干式变压器端部电场数值分析作业

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基于流固耦合分析的干式变压器温度场数值分析

部温度分布规律及影响温度分布的因素，指导变压器优化设计。
关键词：干式变压器；温度场；数值分析；固耦合；有限差分法流
中图分类号：Ｔ４２Ｍｌ文献标识码：Ａ文章编号：１０２９（０２２— ０４— ５０７— ６１２１）００３０
ＡｂｔａｔＴｈｎａｙｉｆｔｅｗａｌａｄａｒｃｎｅｔｏｅｔｅｃａｇｒａｌｆｅｔｃｕａｙｏｈｕｍｅｉａｉｌ — ｓｒｃ：ｅａｌｚｎｇｏｈｌｎｉｏｖｃｉｎｈａｘｈｎｅｇｅｔｙａｆｃｓａｃｒｃｆｔｅｎｒｃｌｓｍｕａｔｏｆｔｅｃｓ—ｅｉｒｙｒｎｓｏｍｅｅｉｎｏｈａｔｒｓｎｄｙｔｐｅｔａｆｒｒｔｍｐｅａｕｅｆｌｒｔｒｉｄ．Ｉｒｅｏｇｔｒｄｏｈｅｉｆｕｎｅｏｈｉｙｐａａｔｒｅｎｏｄｒｔｅｉｆｔｎｅｃｆｔｅａｒｗａｒｍｅｅｓｌａｄｓｍｕａｅｔｅｃｎｅｔｏｅｔｅｃａｅｐｈｓｃｒｃｓｃｕｒｔｌｎｉｌｔｈｏｖｃｉｎｈａｘｈｎｇｙｉｓｐｏｅｓａｃａｅｙ，ｔｅｎｈｕｍｅｉａｏｌｏｈｒｙｐｒｎｆｒｒｒｃｌｍｄｅｆｔｅｄｙｔｅｔａｓｏｍｅｌｄｓｌｃｕｌｎｇｆｌｓｓｔｕｒｍｈｏｉｕｔｆｕｉｏｉｏｐｉｅｄｉｅｐｆｏｔｅｃｎｔｎｉｙ，ｍｏｎｕｍｎｄｅｅｇｏｅｖｔｏｑｕｔｏ．Ｔｈｅｄｉｍｅｔａｎｒｙｃｎｓｒａｉｎｅａｉｎｓｅｔｍｐｅａｕｅｒｔｒｉｌｓｃｌｕａｅｙｆｎｔｉｆｒｎｅｍｅｈｄａｏａｅｏｔｘｅｉｎ．ｆｅｄｉａｃｌｔｄｂｉｉｅｄｆｅｅｃｔｏｎｄｃｍｐｒｄｔｈｅｅｐｒｍｅｔＴｈｉｅｓｍｕｌｔｏｅｕｔｔｔｅｅｐｅｉｎａｉｎｒｓｌｓｆｈｘｒｍｅｔｉｗｅ１Ｔｈｅｐｒｔｅｒｓｎｔｎｕｎｅｆｃｏｓｍａｎａｙｅｙｔｅｆｕｉｏｉｃｕｐｉｇｍｏｌｃｎｉｅｉｇｔｅｌ．ｅｔｍｅａｕｒｉｅａｄｉｓｉｆｅｃａｔｒｙｂｅａｌｚｄｂｈｌｌｄｓｌｄｏｌｎｄｅｏｓｄｒｎｈａｒｆｏｉｗ．Ｉｏｉｅｕｉａｃｅｔｈｅｔａｓｏｍｅｐｉｌｄｓｇ．ｌｔｐｒｖｄｓｇｄｎｏｔｒｎｆｒｒｏｔｍａｅｉｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｙｔｐｅｔａｓｏｍｅ；ｔｍｐｒｔｒｅｄ；ｎｒｙｒｎｆｒｒｅｅａｕｅｆｌｉｕｍｅｉａｎａｙｉ；ｆｕｄｓｌｄｃｕｐｉｇ；ｆｎｔｉｆｒｎｅｍｅｈ一ｒｃｌａｌｓｓｌｉｏｉｏｌｎｉｉｅｄｆｅｃｔｅ０ｄ

干式变压器端部电场三维有限元分析

（ａｒｃｎｅｄｉ）ＮｔａＳｉｃＥｉｎｕｌｅｔｏ文章编号：０９０９（０７０ —０７０１０ —１３２０）２０４ —５
干式变压器端部电场三维有限元分析
靳
摘
宏林鹤云２徐子宏３，，
（．州大学能源与动力学院，１扬扬州２５０；．２０９２东南大学电气工程系，南京２０９；．１０６３中电电气集团，中２２０）扬１２０
关键词：干式变压器；部电场；限元；维端有三中图分类号：１２文献标识码：Ａ
１干式变压器端部电场及绝缘特点
相对于油浸式变压器，干式变压器具有安全、难燃防火、无污染、免维护等优点，越来越多地应用在防火要求比较高的场所，其安全性与电场分布直接相关。由于其端部结构较为复杂，现有的研究一般采用简化的二维分析，本文旨在通过三维有限元分析，细研究端部电场分布的三维特性，详为干式变压器的绝缘设计
２
式中，为介质的介电系数，ｌｅｓ为对应于铁心、铁轭、夹件及低压绕组面，是一类边界；ｌｓ为对应于高压绕组面，也是一类边界；２ｓ为对应于截断面（即铁轭、铁芯和高低压绕组被截断处的面）为二类齐次边界；２，ｓ
采用数值分析方法进行求解。计算机技术的快速发展以及计算软件的不断成熟，为变压器等大型电力设备
的电场三维有限元分析提供了便利条件【。２Ｊ
干式变压器绝缘介质主要是空气，其相对介电常数是１在高压绕组端部和外表面有固体绝缘材料，；其

