一种累积效应对变压器抗短路能力影响的仿真计算方法与流程

本发明涉及变压器仿真计算领域，尤其涉及一种累积效应对变压器抗短路能力影响的仿真计算方法。

背景技术：

变压器是电力系统中十分重要的设备之一，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。随着国家电网的迅猛发展，变压器的短路容量不断增长，这给变压器的安全运行带来更大的风险。变压器所受的短路电流增加，绕组所受的短路动态力也随之增大，当变压器在经历多次短路冲击后，短路动态力累积后绕组发生变形，严重时甚至导致变压器内部绝缘状况损坏，这种现象称为变压器的累积效应。

目前，累积效应已经成为变压器短路损坏的一项重要原因。而对于发生绕组变形的变压器来说，虽然并不意味着立即发生损坏事故，但当变压器再次受到大的过流、过压冲击下可能导致变压器故障的发生。因此，有必要针对发生累积效应变形后的绕组进行抗短路能力分析。

但是，目前针对累积效应导致变压器的绕组发生变形后，其抗短路能力即最大短路电流将如何变化的分析较少。

技术实现要素：

本发明提供了一种累积效应对变压器抗短路能力影响的仿真计算方法，所述方法包括：

根据变压器的实际结构，建立所述变压器的三维有限元电磁场仿真模型；

计算累积效应前在三维有限元电磁场仿真模型通入三相对称短路电流imax时所述变压器的漏磁场，根据所述漏磁场计算所述变压器的最大短路电流i1；

对所述三维有限元电磁场仿真模型添加预设变形缺陷，得到累积效应后变压器的三维仿真缺陷模型；

计算累积效应后在三维仿真缺陷模型通入三相对称短路电流imax时所述变压器的漏磁场，根据所述漏磁场计算累积效应后变压器的最大短路电流i2；

对比i1和i2，获取累积效应对所述变压器抗短路能力的影响。

优选地，所述对所述三维有限元电磁场仿真模型添加预设变形缺陷，包括：

对所述三维有限元电磁场仿真模型添加轴向变形、松动和幅向变形的一种或多种。

优选地，所述根据所述漏磁场计算所述变压器的最大短路电流i1，包括：

获取累积效应前变压器漏磁场中磁感应强度最大值b1；

通过所述b1和所述变压器的预设临界短路力，计算所述i1。

优选地，根据所述漏磁场计算累积效应后变压器的最大短路电流i2，包括：

获取累积效应后变压器漏磁场中磁感应强度最大值b2；

通过所述b2和所述预设临界短路力，获得所述i2。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供一种累积效应对变压器抗短路能力影响的仿真计算方法，所述方法包括：根据变压器的实际结构，建立所述变压器的三维有限元电磁场仿真模型；计算累积效应前在三维有限元电磁场仿真模型通入三相对称短路电流imax时所述变压器的漏磁场，根据所述漏磁场计算所述变压器的最大短路电流i1；对所述三维有限元电磁场仿真模型添加预设变形缺陷，得到累积效应后变压器的三维仿真缺陷模型；计算累积效应后在三维仿真缺陷模型通入三相对称短路电流imax时所述变压器的漏磁场，根据所述漏磁场计算累积效应后变压器的最大短路电流i2；对比i1和i2，获取累积效应对所述变压器抗短路能力的影响。本发明实施例通过对累积效应变形前后的变压器的漏磁场进行仿真，并计算出累积效应对变压器抗短路能力的影响，从而确定发生累积效应的变压器是否还可继续使用。本发明通过仿真方法达到模拟实验的目的，易于实现，成本低。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种累积效应对变压器抗短路能力影响的仿真计算方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种计算累积效应前变压器最大短路电流的方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种计算累积效应后变压器最大短路电流的方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种累积效应对变压器抗短路能力影响的仿真计算方法，参见图1，包括：

步骤s100：根据变压器的实际结构，建立所述变压器的三维有限元电磁场仿真模型。

在本发明实施例中，可利用三维建模软件，如inventor等软件，根据变压器的绕组、铁芯、夹件、拉板和邮箱等原件的实际结构尺寸，建立变压器的三维有限元电磁场仿真模型。

在具体实施过程中，高压侧绕组可以由相同尺寸的饼式结构组成，低压侧可以采用另一相同尺寸的饼式结构组成，各线饼之间没有物理接触。高压绕组和低压绕组分别套装在铁芯柱上，绕组的圆心与铁芯柱的中心重合。根据线圈的实际尺寸设置高压侧绕组和低压侧绕组的匝数，并将高压侧绕组电流方向设置为顺时针方向，低压侧绕组电流方向设置为逆时针方向。另外，对三维有限元电磁场仿真模型中的铁芯、绕组材料、夹件、拉板和邮箱的电导率和磁导率进行设置。

