|
1引言
電力變壓器作為電力系統(tǒng)的主要設備之一，其運行的可靠性對整個系統(tǒng)的安全至關重要。大型電力變壓器如發(fā)生短路損壞，將會導致大面積電網停電，其檢修期要在半年以上，其損失是巨大的習。為此，國家標準GBl094和國際標準IEC76均對電力變壓器的承受短路能力作出了相應規(guī)定，要求電力變壓器在運行中應能承受住各種短路事故閉。然而，據國家電網公司的統(tǒng)計分析，在1995—1999年間，全國110kV及以上電壓等級電力變壓器發(fā)生短路損壞事故125臺次，容量7 996MVA，占事故總容量的37.5%，占變壓器總事故臺次的44.0%。由此可以看出，電力變壓器短路強度不夠已成為導致電力變壓器損壞事故的主要原因之一，是電力變壓器運行中的一個突出問題，其關鍵是變壓器短路時繞組電動力、機械強度和穩(wěn)定性問題。目前解決問題的方法主要有兩種：
(1)直接對變壓器進行短路電流沖擊試驗;
(2)以試驗所證實的理論對變壓器進行計算。
在真實變壓器上試驗，是所有分析計算的基礎，也是技術發(fā)展的需要。然而，變壓器短路試驗研究周期長、費用大，特別是超大型電力變壓器的短路試驗在現有的條件下還很難完成。因此，應用以試驗為基礎的電磁場、電動力和繞組強度等計算方法以及現代計算機技術，開發(fā)大型電力變壓器短路強度計算軟件，并將其應用于設計、分析、驗證實際的變壓器是非常必要的。為此，本文以有限元方法、變壓器理論和試驗得出的計算方法為基礎，以VB和Fortran語言為工具，開發(fā)了大型電力變壓器繞組短路強度計算軟件。該軟件可以計算和分析變壓器各繞組電磁場、所有線段(餅)電磁力和應力分布、各種分接時的繞組強度以及在軸向沖擊力作用下的線段(餅)位移和動態(tài)力，并給出了強度判據。最后運用該軟件對31500kVA電力變壓器進行了繞組短路機械力計算。
2軟件的功能與框圖
本文中所述的電力變壓器繞組短路強度計算軟件的設計思想是：應用Visual Basic語言設計開發(fā)中文軟件界面，在用戶輸入必要的設計參數后，首先通過預處理程序將工程設計中的結構和材料參數轉換為有限元電磁場計算和電動力計算所需參數;應用現代數值計算方法，采用F0rtm語言編制核心程序計算變壓器的電磁場、線段(餅)電磁力、線段應力和短路強度，并給出機械強度判據。通過軟件界面進行短路強度計算結果后處理，自動生成計算報告，并提供在線幫助。.該軟件工作于Windows操作系統(tǒng)平臺，適用于各電壓等級單相、三相電力變壓器繞組電磁場和短路強度計算與分析。單相繞組數不大于5個，繞組安匝分區(qū)小于12個，最多一次可計算6種短路工況(不同分接，不同繞組短路組合)。軟件采用了下拉菜單式中文界面，也可使用鼠標快捷下拉式菜單。用戶輸入的參數均為產品設計計算單中相關數據，設計人員可方便使用。
軟件在功能上可以僅僅根據用戶給出的一些主要技術參數，自動地進行變壓器繞組電磁場、各繞組中每個線段(餅)的輻向和軸向電磁力分布、各線段的應力、動態(tài)力和線段位移、繞組對上下緊固結構件的作用力、各繞組在不變形情況下的最大載荷計算，并給出機械強度判據。還可進行短路強度計算結果的數據表和曲線圖的顯示、變壓器電磁場分布的磁力線圖、計算場域的結構示意圖和有限元網格的顯示等。軟件可按工程要求以文本格式輸出計算報告、提供在線使用幫助功能，并具有完整的軟件設計和使用文檔。用VB語言編寫的軟件主要界面如圖l～圖4所示。軟件在結構上采用了模塊化結構。各功能模塊在窗口界面下采用動態(tài)連接、自動加載的方法實現其功能，并可實現數據共享和處理。主要分為以下模塊。
(1)技術參數輸入模塊首先輸入產品型號、圖號、用戶單位、計算日期等，然后根據菜單要求，輸入變壓器相關設計參數，如繞組內徑、外徑、高度、導線規(guī)格、油道高度、線段數據、電流、短路阻抗等，其用于軟件的預處理。
(2)預處理模塊·將通過菜單輸入的設計數據轉換為核心程序所用參數，如磁場計算的有限元網格數據、繞組安匝分布等。
4實例計算
應用上述軟件對SZll—31500/66變壓器最大分接、額定分接和最小分接方式下的繞組短路機械力進行了計算，以下給出的為額定運行方式計算結果(短路阻抗：9.31%)。變壓器基本參數如下：額定容量：3l500kVA電壓比：(66±8×1.25%)/10.5kV鐵心直徑：560mm聯結組別：YNdll繞組參數如表1所示。
5結論
本文中所述的大型電力變壓器繞組短路強度計算軟件，可以計算和分析變壓器各繞組電磁場、所有線段(餅)電磁力和應力分布、各種分接時的繞組強度以及在軸向沖擊力作用下的線段(餅)位移和動態(tài)力，并可給出強度判據。該軟件具有工程實用、使用方便的特點，并通過實例計算證明了軟件的有效性，可用于變壓器生產企業(yè)進行設計計算和強度校驗
|
