張圓圓

摘要：計(jì)算分析了變壓器引線在短路狀態(tài)下的受力情況。

關(guān)鍵詞：突發(fā)短路；電磁力

1變壓器突發(fā)短路故障簡(jiǎn)介

當(dāng)變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其二次側(cè)突然發(fā)生短路，此即為突發(fā)短路故障。突發(fā)短路故障會(huì)在變壓器的一、二次繞組中產(chǎn)生很大短路的電流。短路電流則會(huì)在變壓器線圈、引線中產(chǎn)生巨大的機(jī)械應(yīng)力，危及變壓器的可靠運(yùn)行，甚至毀壞變壓器。而變壓器在短路狀態(tài)下所耐受的安培力，是最為嚴(yán)重的機(jī)械挑戰(zhàn)。點(diǎn)動(dòng)力具有脈動(dòng)性質(zhì)、瞬時(shí)作用在繞組及引線上，而且正比于電流值的平方。因?yàn)闃O限情況下，短路電流的幅值可以達(dá)到10-20倍的滿負(fù)載額定電流，機(jī)械力則會(huì)增加至100-400倍。

2.突發(fā)短路電流的計(jì)算

根據(jù)實(shí)際使用中突發(fā)短路情況的發(fā)生頻率，本文選取發(fā)生突發(fā)短路最頻繁的自耦變壓器進(jìn)行分析，型號(hào)ODFS-334000/500.高中低壓容量分別為：334000/334000/100000（MVA）。

突發(fā)短路情況下，短路電流倍數(shù)；

K=100/（Uk+Us）

K：短路電流穩(wěn)定值倍數(shù)。

Uk：變壓器短路阻抗

Us：線路阻抗

高中短路狀態(tài)下：

K1=4.59（基準(zhǔn)容量334MVA）

中低短路狀態(tài)下：

K2=7.45（基準(zhǔn)容量100MVA）

3引線短路所受機(jī)械力的計(jì)算

3.1高中短路計(jì)算邊界條件：

高中運(yùn)行高壓側(cè)模型，高壓線圈電流5057.21A，中壓線圈電流6556.356A，中性點(diǎn)引線電流6556.356A。

3.2高中短路磁場(chǎng)分布：

磁力線分布（圖中坐標(biāo)系，紅色為X軸，綠色為Y軸）

3.3中性點(diǎn)引線短路力計(jì)算結(jié)果：

上端部中性點(diǎn)引線短路力：

X方向：-0.4244N/mm

Y方向：0.47255N/mm

3.4中低短路計(jì)算邊界條件：

中低運(yùn)行低壓側(cè)模型，中壓線圈電流5898.165A，低壓線圈電流20694.61A，低壓引線電流20694.61A。

3.5低壓側(cè)磁場(chǎng)分布：

磁力線分布（圖中坐標(biāo)系，紅色為X軸，綠色為Y軸）

3.6低壓引線短路力計(jì)算結(jié)果：

低壓引線短路力：

X方向：0.134N/mm

Y方向：-0.028N/mm

4.受力計(jì)算結(jié)果：

中性點(diǎn)引線應(yīng)力分布

中性點(diǎn)引線，最大應(yīng)力為29.5MPa，出線在導(dǎo)線夾上。導(dǎo)線夾采用層壓紙板，許用強(qiáng)度按57MPa計(jì)算，具有57/29.5=1.93倍。銅管引線上最大應(yīng)力為20.1MPa。

低壓引線應(yīng)力分布

低壓引線，最大應(yīng)力為59.78MPa，出線在導(dǎo)線夾上，導(dǎo)線夾其余大覺(jué)部分區(qū)域應(yīng)力不大于15MPa。導(dǎo)線夾采用層壓紙板。銅管引線上最大應(yīng)力為32.38MPa。

5.結(jié)論

通過(guò)對(duì)引線短路狀態(tài)短路機(jī)械力的受力分析，確保變壓器的耐受突發(fā)短路能力。