变压器电场问题分析报告

E 矢量图动画 20ms
25
4. U2=+100kV-->-100 kV (1)
(1) 求解器：2D瞬态，步长0.5s，时间段0－60s
U2 电压定义
26
4. U2=+100kV-->-100 kV (2)
电极1 传导电流
电极2 传导电流
27
4. U2=+100kV-->-100 kV (3)
36
4. U2=+100kV-->-100 kV (12)
电极1 位移电流
电极2 位移电流
37
4. U2=+100kV-->-100 kV (13)
电极1 充电电荷
电极2 充电电荷
38
4. U2=+100kV-->-100 kV (14)
V动画 92min
39
4. U2=+100kV-->-100 kV (15)
2.
3.
4.
2
0. 建模建模(1)
求解问题的三维模型，沿轴向旋转10度建模
3
0.建模建模(2) 建模
二维模型
介质1，ε1=2.3, ρ1=1x1012 ·m 介质2，ε2=4.5,ρ2=100x1012 ·m 电极2，U1，接地
电极1，U2，100kV
4
1.静电场 U2=100 kV (3) 静电场
E 幅值，中部径向直线
E 幅值中部沿轴向直线
9
1.静电场 U2=100 kV (8) 静电场
E矢量，箭头形式
E 矢量，锥形
10
1.静电场 U2=100 kV (9) 静电场
E矢量中部沿轴向直线，X分量

变压器电场分析方法研究

响系数、线圈直径的影响系数。
3. 1 计算不使用静电板时的线圈端部场强
3. 1. 1 线圈端部不均匀系数 f1。 f1 可由图 1 所示曲线查出 ,根据端部所处的不同情形 ,分别查 A
曲线或 B 曲线即得。D 为经折算后的纯油距 ,而
R 为导线包绝缘后的等价圆角半径 ,由下式求出 :
R = r + 2. 5T
(1)
式 (1)中 , r为铜导线的圆角半径 , mm ,当 1. 0 ≤ t
≤1. 6时 , r = 0. 50;当 1. 7≤t≤2. 36时 , r = 0. 65;
当 2. 50 ≤ t≤3. 75 时 , r = 0. 80; 当 4. 0 ≤ t≤6. 0
时 , r = 1. 00;其中 t为铜导线的厚度 , mm; T 为铜
(10)
f3 = 1 - 0. 142D2 - 0. 715 ×A 计算 O 点或 R点时 :
(11)
f3 = 1 + 0. 013 6D1 0. 2 4 3 ×B
(12)
式中 , P 为导线的等价 PC 数 ; A 与 B 为表示
线圈面与静电板电极的位置关系的系数 ,其数值
的确定参照图 6所示的各种相对布置情形。
当 D1 ≤40时 , f2 = 1. 0;
(9)
3. 2. 3 施加电压侧的静电板位置偏离线图辐向
时的静电板位置修正系数 f3 计算施加电压侧 P点时 :
f3 = 1 + ( 0. 013 - 0. 000 311P ) ×
× D A 0. 262 + 0. 005 32P 2 计算接地或相对低压侧 Q 点时 :
特别指出 ,线圈端部的场强对于线圈的内径侧和外径侧的电场不均匀系数是完全不一样的 , 而且在各种过电压绝缘试验情况下线圈内、外径

干式变压器端部电场数值分析

成绩：作业题目：干式变压器端部电场数值分析学生姓名：学号：指导教师：电气与电子工程学院高电压与绝缘技术目录1 绪论1.1干式变压器端部电场数值分析目的1.2干式变压器端部绝缘结构特点2二维电场数值计算有限元方法2.1二维电场边值问题与等价变分2.2 平面电场有限元方法及其实现3 干式变压器端部电场模型3.1 物理模型3.2 数学模型及其边界条件3.3 电场分析过程3.4 计算结果4 结果分析与讨论5 参考文献1 绪论1.1 干式变压器端部电场数值分析目的由于干式变压器本身具有防暴、非燃、不污染等特点，可用于矿山、油田以及高层建筑的供电系统。

