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ICS
29.180K41DL中华人民共和国电力行业标准DL/TXXXXX—201X电力变压器抗短路能力校核导则Guideforverificatingshort-circuitwithstandcapabilityofpowertransformers点击此处添加与国际标准一致性程度的标识(征求意见稿)(本稿完成日期:
2018.
05.09)XXXX-XX-XX发布国家能源局发布式中:Cpi导线纸绝缘上的压缩应力(MPa);Fw——每饼所受短路力(N);Spi——线饼辐向面积(n)2);A.3垫块上的压缩应力线饼垫块上的压缩应力(5〃)的计算见式(A.4)xlCT6式中:5〃一一垫块上的压缩应力(MPa);Fw——每饼所受短路力(N);nsp——线饼用垫块数量;Spi——线饼辐向面积(n)2);4相间楔形块上的压缩应力相间楔形块上的压缩应力(汕)的计算见式(A.5)和式(A.6)TV——楔形块上的压缩应力(MPa);St——楔子面积(n)2)o附录B规范性附录变压器抗短路计算报告及校核参数表心式变压器抗短路能力计算报告采用有限元法进行心式变压器抗短路能力计算的报告格式见表B.1表B.1心式变压器抗短路能力计算报告壳式变压器抗短路能力计算报告采用附录A公式进行壳式变压器抗短路能力计算的报告格式见表B.2表B.2壳式变压器计算结果3心式变压器抗短路能力校核参数表制造厂家应提供的心式变压器抗短路能力校核参数见表B.3表B.3心式变压器抗短路能力校核参数表附录C(资料性附录)心式变压器短路力/应力计算C.1平均环形拉伸(压缩)应力平均环形拉伸(压缩)应力的计算见式(C.1)27rxlQ-]xI^WpDavmsHk!\式中:巴一一平均环形拉伸应力(MPa);4——平均环形压缩应力(MPa);Ix——在分接位置的每柱相额定电流(有效值)(A);W——每柱匝数;P——洛氏系数;Dav——绕组平均直径(mm);ky——短路电流的不对称系数,当变压器三相容量小于等于100MVA时,取
1.8;当变压器三相容量大于100MVA时取
1.9;K/——短路电流稳定值倍数;m——每匝并联导线根数;S——单根扁导线、复合导线或自粘换位导线的截面(相加2);Hk——绕组电抗高度(加)C.2辐向弯曲应力辐向弯曲应力的计算见式(C.2)Mx2^xlO-loX/Xpmna^bHv1式中:——辐向弯曲应力(MPa);M——曲梁系数,绕组内侧弹性支撑的径向弯曲应力所占比例系数;Ix——在分接位置的每柱相额定电流(有效值)(A);W——每柱匝数;P——洛氏系数;ky——短路电流的不对称系数,当变压器三相容量小于等于100MVA时,取
1.8;当变压器三相容量大于100MVA时取
1.9;储一一短路电流稳定值倍数;加一一每匝并联导线根数;〃一一每根非自粘复合导线中的小导线根数,对于自粘复合导线和自粘换位导线〃=1;火——普通扁导线及非自粘复合导线,4=;自粘复合导线,%=NaN为单根复合导线中的小导线根数;自粘换位导线q=
0.4x(N-D/2x〃,N为单根换位导线中的小导线根数;仄——普通扁导线和复合导线,4二;自粘换位导线b、=2xb;a——单根导线辐向尺寸(相加),对于复合导线或换位导线指导线中的单根小导线辐向尺寸;b——单根导线轴向尺寸(相加),对于复合导线或换位导线指导线中的单根小导线轴向尺寸;Hk——绕组电抗高度(加);辐向跨距(加利)O•的计算公式见式(C.3)C.3式中:Dav——绕组平均直径(mm);4d——垫块档数;bst撑条宽(,加)轴向弯曲应力的计算见式(C.4)=竺小室区乙代K;(C.4)mna2%t式中——轴向弯曲应力(MPa);Ix——在分接位置的每柱相额定电流(有效值)(A);W——每柱匝数;a——最大不平衡安匝百分数(%);A——不平衡安匝横向洛氏系数;ky——短路电流的不对称系数,当变压器三相容量小于等于100MVA时,取
1.8;当变压器三相容量大于100MVA时,取
1.9;Kt——短路电流稳定值倍数;m——每匝并联导线根数;〃一一每根非自粘复合导线中的小导线根数,对于自粘复合导线和自粘换位导线〃二1;2普通扁导线及非自粘复合导线,a=a•自粘复合导线,a=NaN为单根复合导线中的小导线根数;自粘换位导线〃2=(N-1)/2x〃,N为单根换位导线中的小导线根数;b2——普通导线和复合导线,b2=b;自粘换位导线4=0・7x2x〃;一一单根导线辐向尺寸(加小),对于复合导线或换位导线指导线中的单根小导线辐向尺寸;b——单根导线轴向尺寸(相根),对于复合导线或换位导线指导线中的单根小导线轴向尺寸;T横向漏磁组总宽度(加机);la轴向跨距(〃2根)o,的计算公式见式(C.5)C.5式中:71sd——垫块档数;叩久〃垫块宽(加加)C.4螺旋式绕组出头处的推力螺旋式绕组出头处的推力的计算见式(C.6)4=acxADx10-3(C.6)式中Tf——螺旋式绕组出头处的推力(kN);/平均环形压缩应力(MPa);Ad——螺旋式绕组出头截面积(加加2)5端部层压块绝缘构件和端环上的压缩应力端部层压块绝缘构件和端环上的压缩应力的计算见式(C.7)C.7式中:Ch一上——最大轴向端部向上推力(kN);心——垫块档数;九垫块宽(加加);bd——绕组辐向宽度(mm)C.6公共压环或压板上的压缩应力公共压环或压板上的压缩应力的计算见式(C.8).XU(MPa)(C.8)yho0yh式中:巴由一一公共压环或压板上的压缩应力(MPa);”一上——最大轴向端部向上推力(kN);Fp——每个心柱的夹紧力(kN);其中,器身采用弹簧压钉压紧结构时,与=每柱压钉数x压钉标称压力(kN);器身仅靠预压紧时,耳=每柱器身预压紧力x小于1的残留系数(kN);Syh——每柱压环与压钉或压块接触的总面积(mm2)oC.7拉板上的拉伸应力拉板上的拉伸应力的计算见式(C.9)C.9式中:拉板上的拉伸应力(MPa);,一上——最大轴向端部向上推力(kN);每个心柱的夹紧力(kN);每柱拉板的总截面(加加2)附录D(资料性附录)变压器短路损坏机理D.1绕组短路电动力的产生变压器在承受短路冲击时,绕组中短路电流与所占空间及其周围空间产生的漏磁场共同作用,产生远大于额定电流作用下的电动力此作用力在变压器绕组材料上产生机械应力,并部分传递到其他元件D.2绕组损坏的主要模式变压器绕组的损坏都是在轴向短路力和辐向短路力的共同作用下发生,但由于变压器绕组最终损坏形式往往表现在辐向或轴向某一方面更明显,同时辐向与轴向损坏特点与分析方法存在明显的差异,所以在进行损坏机理分析时,一般在辐向和轴向分开进行分析计算其对应的典型绕组损坏模式为辐向失稳和轴向失稳D.