步骤s200：计算累积效应前在三维有限元电磁场仿真模型通入三相对称短路电流imax时所述变压器的漏磁场，根据所述漏磁场计算所述变压器的最大短路电流i1。

在具体实施过程中，利用ansys软件的场计算器，对累积效应前在三维有限元电磁场仿真模型通入三相对称短路电流imax，可获得所述变压器漏磁场的强度、云图、矢量图以及各线饼上的电动力分布规律，其中，imax＝k×i0，k为所述变压器的预设修正系数，i0为变压器正常运行时电流的有效值。

在一种可能的实施方式中，所述根据所述漏磁场计算所述变压器的最大短路电流i1的具体实施方式，如图2所示，包括：

步骤s201：获取累积效应前变压器漏磁场中磁感应强度最大值b1。

根据通入三相对称短路电流imax获取的所述变压器漏磁场的强度，对比获取累积效应前变压器漏磁场中磁感应强度最大值b1。

步骤s202：通过所述b1和所述变压器的预设临界短路力，计算所述变压器的最大短路电流i1。

根据公式f＝b1i1l，其中，f为所述变压器的预设临界短路力，通过计算获得所述变压器的最大短路电流i1，其中，所述变压器的最大短路电流i1为发生累积效应前变压器可承受的最大短路电流。

步骤s300：对所述三维有限元电磁场仿真模型添加预设变形缺陷，得到累积效应后变压器的三维仿真缺陷模型。

在本发明实施例中，所述变形缺陷为所述变压器累积效应产生的变形。

在一种可能的实施方式中，对所述三维有限元电磁场仿真模型添加预设变形缺陷的具体实施方式，包括：

对所述三维有限元电磁场仿真模型添加轴向变形、松动和幅向变形的一种或多种。

在本发明实施例中，可根据变压器实际发生累积效应时的变形对三维有限元电磁场仿真模型进行调整。具体实施过程中，可根据实际累积效应时的变形设置变形的边界条件，再将预设轴向变形、松动或幅向变形的模型对三维有限元电磁场仿真模型进行调整，从而获得累积效应后变压器的三维仿真缺陷模型。

步骤s400：计算累积效应后在三维仿真缺陷模型通入三相对称短路电流imax时所述变压器的漏磁场，根据所述漏磁场计算累积效应后变压器的最大短路电流i2。

在一种可能的实施方式中，根据所述漏磁场计算累积效应后变压器的最大短路电流i2，如图3所示，包括：

步骤s401：获取累积效应后变压器漏磁场中磁感应强度最大值b2。

根据通入三相对称短路电流imax获取的所述累积效应后变压器漏磁场的强度，对比获取累积效应后变压器漏磁场中磁感应强度最大值b1。

步骤s402：通过所述b2和所述预设临界短路力，获得所述i2。

根据公式f＝b2i2l，其中，f为预设临界短路力，通过计算获得所述变压器的最大短路电流i2，其中，所述变压器的最大短路电流i2为发生累积效应后变压器可承受的最大短路电流。

步骤s500：对比i1和i2，获取累积效应对所述变压器抗短路能力的影响。

在具体实施过程中，计算δi/i1，其中，所述δi＝i1-i2，δi/i1为累积效应后变压器可承受最大短路电流减小的比例，即累积效应对所述变压器抗短路能力的影响。

本发明实施例提供一种累积效应对变压器抗短路能力影响的仿真计算方法，所述方法包括：根据变压器的实际结构，建立所述变压器的三维有限元电磁场仿真模型；计算累积效应前在三维有限元电磁场仿真模型通入三相对称短路电流imax时所述变压器的漏磁场，根据所述漏磁场计算所述变压器的最大短路电流i1；对所述三维有限元电磁场仿真模型添加预设变形缺陷，得到累积效应后变压器的三维仿真缺陷模型；计算累积效应后在三维仿真缺陷模型通入三相对称短路电流imax时所述变压器的漏磁场，根据所述漏磁场计算累积效应后变压器的最大短路电流i2；对比i1和i2，获取累积效应对所述变压器抗短路能力的影响。本发明实施例通过对累积效应变形前后的变压器的漏磁场进行仿真，并计算出累积效应对变压器抗短路能力的影响，从而确定发生累积效应的变压器是否还可继续使用。本发明通过仿真方法达到模拟实验的目的，易于实现，成本低。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。