力密度，根据绕组受力密度进行计算得到高压绕组和低压绕组的分区绕组受力结果；S3：根据分区受力结果对高压绕组、低压绕组的分区绕组进行线圈建模，得到细化后的变压器模型；S4：将细化后的变压器模型的中压绕组开路，并将低压绕组短路，对高压绕组施加预置第一三相短路电流，对低压绕组施加预置第二三相短路电流，通过仿真计算得到A相高压绕组、A相低压绕组、B相高压绕组、B相低压绕组、C相高压绕组和C相低压绕组的线圈瞬态受力波形。优选地，步骤S1具体包括：构建三相变压器的三维磁结构耦合模型，将三维磁结构耦合模型的绕组均等分为十个分区，其中，变压器的绕组设置为圆筒式绕组，变压器的铁芯设置为实心圆柱体，变压器的铁轭设置为实心长方体。优选地，步骤S2具体包括：将三维磁结构耦合模型的中压绕组开路，对高压绕组施加最大值为1500A的激励电流，对低压绕组施加最大值为17323.53A的激励电流，得到绕组受力密度，根据绕组受力密度进行计算得到每个分区绕组受到的辐向压力和轴向压力。优选地，步骤S3具体包括：根据每个分区绕组受到的辐向压力和轴向压力对高压绕组的第十分区建立一个一匝线圈，对低压绕组的第十分区和第七分区分别建立一个一匝线圈，得到细化后的变压器模型。优选地，本专利技术实施例还提供了一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析装置，包括：第一建模单元，用于构建三相变压器的三维磁结构耦合模型，将三维磁结构耦合模型的绕组均等分为十个分区；第一仿真单元，用于对三维磁结构耦合模型进行绕组短路静态仿真操作，得到绕组受力密度，根据绕组受力密度进行计算得到高压绕组和低压绕组的分区绕组受力结果；第二建模单元，用于根据分区受力结果对高压绕组、低压绕组的分区绕组进行线圈建模，得到细化后的变压器模型；第二仿真单元，用于将细化后的变压器模型的中压绕组开路，并将低压绕组短路，对高压绕组施加预置第一三相短路电流，对低压绕组施加预置第二三相短路电流，通过仿真计算得到A相高压绕组、A相低压绕组、B相高压绕组、B相低压绕组、C相高压绕组和C相低压绕组的线圈瞬态受力波形。优选地，第一建模单元还用于构建三相变压器的三维磁结构耦合模型，将三维磁结构耦合模型的绕组均等分为十个分区，其中，变压器的绕组设置为圆筒式绕组，变压器的铁芯设置为实心圆柱体，变压器的铁轭设置为实心长方体。优选地，第一仿真单元还用于将三维磁结构耦合模型的中压绕组开路，对高压绕组施加最大值为1500A的激励电流，对低压绕组施加最大值为17323.53A的激励电流，得到绕组受力密度，根据绕组受力密度进行计算得到每个分区绕组受到的辐向压力和轴向压力。优选地，第二建模单元还用于根据每个分区绕组受到的辐向压力和轴向压力对高压绕组的第十分区建立一个一匝线圈，对低压绕组的第十分区和第七分区分别建立一个一匝线圈，得到细化后的变压器模型。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供了一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法及装置，本专利技术建立三相变压器的三维磁-结构耦合模型，预先通过对耦合模型进行绕组短路的静态仿真，得到绕组受力结果，根据绕组受力结果对耦合模型进一步继续线圈建模，得到细化后的变压器模型，然后在三相短路的情况下，对细化后的变压器模型进行瞬态电磁场仿真分析，分析绕组的单匝线圈的瞬态受力，得出了绕组线圈随时间变化的瞬态受力曲线，为对变压器在短路冲击下的累积效应、提高变压器的抗短路强度等相关研究提供有力的依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法的一个实施例的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法的另一个实施例的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析装置的一个实施例的结构示意图；图4为三相变压器的三维磁-结构耦合模型；图5为绕组10分区模型图；图6为绕组受力密度平视图；图7为绕组受力密度俯视图；图8为高压绕组受到的辐向合力示意图；图9为低压绕组受到的辐向合力示意图；图10为高压绕组受到的轴向合力示意图；图11为低压绕组受到的轴向合力示意图；图12为细化后的变压器模型；图13为A相高压绕组上端部(第十分区)线圈辐向瞬态受力波形图；图14为A相高压绕组上端部(第十分区)线圈轴向瞬态受力波形图；图15为A相低压绕组(第七分区)线圈辐向瞬态受力波形图；图16