[发明专利]一种短路故障下变压器绕组的动态受力分析方法

摘要

本发明公开了一种短路故障下变压器绕组的动态受力分析方法，在ANSYS Mechanical APDL软件环境下，选择磁‑结构耦合有限元单元，直接耦合磁场和结构场；根据变压器结构参数，建立变压器二维轴对称有限元模型；根据漏磁场分布和结构形变特点，设置变压器边界条件；根据模拟变压器短路故障或实际故障录波数据，定义动态载荷；采用瞬态分析方法，计算变压器短路过程中漏磁场和绕组受力动态变化情况。本方法实现了对变压器短路暂态过程中内部漏磁场和绕组受力的动态特性分析。

主权项

1.一种短路故障下变压器绕组的动态受力分析方法，其特征在于按照以下步骤进行：1)在ANSYS Mechanical APDL软件环境下，选择PLANE13二维磁‑结构耦合单元，设置具有UX、UY、AZ自由度，直接耦合磁场和结构场，采用二维轴对称建模方式；根据变压器实际尺寸，建立二维轴对称模型；2)根据实测数据，分配各部分结构的材料属性；3)根据模型不同部位精细化程度不同分区域剖分，并控制网格形状，避免出现畸变；模型整体网格尺寸设置为0.02，绕组及周围增大剖分网格数量设置为0.015，整体采用四边形剖分；4)设置磁通的边界条件，对铁心对称轴施加磁通平行约束；5)根据绕组受力形变特点，设置位移约束条件，分别固定压板的上边界和托板的下边界；6)根据模拟变压器外部突发短路的故障电流，或者实际故障录波数据，将短路电流折算成各线饼的等效电流密度，数值的正负代表电流方向；7)以各线饼的等效电流密度作为激励，以时间历程定义各载荷步，分别对高、低压绕组的相应线饼加载，设置故障发生后持续0.2s，按照1ms为载荷步长，分别对高、低压绕组的相应线饼加载；8)采用瞬态分析方法，多载荷步缓慢加载并求解，以0.1ms划分载荷子步，选择每隔5个子步保存一次计算结果；9)利用ANSYS后处理计算器和显示器，输出变压器内部漏磁场、短路力和应力的计算结果。