大型变压器线圈绝缘层微动磨损研究

发布时间：2020-04-24 09:40

【摘要】：随着人们生活质量水平的不断提高,电已经成为当今社会必不可缺的资源之一。因此,电力行业已经成为各个国家不可忽视的重要发展对象,“一带一路”建设不仅仅带动了非洲各国的经济发展,同时一座座生态电厂、电站的建设,缓解了当地供电紧张的局面,为当地供电能力提供了强大的保障。而变压器又是每个输变电系统的核心组成部分,一旦变压器发生短路,变压器的自我保护装置会自动断电,使变压器处于关闭状态,导致整个输变电系无法正常工作。一般情况下,电压器短路都是因变压器内部绕组受到损坏造成的,变压器绕组间产生的过大的电磁力或冲击力造成绕组内部结构变化,从而导致线圈外部的绝缘油纸发生损坏,进而造成变压器短路。因此,本文对变压器线圈绝缘层累积破损效应做了深入研究。首先阐述了变压器的工作原理和实际工作状态,并对变压器中机械力的产生做了分析。其次,为了研究大型变压器在开闸合闸和电流突变时产生的轴向机械力、冲击力对线圈绝缘层的累积破损效应的影响,借助于液压伺服疲劳实验机,进行了模拟多次开闸合闸和电流突变作用下绕组与绝缘垫块间相互接触的疲劳实验,实验通过改变载荷大小、频率以及循环次数,进而观察线圈绝缘纸在不同的循环机械力特性作用下绝缘层破损情况。由实验结果可以看出,线圈绝缘纸破损层数与频率、交变载荷幅值及循环次数有关。当交变载荷幅值一定时,绝缘纸破损情况与频率成反比;当频率一定时,绝缘纸破损层数随着交变载荷幅值增大而增大;随着循环次数的增多而增大。此外,绝缘纸的破损是由内向外扩展的,并且绝缘纸最内层破损现象最为严重。在循环轴向机械力的作用下,换位导先内部漆包线间发生互相错位,累积错位将造成缠绕在漆包线外绝缘纸承受拉伸作用,这种拉伸作用将通过相互紧密缠绕的绝缘纸由内向外传递。但在静摩擦力的作用下,绝缘纸拉伸作用在由内向外的传递过程中会逐步削弱,故外层绝缘纸外层破损现象较轻。最后通过有限元法对变压器线圈进行仿真分析,设定不同的载荷条件,得到变压器线圈绝缘纸在不同条件下所受到的应力以及发生的变形,通过对应力、应变云图的分析,得出变压器线圈绝缘纸最易破损为线圈棱边以及不同载荷、频率下绝缘纸破损趋势。
【图文】：

变压器,换流变压器,稳定工作,绕组

图1.1 1100kV 换流变压器Fig.1.1 1100kVConvertertransformer在实际工作中，变压器在稳定工作时也会有很多不可预料的情况发生，从而导致变压法正常工作，这样会使整个电力系统都收到影响，，一旦发点机不能按照正常的计划输出且稳定的电量，这种波动不仅影响人们的日常生活和生产，还会对供电系统中其他的设电器造成损坏，甚至导致整个供电系统的瘫痪，因此，变压器能否稳定正常的工作是整电系统的关键所在。为了避免造成重大的经济财产损失，同时也是为了更好地保障我们身安全，提高变压器技术、解决变压器问题是我们的首要目标。对于变压器而言，在开闸合闸或者电流发生突变时，变压器绕组所承受的瞬时电流是工作情况时的 10 倍甚至 30 倍。在发生这种情况时，匝间导线间及导线与垫片接触区域生循环轴向机械力，绕组所承载的机械力、电动力都将超过其承载能力，使得绕组出现和形变，从而导致其机械强度下降，甚至当绕组内导线位移量过大时，还将其外部的绝纸得破损。在承受多次的开闸合闸或者电流突变时，假如绕组的结构设计达不到标准，

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第 1 章绪论3图1.2 电力变压器绕组变形图Fig.1.2Windingdeformationofpowertransformer1.1.1 变压器发展历史轨迹早在1887 年，在世界上第一台配电变压器出现在欧洲西部地区，但因为其铁芯采用碳素钢作为材料，这种碳素钢铁芯会大大影响变压器的导磁率，使磁感应强度 B 值偏小，导致变压器一次线圈和二次线圈匝数过多，一次二次线圈轴向和幅向尺寸偏大从而导致变压器体积过大、重量大。在1904 年，欧洲有人发现，往碳素钢里加入0.8%-4%的硅元素，碳素钢铁芯导磁率大大提高，这是变压器工业史上的大变革。由于碳素钢铁芯里加入少量硅元素，因此人们把这种新铁芯材料叫做“硅钢片”。自从有了硅钢片后
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM40

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