电力变压器油箱形变破裂建模及仿真

作者：闫晨光; 郝治国; 张保会; 郑涛

来源：电工技术学报, 2016, 31(03): 180-187.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.2016.03.023

• 电力变压器
• 内部短路故障
• 油压骤升
• 油箱形变破裂
• 有限元仿真

电力变压器内部短路故障过程中油箱鼓包、破裂、甚至爆炸屡有发生,其引发的喷油及起火等次生灾害严重威胁到运行人员人身及周围设备和环境安全。为揭示故障油压骤升与油箱形变和破裂的机理和过程,论文将这一复杂现象视为故障压强和油箱应力两个问题进行建模和求解。首先,建立变压器故障压力模型、油箱瞬态力学模型以及压力场-结构场耦合模型,从能量转换的角度理论描述故障电能与油压和应力之间的对应关系;其次,建立360 MV·A/220 kV变压器3D有限元模型,利用多线性各向同性硬化模型近似油箱箱体的应力应变关系;第三,仿真计算不同故障能量及位置下变压器内部故障压强与油箱应力分布和变化特征。仿真结果表明:故障能量、油压幅值以及油箱应力大小之间存在正相关性;及时切除故障及加固油箱箱壁应力集中区域等措施可以有效提高油箱的耐压和防爆能力,减少或避免喷油及火灾等次生灾害的发生。

• 单位
  电力设备电气绝缘国家重点实验室; 西安交通大学