根据我国目前各变压器厂家生产制造发的干式变压器使用寿命的主要因素是长期工作电压下绝缘结构的局部放电。

一般情况下，局部放电首先出现在绝缘结构的弱点处。

因此，在进行变压器产品设计和开放时，了解干式变压器线圈端部电场的特性，使其绝缘结构设计得趋于合理，可以延长干式变压器的使用寿命，提高其经济技术指标。

1.2 干式变压器端部绝缘结构特点干式变压器的绝缘结构是：在有外壳（或者称为包封）时，分为外部绝缘和内部绝缘，它的内部和外部绝缘都是空气绝缘。

在没有外壳时，它只有内部绝缘，内部绝缘又被分成主绝缘和纵绝缘。

主绝缘是指绕组（导电部分）对地部分绝缘（试验时一绕组接试验电压，另一绕组接地）；纵绝缘则指绕组的线匝间、层间和线段（浸渍式绕组）间的绝缘。

对引线及分接开关间的绝缘，也适用同样的划分方法。

图1-1 干式变压器线圈端部绝缘结构干式变压器线圈端部绝缘结构如图1-1所示。

干式变压器的绝缘介质主要是空气，其相对介电常数ε=1。

在高压线圈的端部和外表面有一定厚度的固体包封材料，其相对介电常数ε=4.5。

绝缘介质承受的电场强度与介质的相对介电常数成反比。

故在电场的作用下，空气绝缘介质承受较大的场强。

由于干式变压器本身结构特点，故其端部是非对称的不均匀电场。

电力线穿过两种介质，即空气和固体包封绝缘，在空气和固体绝缘介质的分界面上存在电场的切向分量，也就是说，沿着高压线圈端部或者拐角处的包封绝缘表面有电场的切向分量，这是较典型的滑闪型结构。

变压器主绝缘电场的解析计算与数值计算

[ 5] 变压器杂志编辑部. 电力变压器设计计算方法 [M ]. 沈阳: 辽宁科技出版社, 1988: 74- 77.
[ 6] 葛为民. 变压器电场分析方法研究 [ J]. 黑龙江电力, 2005 ( 2): 87- 90.
Analytic computation and num erical calculus of transform er m ain insulation electric field
( 3)
p
其中, d0 为油间隙总距离, mm; dp 为纸板总厚度,
mm; 0 为油的介电常数, 取 2. 2; p 为纸板的介电常
数, 取 4. 4; Em in 为分割后油隙的最小击穿场强.
当取高压绕组入波电压为 680 kV 时, 由式 ( 3) 可
求得油道中的场强为
E=
U
d0 + 0
p
足工程上的需要. 以下把变压器电场近似为二维电场
计算. 先建立变压器主绝缘计算简化模型如图 2所示, 设其求解的区域为 , 则对变压器电场的求解可归纳
为如下的边值问题
2
2
: x2 + y2 = 0
S1: = 0
S2: n
第 1期
刘建军: 变压器主绝缘电场的解析计算与数值计算
57
式中, 为定解场域; S1 为第一类边界, 电位已知的边界; S2 为第二类边界, 电位法向导数为 0的边界.
Um in
=
Em in K 1K 2
d0 + 0 dp
p
( 6)
式中, K 1 为考虑段间油隙、撑条、工艺等因素影响的系
数, 低压绕组取 1. 25, 高压绕组取 1. 4; K 2 为考虑绕组表

(整理)变压器习题与解答

第一章变压器基本工作原理和结构1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I 0，产生励磁磁动势F 0，在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dt d N e 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1,U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。

1-2 (试)从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？答：由dt d N e 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 可知 , 2211N e N e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。

又U 1≈ E 1, U 2≈E 2 , 因此，2211N U N U ≈，当U 1 不变时，若N 1减少, 则每匝电压11N U 增大，所以1122N U N U =将增大。

或者根据m fN E U Φ=≈11144.4，若 N 1 减小，则m Φ增大，又m fN U Φ=2244.4，故U 2增大。

1-3 (试)变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？答：不会。

因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。

1-4 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。

为了铁心损耗，采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。

1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。

第五章变压器的建模与特性分析习题答案

图5.44 习题5.8图
5.9 一台单相自耦变压器的数据为：
，
，
略各种损耗和漏抗压降，试求：
（1）自耦变压器的输入电流和公共绕组电流；
（2）输入输出功率、绕组的电磁功率、传导功率各为多少？解：绘出自耦变压器的假定正方向和实际方向如图5.45所示.
，忽
(a)
(b)
图5.45 题5.9图
自耦变压器的变比为
二次侧的相电压、相电流分别为
5.2 单相变压器的额定电压为220V/110V，如图5.42所示。设高压侧外加220V 的电压，励磁电流为，主磁通为。若X与x连接在一起，在Ax端外加330V
的电压，此时励磁电流、主磁通各为多少？若X与x连接在一起，Aa端外加110V 的电压，则励磁电流、主磁通又各为多少？
，Y，d11联
结，空载损耗
，短路损耗
。求：
（1）当输出电流，
（滞后）时的效率；
（2）效率最大时的负载系数。
解：(1) 输பைடு நூலகம்电流,即负载系数
。
当输出电流，
（滞后）时的效率为
（2）效率最大时的负载系数为
5.6 已知三相变压器的联结组号分别为（1）Y，d3；（2）D，y1。试画出其绕组联结图。解：首先画出这两种联结组的相量图，然后根据相量图画出相应的接线图。 Y，d3和D，y1的相量图如图5.44所示，则相应的接线图如图5.45所示。
即
于是
由于磁通不变，根据同名端得下列磁势平衡方程式为
从而有
5.3 变压器出厂前要进行“极性”实验，其接线如图5.43所示。在AX端外加电压，若将 X-x 相连，用电压表测量 Aa 之间的电压。设变压器的额定电压为 220/110V，若A、a为同名端（或同极性端），电压表的读数为多少？若两者不为同名端，电压表的读数又为多少？

