干式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度
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干式變壓器繞組載流以后,在它們所在的空間及其所包絡(luò)的空間的μ0介質(zhì)中將建立起漏磁場(軸向的和輻向的);處于這個磁場中的繞組本身又要受到力的作用,這個力稱為“洛侖茲力”或者稱為電動力。電動力在干式變壓器繞組材料中產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力,并部分地傳到干式變壓器其他元件上。在額定電流作用下,電動力并不大;但短路時,電動力將劇增,可以使干式變壓器發(fā)生故障甚至損壞。
干式變壓器繞組是以繞組墊塊隔開的銅線段所構(gòu)成的。這種系統(tǒng)的動特性在短路過程中是變化的,因為絕緣墊塊的彈性與其壓緊程度有關(guān),即與作用力有關(guān)。電動力本身也不是恒定不變的,而是按照復(fù)雜規(guī)律變化的。繞組具有幾個固有振蕩頻率,如果電動力的一個頻率與固有振蕩頻率相重合,便產(chǎn)生共振,使壓強(qiáng)增高,超過靜壓強(qiáng)。繞組中的不穩(wěn)定過程是電磁的和機(jī)械的兩個過程的疊加。
由長期實踐經(jīng)驗和短路強(qiáng)度試驗情況可知,干式變壓器在突然短路中,其繞組損壞的主要原因是短路時的輻向力和軸向力作用的結(jié)果。在雙繞組干式變壓器中,沿繞組的軸向力使繞組承受壓力或拉力作用。拉力方向是向著鐵軛,它由繞組端部,通過鐵軛絕緣傳至鐵心夾緊裝置。
當(dāng)拉力大于結(jié)構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度時,可使繞組、壓板及夾件等零部件產(chǎn)生變形,嚴(yán)重時可將上鐵軛頂起,破壞整個鐵心結(jié)構(gòu),使整個繞組拉壞。沿繞組徑向的輻向力,使內(nèi)繞組受壓力,外繞組受拉力作用。當(dāng)拉力大于導(dǎo)線抗張應(yīng)力時,則繞組變形,匝絕緣斷裂,整個主、縱絕緣結(jié)構(gòu)遭到破壞,嚴(yán)重時甚至導(dǎo)線被拉斷。
此外,由于短路時繞組中流過的電流比額定電流大幾十倍,因此負(fù)載損耗將比額定運(yùn)行時大幾百倍,并使繞組溫度迅速上升,因此若不能在短時間內(nèi)排除故障,則干式變壓器就有被燒壞的可能。
雖然對短路時作用在干式變壓器繞組上的電動力的研究已有相當(dāng)長的時間,但全過程是很復(fù)雜的;到目前為止,在計算干式變壓器機(jī)械強(qiáng)度時,通常把繞組當(dāng)做是固定不動的,而把作用在繞組上的電動力看做是一個與流過繞組中大電流相對應(yīng)的常數(shù)。換言之,動態(tài)問題代之以靜態(tài)問題。
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