为A相低压绕组(第七分区)线圈轴向瞬态受力波形图；图17为A相低压绕组上端部(第十分区)线圈辐向瞬态受力波形图；图18为A相低压绕组上端部(第十分区)线圈轴向瞬态受力波形图；图19为B相高压绕组上端部(第十分区)线圈辐向瞬态受力波形图；图20为B相高压绕组上端部(第十分区)线圈轴向瞬态受力波形图；图21为B相低压绕组(第七分区)线圈辐向瞬态受力波形图；图22为B相低压绕组(第七分区)线圈轴向瞬态受力波形图；图23为B相低压绕组上端部(第十分区)线圈辐向瞬态受力波形图；图24为B相低压绕组(第十分区)线圈轴向瞬态受力波形图；图25为C相高压绕组上端部(第十分区)线圈辐向瞬态受力波形图；图26为C相高压绕组上端部(第十分区)线圈轴向瞬态受力波形图；图27为C相低压绕组(第七分区)线圈辐向瞬态受力波形图；图28为C相低压绕组(第七分区)线圈轴向瞬态受力波形图；图29为C相低压绕组上端部(第十分区)线圈辐向瞬态受力波形图；图30为C相低压绕组上端部(第十分区)线圈轴向瞬态受力波形图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法及装置，解决了目前对变压器开展多物理场耦合数值模拟的研究上未有成熟、完整的技术理论基础的技术问题。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法，其特征在于，包括：S1：构建三相变压器的三维磁结构耦合模型，将三维磁结构耦合模型的绕组均等分为十个分区；S2：对三维磁结构耦合模型进行绕组短路静态仿真操作，得到绕组受力密度，根据绕组受力密度进行计算得到高压绕组和低压绕组的分区绕组受力结果；S3：根据分区受力结果对高压绕组、低压绕组的分区绕组进行线圈建模，得到细化后的变压器模型；S4：将细化后的变压器模型的中压绕组开路，并将低压绕组短路，对高压绕组施加预置第一三相短路电流，对低压绕组施加预置第二三相短路电流，通过仿真计算得到A相高压绕组、A相低压绕组、B相高压绕组、B相低压绕组、C相高压绕组和C相低压绕组的线圈瞬态受力波形。

【技术特征摘要】
1.一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法，其特征在于，包括：S1：构建三相变压器的三维磁结构耦合模型，将三维磁结构耦合模型的绕组均等分为十个分区；S2：对三维磁结构耦合模型进行绕组短路静态仿真操作，得到绕组受力密度，根据绕组受力密度进行计算得到高压绕组和低压绕组的分区绕组受力结果；S3：根据分区受力结果对高压绕组、低压绕组的分区绕组进行线圈建模，得到细化后的变压器模型；S4：将细化后的变压器模型的中压绕组开路，并将低压绕组短路，对高压绕组施加预置第一三相短路电流，对低压绕组施加预置第二三相短路电流，通过仿真计算得到A相高压绕组、A相低压绕组、B相高压绕组、B相低压绕组、C相高压绕组和C相低压绕组的线圈瞬态受力波形。2.根据权利要求1的电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法，其特征在于，步骤S1具体包括：构建三相变压器的三维磁结构耦合模型，将三维磁结构耦合模型的绕组均等分为十个分区，其中，变压器的绕组设置为圆筒式绕组，变压器的铁芯设置为实心圆柱体，变压器的铁轭设置为实心长方体。3.根据权利要求1的电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法，其特征在于，步骤S2具体包括：将三维磁结构耦合模型的中压绕组开路，对高压绕组施加最大值为1500A的激励电流，对低压绕组施加最大值为17323.53A的激励电流，得到绕组受力密度，根据绕组受力密度进行计算得到每个分区绕组受到的辐向压力和轴向压力。4.根据权利要求3的电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法，其特征在于，步骤S3具体包括：根据每个分区绕组受到的辐向压力和轴向压力对高压绕组的第十分区建立一个一匝线圈，对低压绕组的第十分区和第七分区分别建立一个一匝线圈，得到细化后的变压器模型。5.一种电力变压器绕组短...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德波，邓剑华，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东电科院能源技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44