[整理版]干式变压器题目

故障案例树脂浇注绝缘干式变压器优点。

由于树脂浇注绝缘干式变压器具有运行免维护、寿命长、高可靠性、高阻燃性等环保特点，运行中维护和检修工作量大为减少，又可以安装在负荷中心，因此被越来越受到重视和推广，广泛地应用到城市及大型工矿区要求防火、防爆的场所，如高层建筑、地下建筑、机场、交通枢纽、通信与信息中心重要市政设施、城市人口密集区、商业中心等处。

在我国，目前干式变压器占配电变压器的比例逐渐增加，在大、中城市中平均占15%~20%，而在北京、上海、杭州、广州等城市已占到60%以上。

案例一：1．现象：某单位的变压器自投运6年来一直都很正常，在2009年3月才出现噪音的。

该变压器容量是630kVA 。

2．判断：（1）线圈松动。

（2）螺丝松动。

3．处理：（1）拧紧了所有螺丝，噪音未消除。

（2）用缠电机用的漆布变压器的所有线圈和钢片缝隙添满，干了以后就没声音了。

案例二：1．绝缘老化引起变压器燃烧着火（干式变压器起火故障在现场运行中是比较多的）。

树脂浇注绝缘干式变压器合理的经济使用寿命20 ～25年，随着干式变压器使用越来越广泛，投入使用年限的增大，又由于干式变压器的设计结构和制造上的缺陷，加速了干式变压器绝缘的老化进程。

近几年10kV干式配电变压器在电网运行中出现烧毁等问题，经统计分析，其中50％烧毁的干式变压器为绝缘老化被击穿所致。

运行中的干式电变压器要承受所加电场和空载损耗、负载损耗等产生的热量，此外还有环境（如空气中的温度）对绝缘的影响。

绝缘材料在电场强度、热及其他因素的影响下而导致绝缘老化，逐渐导致绝缘击穿，即绝缘完全丧失电气性能。

绝缘老化可分为：（1）初期击穿。

初期击穿可能是制造上的差错，绝缘中存在弱点所致。

（2）突发性击穿。

突发性击穿是产品本来的性质确定的。

（3）老化击穿。

老化击穿是随着运行时间的增长，绝缘老化的结果。

绝缘老化又分为电老化、热老化及局部放电对干式变压器绝缘的老化。

（1）电老化。

干式变压器绝缘长期在电场作用下，则将逐渐产生某些物理、化学变化，从而使介质性能发生劣化，并随运行时间增长而最终导致绝缘击穿，此过程称为电老化。

变压器的电磁场分析与计算考核试卷

2.在理想变压器中，输入功率与输出功率的比值等于变压器的______。
3.变压器的空载试验主要是为了测量变压器的______和______。
4.变压器的短路试验主要是为了测量变压器的______和______。
5.变压器的等效电路模型中，R_{\text{c}}代表______，X_{\text{m}}代表______。
B. \( E = I \cdot R \)
C. \( E = \frac{P}{I} \)
D. \( E = \sqrt{P \cdot R} \)
10.变压器的额定容量是指以下哪个参数？（）
A.额定电压
B.额定电流
C.额定功率
D.额定频率
11.短路阻抗
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.变压器的变比与绕组匝数成正比。（）
2.变压器的空载试验可以在任何电压下进行。（）
3.变压器的短路试验中，短路阻抗越大，短路电流越小。（√）
4.变压器的效率可以通过输入功率和输出功率的差值来计算。（×）
5.变压器的温升主要与负载电流无关。（×）
3.变压器的效率可以通过以下哪些参数进行计算？（）
A.输出功率
B.输入功率
C.空载损耗
D.短路损耗
4.变压器的绝缘材料主要作用是以下哪些？（）
A.防止电弧
B.减少漏电流
C.支撑绕组
D.导电
5.变压器的感应电动势会受到以下哪些因素的影响？（）
A.绕组匝数
B.磁通变化率
C.导线截面积
D.绕组电阻
6.以下哪些测试可以用于变压器的性能检测？（）
C.磁通密度
D.空载电流

煤矿井下干式变压器的使用注意事项

Science &Technology Vision 科技视界0引言在煤矿井下供配电系统中干式变压器的应用相当普遍,有移动式和固定式两种供电方式,其结构设计大同小异,外形也不尽相同[1]。

干式变压器主要有以下几种性能特点[2]:1)耐雷电冲击能力强;2)有较好的防潮性能,能正常运行在较高湿度条件下;3)散热能力强、损耗低、噪声低、局部放电量低,对于有些型号的干式变压器最高可以带150%额定负载运行(在强制风冷条件下);4)综合运营成本低、少维护、安装简便;5)阻燃、安全、防火、无污染、自熄,可以在负荷中心直接安装;6)较为完善的温度保护控制系统,为变压器提供可靠的安全运行保障。

这些都是干式变压器在煤矿井下供配电系统中的使用优势,但是在运行过程中若不注意使用注意事项,特别是在煤矿电网中,操作不当会对工业生产造成重大影响,严重时甚至会危及生命安全,因此学习干式变压器的使用注意事项,确保其良好的运行状况,对煤矿工作人员来讲是十分重要的。

