浅谈提高 110 kV 级双绕组电力变压器抗短路能力的若干措施.pdf
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1、浅谈提高110 kV级双绕组电力变压器 抗短路能力的若干措施 何晓天(衡阳变压器厂,衡阳421007) 摘要:分析了短路电动力在变压器绕组的作用情况,结合SFZ831 500/ 110实例,介绍了提高 110 kV级双绕组电力变压器抗短路能力的若干措施。 关键词:电力变压器 双绕组 抗短路能力 措施 Simple Discussion on Measures of Strengthening the Ability to Withstand Short - Circuit of 110kV Two - Winding Power Transformers He Xiaotian Hengyan
2、g Transformer Factory , Hengyang 421007 Abstract :The short - circuit force action on transformer is analyzed in this paper , and some measures of strengthening the ability to withstand short - circuit of 110kV two - winding power transformers are introduced in combinationwith anSFZ8 -31500/ 110kV t
3、ransformer example. Key words :Power transformer ,Two-winding , Ability to withstand short-circuit , Measure 近年来,由于各种原因,外部短路引起大中 型变压器损坏的事故屡有发生,且呈逐年上升 趋势,提高变压器抗短路能力越来越为变压器 制造、 运行部门重视。本文结合衡阳变压器厂 在国家变压器质量监督检测中心虎石台强电流 试验室通过短路试验的SFZ8 - 31 500/ 110双 绕组有载调压电力变压器(阻抗10. 5 %)的实 例,从分析短路电动力作用情况出发,浅谈提高 110kV级电力变
4、压器抗短路能力的措施。 1 短路时电动力分析 变压器绕组的载流导体处在漏磁场中而承 受电动力的作用。在额定电流下,电动力并不 大,在短路时,电动力将剧增,甚至可能造成变 压器损坏。由于短路过渡过程中的电流是连续 变化的,而绕组及其部件在电动力的作用下也 会产生位移,这种位移与绕组及其部件的材料、 惯性力及预压紧力在位移时作用的摩擦力有 关,因此短路时电动力的分析是一个相当复杂 的动态过程分析,对此问题国内外进行了大量 的分析研究。下面简要地定性叙述短路电动力 在变压器绕组及其部件的作用情况。 1. 1 径向电动力 漏磁场的轴向分量与短路电流相互作用, 对绕组产生径向力。由于漏磁场感应强度呈三
5、角形分布,作用在绕组导线上的力与导线所在 第35卷 第1期 1998年1月 变压器 TRANSFORMER Vol. 35 J anuary No.1 1998 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 处的磁场感应强度成正比,所以挨近漏磁场主 空道的导线所承受的作用力最大,即线段各线 匝承受的径向应力不同。采用弹性模数较高的 绝缘材料可使各线匝承受的机械应力分布得更 均匀。 径向力向内作用在内绕组上,力图使导线 长度缩短,在绕组导线中出现压应力。同时,由 于绕组内撑条的存在而出现局部弯曲,还
6、出现 了弯曲应力。径向力向外作用在外绕组上,力 图使导线伸长,在绕组中出现了拉应力。为了 提高变压器绕组的整体稳定性,目前变压器绕 组设计均采用了外撑条,同样在外绕组也会出 现弯曲应力。径向合应力为压(拉)应力与弯曲 应力之和。合应力的大小与撑条材料的弹性有 关,并且随着材料弹性的增大而增大。同时,径 向合应力与撑条数的关系也与撑条的材料弹性 有关。 1. 2 轴向电动力 轴向电动力由两部分组成,一部分是由漏 磁场的端部弯曲而呈现出的横向分量与短路电 流相互作用产生的轴向力,一般称为轴向内力。 其作用方向对内外绕组均是压缩绕组,力图使 绕组高度降低。轴向内力在绕组的端部具有最 大值,而在绕组高
7、度中心减小到零,此后改变符 号。轴向内力使绕组的线匝向竖直方向弯曲并 压缩线段间的垫块。最大的弯曲力产生在位于 绕组端部的线段,但最大的压缩力则出现在位 于绕组高度中心的垫块。试验确定,大约60 % 70 %的变压器漏磁通与内绕组相交链,而仅 有30 %40 %的漏磁通与外绕组交链,所以作 用在内绕组的轴向内力约为外绕组的两倍。 轴向电动力的另一部分是由于一对内、 外 绕组磁势不均匀(安匝不平衡)而出现的横向漏 磁场与短路电流作用而产生的轴向力,一般称 为轴向外力。轴向外力的作用方向与横向漏磁 通的方向有关,在一对内、 外绕组上产生的作用 力大小相同、 方向相反。 绕组上承受的轴向力为轴向内力
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