在運主變抗短路能力評估技術研究

在運主變抗短路能力評估技術研究

項目開展了變壓器繞組穩定性影響因素研究，主要內容包括不同時期 (從上世紀70年代起)的繞組及絕緣材料的選用、不同的繞組制作工藝等因素對繞組動穩定性的影響。得出不同時期生產的變壓器在抗短路能力方面的發展歷程以及不同時代所具備的特點。

分析了國內外不同的變壓器抗短路能力的校核方法，并對其中較為實用性的計算方法進行了抗短路能力的計算對比。

研究了電力變壓器的不同的結構模型所具備的抗短路能力。計算了在不同的運行工況下的短路電流，利用基于ansys的有限元分析方法進行研究，建立了變壓器繞組、鐵芯的的二維剖面模型，仿真了在不同的短路工況下的主磁通和漏磁通的磁場強度大小。分析了變壓器各繞組在極端最大短路電流時所受電動力的大小及方向分布，計算出繞組的各段數所受的力大小，明確了繞組所受電動力最強的部位，為變壓器加強抗短路的設計提供了依據。

對變壓器的建模需要，對多臺主流變壓器廠家進行了變壓器的參數結構的調研和學習。為變壓器的建模提供了較為準確可靠的結構參數信息。對遭受多次短路沖擊的在運主變考慮累積效應因素的影響開展研究，得出了考慮累積效應因素影響抗短路能力的評估方法，基于ansys仿真計算的漏磁場的磁場強度結果和國內外使用的計算公式，并融合累積效應因素開發了抗短路能力的分析計算軟件。并應用該評估系統進行了多臺500kV、220kV、110kV等級的變壓器進行了校核。

項目共完成申請發明專利5項、軟件著作權1項、發表論文6篇。

項目關鍵技術有：

(1)全參數模型的建立，通過三維的有限元仿真計算來建模，對于鐵芯、導線、絕緣材料電氣參數以及機械性能參數要有一定的數據支撐。

(2)電動力的仿真計算，對于同一臺模型進行了不同精細化的磁場仿真計算。并比較了計算的結果，驗證了以繞組的線餅為單位的計算結果的準確性。

(3)動態位移量的計算，對變壓器繞組在短路過程中的位移量大小進行了動態仿真計算。

(4)累積效應因素的影響：變壓器在遭受多次短路狀態下，其安全性能即安全系數會有所下降，基于統計數據的分析，得出了在累積效應因素下的安全系數衰減曲線。

創新點有：

(1)構建了基于有限元多組件耦合分析平臺的變壓器繞組全參數結構的餅間磁場分布、暫態電動力及位移量的仿真計算模型。

(2)模擬計算了變壓器繞組餅間在短路中漏磁場磁場、繞組受力、繞組位移變化的動態過程。

(3)提出了基于統計規律及結合多因素沖擊累積效應因素的變壓器抗短路能力評估方法。

項目的研究成果主要用于電力生產，服務對象為電網各運行單位，用于老舊的變壓器抗短路能力評估。項目研究成果應用于500kV草鋪變、大理變、廠口變、紅河變、玉溪變、七甸變、220kV魯都黑變、文山變、新平變、開遠變。110kV建水變、瀘西變、蒙自變、松柯變的主變抗短路能力進行評估，評估結果指導了變壓器的運維措施。為老舊的變壓器可靠運行提供了技術支持，其研究成果整體達到了國際先進水平，其中變壓器短路耐受能力的動態仿真計算方面達到國際領先水平。