下面对干式变压器在正常运行和不正常运行情况下的使用注意事项进行了详细阐述。

1正常运行情况下的注意事项1.1定期维护与检查1)干式变压器在运行若干年后(一般建议时间是5年)要对直流电阻、绝缘电阻进行测试判断变压器是否能继续运行;2)在如可能有化学烟雾等污染的空气或灰尘进入时,每三到六个月检查一次,在清洁、干燥的场所,每年或更长一点时间检查一次;3)检查连接件、紧固件是否有松动,导电零部件是否有腐蚀和生锈的痕迹;4)检查绝缘表面是否有碳化现象和爬电痕迹,必要时采取相应的措施进行处理。

1.2日常维护与检查1)温度。

在进行温度测量时,必须保证测量仪器仪表自身的准确[3];2)振动和异常响声。

铁板有无振音以及外壳内有无共振音,附件有无振动和异常响声,有无因不良接地引起的放电声[4];3)运行状态。

负荷、功率因数、电流、频率、电压是否有异常;4)触头及有载分接开关等。

是否有过热、异常现象。

变压器绝缘电阻相关计算题

变压器绝缘电阻相关计算题
摘要：
：
I.变压器绝缘电阻的概念和重要性
II.变压器绝缘电阻的计算方法
A.基本公式
B.常见计算场景
III.变压器绝缘电阻的测量方法
A.兆欧表测量
B.遥测技术
IV.绝缘电阻的异常处理和维护
接下来，我将按照详细写一篇文章。

正文：
变压器绝缘电阻是指变压器绝缘材料对电流的阻碍程度，它是变压器绝缘性能的重要指标之一。

绝缘电阻的大小直接影响着变压器的使用寿命和安全性能，因此，对变压器绝缘电阻的理解和掌握是电力系统维护人员必备的技能之一。

变压器绝缘电阻的计算方法主要包括基本公式和常见计算场景。

其中，基
本公式为：
绝缘电阻= 绝缘材料的电阻系数× 绝缘材料的厚度
在实际应用中，我们常常需要根据不同的场景选择不同的公式进行计算。

例如，当我们需要计算油浸式变压器的绝缘电阻时，我们需要考虑到油浸式变压器的特殊性，选择适合的公式进行计算。

除了计算方法外，变压器绝缘电阻的测量方法也是非常重要的。

目前，常见的测量方法包括兆欧表测量和遥测技术。

兆欧表测量是一种常用的测量方法，它通过施加高压电源，测量绝缘电阻的大小。

遥测技术则是一种比较新的测量方法，它通过遥测装置，对变压器绝缘电阻进行远程测量。

最后，当我们发现绝缘电阻异常时，我们需要及时处理和维护。

常见的处理方法包括更换绝缘材料、清洁绝缘表面、修复绝缘损伤等。

同时，我们还需要加强对绝缘电阻的维护，定期检查绝缘电阻的大小，及时发现和处理绝缘电阻异常的情况。

总的来说，变压器绝缘电阻的计算、测量和处理是电力系统维护人员必备的技能之一。

变压器主绝缘电场的解析计算与数值计算

变压器主绝缘电场的解析计算与数值计算
刘建军
【期刊名称】《沈阳工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(005)001
【摘要】解析计算法和数值计算法是变压器电场计算中常用的2种方法.通过对1台SFP一400000/500实际变压器的主绝缘中部电场采用2种方法分别进行了计算并加以比较,对解析计算法采用修正系数修正后,2种计算结果吻合较好.说明在一定条件下解析计算法可以替代数值计算法,使计算过程简化.
【总页数】3页(P56-58)
【作者】刘建军
【作者单位】辽宁铁道职业技术学院机械供电部,辽宁锦州,121000
【正文语种】中文
【中图分类】TM401
【相关文献】
1.DXF接口技术在变压器主绝缘电场分析专用软件中的应用 [J], 吕殿利;景崇友;赵浛宇;王建民;汪友华
2.电力变压器主绝缘结构对电场分布的影响 [J], 高有华;王少勃;高丹
3.电力变压器主绝缘电场的数值分析 [J], 刘凤英;韩磊;张喜乐;张萍;王浩名;张宇萌
4.220 kV牵引变压器电场仿真及主绝缘结构分析 [J], 马洪亮
5.超高压电力变压器主绝缘电场计算 [J], 杭晨辉;石沛峰;鲍金春
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电力系统分析作业答案

