Методика расчета электродинамических усилий в обмотках силовых распределительных трансформаторов с применением имитационных и полевых моделей
И.С. Снитько, А.И. Тихонов, В.Е. Розин, А.А. Башлачев
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 3, сс. 59—67
Скачать PDF
Состояние вопроса. В настоящее время механические напряжения в обмотках трансформаторов определяются в соответствии с руководящими документами, разработанными для обмоток мощных силовых трансформаторов, выполненных из проводников круглого и прямоугольного сечения. Основным недостатком существующей методики является приближенный учет геометрических особенностей и невозможность распространения ее на ленточные обмотки. Актуальной является задача разработки методики расчета электродинамических усилий в фольговых обмотках силовых распределительных трансформаторов, позволяющей определять радиальные усилия, возникающие при протекании токов короткого замыкания, с учетом эффекта вытеснения тока на поверхность ленточного проводника.
Материалы и методы. Исследование проведено с применением метода конечных элементов для расчета магнитного поля в 2D-постановке и механики твердого тела в 3D-постановке, а также методов имитационного моделирования на основе теории цепей с использованием пакета MatLab Simulink.
Результаты. Предложена методика по расчету электродинамической стойкости ленточных обмоток силовых трансформаторов при коротком замыкании, позволяющая определять как механические напряжения, так и деформации обмоток с учетом эффекта вытеснения тока в ленточном проводнике, а также неравномерного распределения индукции по высоте проводника. Методика апробирована на реальном силовом трансформаторе сухого типа.
Выводы. Разработанная методика может быть использована в качестве подсистемы расширенного поверочного расчета на этапе проектирования силовых трансформаторов, а также в качестве элемента системы диагностики.
- Лурье А.И. Электродинамическая стойкость трансформаторов и реакторов при КЗ: сб. статей / под ред. А.И. Лурье. – М.: Знак, 2005.
- РД 16.431-88. Трансформаторы силовые. Расчет электродинамической стойкости обмоток при коротком замыкании.
- ГОСТ Р 55188—2012 (МЭК 60076-5:2006). Трансформаторы силовые. Стойкость к коротким замыканиям.
- Савинцев Ю.М. Выбор поставщика – элемент стратегии внедрения энергоэффективных трансформаторов // Энергия единой сети. – 2019. – № 2(44). – С. 48–56.
- Лурье А.И. Электродинамическая стойкость трансформаторов при коротких замыканиях // Электродинамическая стойкость трансформаторов и реакторов при коротких замыканиях / под ред. А.И. Лурье. – М.: Знак, 2005. – С. 8–48.
- Лурье С.И., Савельев М.П. Динамические осевые усилия в обмотках трансформаторов // Электричество. – 1972. – № 6.
- Лурье А.И., Левицкая Е.И. Электродинамическая стойкость трансформаторов I-II габаритов со слоевыми цилиндрическими обмотками // Электродинамическая стойкость трансформаторов и реакторов при коротких замыканиях / под ред. А.И. Лурье. – М.: Знак, 2005. – С. 177–185.
- Мильман Л.И., Лурье С.И. Расчет внутренних обмоток трансформаторов на прочность с учетом конечной ширины реек // Электричество. – 1971. – JB9. – С. 10–16.
- Лурье А.И. Об определении максимального тока при включении цепи RL на переменное напряжение // Электричество. – 1997. – № 12. – С. 23–29.
- К расчету токов короткого замыкания трансформаторов / В.П. Зенова, А.И. Лурье, Г.А. Славин, Л.Н. Шифрин // Электродинамическая стойкость трансформаторов и реакторов при коротких замыканиях / под ред. А.И. Лурье. – М.: Знак, 2005. – С. 78–84.
- Лурье А.И. Ударный ток трансформаторов и реакторов при коротком замыкании с учетом добавочных потерь // Электричество. – 2001. – № 2.
- Ларин В.С., Горшунов В.Ю. Особенности испытаний распределительных трансформаторов на стойкость при коротких замыканиях // Электротехника. – 2018. – № 10. – С. 75–81.
- Снитько И.С., Тихонов А.И. Уточнение активных сопротивлений силового трансформатора по результатам расчета полевых моделей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2024. – № 50. – С. 23–40.
- Создание цифровых двойников силовых трансформаторов на основе имитационных моделей и их использование в САПР / А.И. Тихонов, А.В. Стулов, И.С. Снитько, А.В. Подобный. – Иваново, 2023. – 124 с.
- Брилинский А.С., Евдокунин, Г.А., Попов И.В. Современные методы расчета электродинамических усилий в обмотках силовых трансформаторов // Известия НТЦ Единой энергетической системы. – 2023. – № 1(88). – С. 101–105.
- Разработка 2D-моделей магнитного поля для реализации технологии цифровых двойников и порождающего проектирования силовых трансформаторов / А.И. Тихонов, А.В. Стулов, И.С. Снитько, А.В. Подобный // Вестник ИГЭУ. – 2020. – Вып. 3. – С. 32–43.
- Снитько И.С. Разработка методики расширенного поверочного расчета в САПР силовых трансформаторов на базе имитационных моделей: специальность 05.13.12 «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)»: дис. … канд. техн. наук. – Иваново, 2022. – 154 с.
- Мильман Л.И., Лурье A.И. Расчет внутренних обмоток трансформаторов на прочность с учетом конечной ширины реек // Электродинамическая стойкость трансформаторов и реакторов при коротких замыканиях / под ред. А.И. Лурье. – М.: Знак, 2005. – С. 241–250.
- Мильман Л.И., Лурье A.И. Расчет прочности внутренних обмоток трансформаторов при действии радиальных усилий короткого замыкания // Электродинамическая стойкость трансформаторов и реакторов при коротких замыканиях / под ред. А.И. Лурье. – М.: Знак, 2005. – С. 229–240.