21、人们发现银河系以外还有类似银河系一样庞大的恒星集团，如：仙女座星系、猎犬座星系，目前人类已发现了超过100亿个河外星系。
4.如图3所示的系统中，当在点发生b相断线时，试求
（1）列出断线时的边界条件，并组合负序网
答：当地球运行到月球和太阳的中间，如果地球挡住了太阳射向月球的光，便发生月食。（2）写出复合序网中的表达式
（5）确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，
2、冲击电流指的是什么？它出现的条件和时刻如何？冲击系数的大小与什么有关？
答：最大可能的短路电流瞬时值称为短路冲击电流，以表示
短路冲击电流出现的条件：
1.短路前电路为空载状
2.短路回路的感抗远大于电阻R，
短路冲击电流，在短路发生后约半个周期，即0.01s（设频率为50Hz）出现。
19、细胞也是生物最基本的功能单位，生物的呼吸、消化、排泄、生长、发育、繁殖、遗传等生命活动都是通过细胞进行的。此时可绘制复合序网如图所示
（2）由图可得
，。当系统B增加200MW负荷时，三个系统都参加一次调频，并且C系统部分机组参加二次调频增发70MW功率。求联合电力系统的频率偏移。
解：由题意可知
则
作业五
1、电力系统短路故障（简单短路）的分类、危害以及短路计算的目的是什么？
答：短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中线）之间的连接。
272136mm315mm4001873mmdmdm11112111386m13860mm315单位长度的电阻为r1002km400单位长度的电抗为x101445lgdm0015713860001570274km1873单位长度的电纳为758b1lg10lg138601040610skmeq1873集中参数为rrl10022505x1l0274250685bl140610250101510j685j507510j5075103某发电厂装设一台三相三绕组变压器额定容量sn15000kva额定电压为121385105kv各绕组容量比为100100100两两绕组间的短路电压为105us236空载损耗p0227kw短路损耗为s31120kw95kw空载电流i013试求变压器参数并作等值电s12word格式专业资料整理已知sn20mva1103851110010050p075kwpkmax163kwi06t100pkmaxun24652000snt5022465493uk1uk2uk2105171075x11075110100650420105625110176105625x31003781320gtp0756210bti0sn3520057910100110作业三1有一条220kv电力线路供给地区负荷采用lgjj400型号的导线线路长230km导线水平排列线间距离为65m直径为29mm线路末端负荷为120mwcos092末端电压查表得

电力系统分析试题与答案

一.计算题
例2-6已知，试求出图中变压器不含励磁支路的Ⅱ型等值电路。
解：变压器阻抗折算到高电压侧时，含理想变压器的等值电路示于图，因此图中各支路阻抗为
，
例2-8试计算如图所示输电系数各元件电抗的标幺值。已知各元件的参数如下，发电机SG(N)=30MV．A，VG（N）=10.5kV，XG（N）=0.26；变压器T-1 ST1(N)=31.5MV．A，VS%=10.5，kT1=10.5/121；变压器T-2 ST2(N)=15MVA，VS%=10.5，kT2=110/6.6；电抗器VR(N)=6kV，IR(N)=0.3kA，XR%=5；架空线路长80km，每公里电抗为0.4Ω；电缆线路长2.5km，每公里电抗为0.08Ω。
解（1）发电机：，比同电压级网络的额定电压高5%
变压器T-1为升压变压器：，等于发电机额定电压；，比同电压级网络的额定电压高10%
变压器T-2为降压变压器：，等于同电压及网络的额定电压；和，分别比
同电压级网络的额定电压高10%。
同理，变压器T-3：和。变压器T-4：和。
(2) T-1：
PG1=295.883MW，PG2=850-PG1=（850-295.833）MW=554.167MW
（2）当系统总负荷为550MW时，即PG2=550- PG1，令λ1=λ2，并将PG2=550-PG1代入，便得
（0.0016+0.0008）×10-3PG1=0.33-0.3+0.008×550×10-3
，系统负荷功率
系统备用系数于是
(2)系统负荷变化±10%时的频率偏移为：
一次调整后的系统稳定频率变化的范围为
13-2某电力系统有4台额定功率为100MW的发电机，每台发电机的调速器的调差系数δ=4%，额定频率fN=50Hz，系统总负荷为PD=320MW，负荷的频率调节效应系数KD=0。在额定频率运行时，若系统增加负荷60MW，试计算下列两种情况下系统频率的变化值。（计算必考）

工程电磁场数值分析试题

工程电磁场数值分析试题一、一同轴电缆，内导体（铜）外半径为0.01m，外导体（铜）内半径为0.03m，外导体厚度为0.003m，内外导体间有两层电介质，一层电介质为聚乙烯(13rε=)，另外一层电介质为聚氯乙烯(26rε=)，两层电介质厚度均为0.01m，内导体电位为5kV，外导体电位为0V。

（1）试用有限元法求内外导体间的电位和电场强度分布，（2）求此电缆中最大场强的位置和最大值，能否击穿电介质或发生局部击穿，（3）在不击穿的前提下，此电缆能承载的最大电压为多少？分析：参数设置：铜相对介电常数ε=1，电阻率ρ=1e-7Ω/m聚乙烯相对介电常数ε=3，电阻率ρ=1e+13Ω/m聚氯乙烯相对介电常数ε=6，电阻率ρ=1e+14Ω/m（1）其中电位分布及场强分布如下：通过定义路径（-0.033,0）到（0.033,0）分析其场强分布如下图：电压分布如下图：（2）从图中可以看出其场强最大值位于内导体外半径附近处取得距离内导体圆心0.0132m处取最大值422728V/m。

聚乙烯击穿场强为35-50MV/m，聚氯乙烯击穿场强为20-35MV/m，计算可知无法击穿电介质。

（3）聚乙烯击穿场强为35-50MV/m，聚氯乙烯击穿场强为20-35MV/m，按最小值计算理论上0.01m距离上其耐压分别为350kv和200kv，所以电介质不会被击穿。

如不击穿理论上应能够承压200kv。

二、一同轴电缆，内导体（铜）外半径为0.01m，外导体（铜）内半径为0.03m，外导体厚度为0.003m，内外导体间有一层电介质，电介质为聚氯乙烯(26ε=)，电介质厚度均为0.02m，内导体电位为5kV，外导体电位为0V。

（1）试用有限元法求内外导体间的电位和电场强度分布，（2）求此电缆中最大场强的位置和最大值，能否击穿电介质或发生局部击穿，（3）在不击穿的前提下，此电缆能承载的最大电压为多少？（4）通过一题和二题的对比，说明同轴电缆的内外导体间用一层还是二层电介质比较好，为什么？分析：参数设置：铜相对介电常数ε=1，电阻率ρ=1e-7Ω/m聚氯乙烯相对介电常数ε=6，电阻率ρ=1e+14Ω/m （1）其中电位分布及场强分布如下：通过定义路径（-0.033,0）到（0.033,0）分析其场强分布如下图：电压分布如下图：（2）从图中可以看出其场强最大值位于内导体外半径附近处取得距离内导体圆心0.0132m处，最大值343991.6V/m。

电力系统分析课后作业题及练习题

第一章电力系统的基本概念1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？1-2 电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？ 1-3 我国电网的电压等级有哪些？1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。

1-5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题：⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。

⑵ 当变压器1T 在+2.5%抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在-2.5%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。

1-6 图1-6中已标明各级电网的电压等级。

试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。

1-7 电力系统结线如图1-7所示，电网各级电压示于图中。

试求： ⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。

习题1-4图⑵设变压器1T 工作于+2.5%抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于-5%抽头，求这些变压器的实际变比。

1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围。

1-9 什么叫三相系统中性点位移？它在什么情况下发生？中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加3倍？1-10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么？第二章电力系统各元件的参数及等值网络2-1 一条110kV 、80km 的单回输电线路，导线型号为LGJ —150，水平排列，其线间距离为4m ，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。

2-2 三相双绕组变压器的型号为SSPL —63000/220，额定容量为63000kVA ，额定电压为242/10.5kV ，短路损耗404=k P kW ，短路电压45.14%=k U ，空载损耗93=o P kW ，空载电流41.2%=o I 。

求该变压器归算到高压侧的参数，并作出等值电路。

2-3 已知电力网如图2-3所示：各元件参数如下：变压器：1T ：S =400MVA ，12%=k U ， 242/10.5 kV2T ：S =400MVA ，12%=k U ， 220/121 kV线路：2001=l km, /4.01Ω=x km (每回路)602=l km, /4.01Ω=x km10.5kV115kVT 1T 2l 1l 2习题2-3图其余参数均略去不计，取基准容量S B =1000MVA ，基准电压av B U U =，试作出等值电路图，并标上各元件的标么值参数。

电力分析考试模拟题含答案

电力分析考试模拟题含答案一、单选题（共100题，每题1分，共100分）1.220kV输电系统中性点的运行方式是：(A、经消弧线圈接地B、不接地C、经小电阻接地D、直接接地正确答案：D2.变压器等值参数公式中的Uk%表示（）A、短路电流百分值B、开路电压百分值C、短路电压百分值D、空载电压百分值正确答案：C3.下面哪个是视在功率S的单位（）A、kWB、MWC、kvarD、MVA正确答案：D4.随着交流线路额定电压的升高，线路单位长度电阻标么值迅速减少，单位长度电纳标幺值快速（）。

A、增加B、减少C、不变D、其他三个选项都不是正确答案：A5.装有无功补偿装置，运行中可以维持电压恒定的变电所母线属于（）A、PV节点B、不能确定C、PQ节点D、平衡节点正确答案：A6.对电力泰统的基本要求足（A、在安全的前提下，保证质量，力求经济B、在经济的前提下，保证安全，力求经济C、在降低网损的前提下，保证一类用户供电D、在优质的前提下，保证安全，力求经济正确答案：A7.电力系统的频率特性取决于（）的频率特性。

A、发电B、负荷C、发电负荷综合D、其他三个选项都不是正确答案：C8.一般三绕组变压器的分接头（）A、只位于高压侧B、只位于中压侧C、只位于低压侧D、位于高、中压侧正确答案：D9.在标幺制中近似计算时，基准电压常选用（）A、额定电压B、平均额定电压C、110kVD、220kV正确答案：B10.架空输电线路的电抗与导线之间几何平均距离的关系为（）A、几何平均距离越大，电抗越大B、几何平均距离越大，电抗越小C、输电线路的电抗与几何平均距离无关D、改变导线之间的几何平均距离可以明显改变线路的电抗正确答案：A11.电力系统的频幸调整共有（）类A、4B、1C、3D、2正确答案：C12.通常逆调压的调压范围是(基准为Un）（）A、5%~10%B、2.5%~7.5%C、0~5%D、0~10%正确答案：C13.在下面给出的各组电压中，完全属于电力系统额定电压的一组是（A、500kV,B、525kV,C、525kV,D、500kV,正确答案：D14.单电源辐射形电网的潮流取决于（）A、变压器分接头可调B、各负荷点负荷C、线路阻抗D、电源正确答案：B15.中性点不直接接地系統，发生中相短路故聯，非放脖相电压上升为（A、√3信的线电压B、√2倍的线电压C、√3倍的相电压D、√2倍的相电压正确答案：C16.关于电力系统的电压调整，下达说法中正确的是（）A、只要保证电力系统在所要求的电压水平下的无功功率平衡，就可以将电力系统中所有用电设备的电压限制在允许的范围：B、要维持电力系统用电设备的电压在允许的范围，首要的条件是要满足在所要求的电压水平下的电力系统的无功功率平衡；C、在任何情况下都可以通过改变变压器变比，将电力系统中所有用电设备的电压限制在允许范围；D、当无功负荷变化时，不必改变系统无功电源的总出力，只要调整电力系统的无功潮流分布总可以将电力系统用电设备的电压控制在允许范围。

变压器短路阻抗特性计算及绕组状态辨识

变压器短路阻抗特性计算及绕组状态辨识发布时间：2022-11-15T11:00:08.412Z 来源：《中国电业与能源》2022年第13期作者：赵冠楠陈继尧李新振王振锋[导读] 变压器是电力系统中至关重要的环节，也是最关键、最昂贵的资产之一。

随着我国变压器制造技术的进步，国产赵冠楠陈继尧李新振王振锋国网宁夏电力有限公司宁东供电公司宁夏回族自治区灵武市 750411 摘要：变压器是电力系统中至关重要的环节，也是最关键、最昂贵的资产之一。

随着我国变压器制造技术的进步，国产变压器在降噪、降损、高可靠性等方面取得了长足发展。

多年来，我国变压器行业稳定发展，产业规模逐渐增大，随着国家对于工业制造领域的节能减排要求不断提高，移相变压器这种节能型特种变压器也得到了更多的发展机会。

关键词：变压器；短路阻抗特性计算；绕组状态辨识引言随着计算机技术发展，针对传统的解析公式对于圆角矩形绕组的短路阻抗无法准确计算这一情况，通过将绕组漏磁链进行分区域计算，使传统解析公式得到优化，可以更准确的计算圆角矩形绕组的短路阻抗。

变压器绕组受到短路冲击电流后，其主空道中的漏磁能量和电抗均与正常状态不同，因此在诊断变压器短路故障时采用正常状态下的变压器漏磁能量及电抗是不准确的。

应先对故障后的变压器各电路参数进行计算，再以此为基础对变压器故障进行分析。

1.变压器电磁场分析的研究现状根据变压器绕组电动力产生的机理可知，研究变压器的漏磁场是研究短路电动力必不可少的重要环节。

上世纪70年代开始，国内外大批专家学者开始致力于研究变压器暂态电磁场、短路的瞬态过程、绕组安匝高度不平衡等有关大型变压器漏磁场问题。

经过研究人员的不断努力和新的数值求解方法的引入，使得漏磁场的研究逐渐完善起来。

通过有限元分析方法，研究了非正弦瞬态漏磁场的分布规律，在我国超特高压换流变压器领域做出了巨大的贡献，使我国在超（特）高压换流变压器电磁设计、电磁场关键应用技术等方面得到了重大突破；采用ANSYS仿真软件，研究了一台干式变压器漏磁分布及损耗、局部过热等问题，并用工程计算法对此研究方法进行了校验。

特高压变压器电场计算及线圈表面放电抑制方法王维江

特高压变压器电场计算及线圈表面放电抑制方法王维江发布时间：2021-08-30T07:17:07.545Z 来源：《中国科技人才》2021年第13期作者：王维江[导读] 特高压变压器的绝缘设计对变压器的单台极限容量和运行可靠性具有决定性意义。

杭州得诚电力科技股份有限公司摘要：特高压变压器的绝缘设计对变压器的单台极限容量和运行可靠性具有决定性意义。

对变压器进行电场分析，控制各处油隙的电场强度远小于起始局部放电电场，是特高压交流变压器绝缘设计的重要内容。

将自编优化程序与商用有限元软件通过接口方法，实现电场的全局优化。

关键词：特高压变压器电场计算有限元法优化方法进入 21 世纪后，我国经济保持快速发展，城镇化、工业化和现代化的进程速度加快，人民生活质量和需求不断提升，导致电力需求迅速增长。

特高压输电已成为我国电网发展的重要趋势，这也是我国电网实现可持续发展的重要环节。

特高压变压器在特高压变电站中占有重要的地位，可靠性要求很高，也是变电站中最贵重的设备之一。

变压器绝缘结构的设计直接决定了变压器成本的高低，要做好特高压变压器的绝缘设计，前提条件就是准确掌握各种电压下绝缘结构中的电场分布。

变压器可能承受的各种过电压根据行业经验均可折算成一定的倍数工频耐受电压来考虑，因此工频电压下变压器绝缘结构中的静电场计算具有重要意义。

对变压器内部线圈及其出线装置的电场进行计算，控制各处油隙的电场强度远小于起始局部放电电场，是交流变压器绝缘设计的重要内容。

特高压变压器线圈以及均压球结构直接影响变压器整体绝缘的电气性能、制造成本和工艺特性等，因此对这部分绝缘结构进行优化设计，对特高压变压器的整体制造水平具有重要作用。

特高压变压器线圈和均压管以及均压球采用多层油纸电容绝缘，而每层绝缘纸的厚度只有几个毫米，造成剖分困难，计算数据量大，因此对这部分的电场进行数值计算难度较大，优化设计尤为困难。

以往人们对变压器线圈电场的计算通常采用经验公式或者二维计算的分析方法，虽然起了一定的效果，但是只能定性的对电场进行分析，计算结果的精度较差。