2.1辐向失稳短路电流流经变压器绕组后,在轴向漏磁作用下,绕组各导线上将产生较大的辐向力其特点是内外绕组受到使其分离的作用,即外绕组在圆周方向受张力,并有增大直径的趋势,导线受拉应力,内绕组在圆周方向受到压力,有减少直径的趋势,导线受压应力内绕组在绕组圆周某一方向撑条间距内,线饼上所有导线都向外凸出,或在相邻的撑条间距内,线饼上的所有导线都向内凹陷,或两种变形同时存在,这种局部变形不仅在圆周方向是不对称的,而且在整个绕组高度上的所有线饼也不一定都产生这种变形此种变形模式称为辐向失稳轴向失稳短路电流在绕组端部弯曲的漏磁和沿绕组分布不平衡安匝引起的辐向漏磁共同作用下,引起轴向力由于短路电流在短路过渡过程中是连续不断变化的,绕组本身有大量弹塑性材料构成,轴向电动力为动态作用力此动态力作用于实体绕组上,可能引起机械动稳定能力的丧失,绕组发生“倾斜在绕组辐向宽度内同一排各相邻导线出现了整体向同一方向倾斜,倾斜形式包括整体倾斜、单饼倾斜、饼间倾斜等,统称为绕组的轴向失稳目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14符号35抗短路能力计算36抗短路能力校核5附录A(资料性附录)壳式变压器应力计算7附录B(规范性附录)变压器抗短路计算报告及校核参数表10附录C(资料性附录)心式变压器短路力/应力计算15附录D(资料性附录)变压器短路损坏机理20—i—刖5本标准按照GB/T
1.1-2009《标准化工作导则第1部分标准的结构和编写》给出的规则起草本标准由中国电力企业联合会提出本标准由电力行业电力变压器标准化技术委员会DL/TC02归口本标准主要起草单位本标准主要起草人本标准为首次发布标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心北京市白广路二条号,100761o目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14符号35抗短路能力计算36抗短路能力校核5附录A(资料性附录)壳式变压器应力计算7附录B(规范性附录)变压器抗短路计算报告及校核参数表10附录C(资料性附录)心式变压器短路力/应力计算15附录D(资料性附录)变压器短路损坏机理20—i—刖5本标准按照GB/T
1.1-2009《标准化工作导则第1部分标准的结构和编写》给出的规则起草本标准由中国电力企业联合会提出本标准由电力行业电力变压器标准化技术委员会DL/TC02归口本标准主要起草单位本标准主要起草人本标准为首次发布标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心北京市白广路二条号,100761o电力变压器抗短路能力校核导则1范围本标准规定了电力变压器抗短路能力的计算、校核方法和判据本标准适用于110kV及以上电压等级电力变压器,其他电压等级变压器参照执行2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件GB/T
228.1金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法GB/T
1094.1电力变压器第1部分总则GB/T
1094.5电力变压器第5部分承受短路的能力GB/T33597-2017换位导线3术语和定义GB/T
228.KGB/T
1094.
1、GB/T
1094.5和GB/T33597界定的以及下列术语和定义适用于本文件为了便于使用,以下重复列出了GB/T
228.1和GB/T33597中的某些术语和定义1短路电流short-circuitcurrent变压器发生外部三相短路、相间短路、两相接地和相对地故障时,在绕组中引起的过电流抗短路能力short-circuitwithstandcapabiIity变压器承受外部短路电流的热和动稳定效应而不发生损坏的能力抗短路能力计算caIcuIatingshort-circuitwithstandcapabiIity制造厂家依据理论和模型试验对变压器抗短路能力进行计算并提供计算报告抗短路能力校核verificatingshort-circuitwithstandcapabiIity运行单位根据制造厂家提供的变压器抗短路能力计算报告及详细参数,对抗短路能力进行校核短路力short-circuiteIectrodynamicforce变压器绕组流过短路电流时,在漏磁场作用下承受的电动力,包括辐向短路力和轴向短路力.1辐向短路力radiaIeIectrodynamicforce绕组承受的沿绕组辐向的电动力,由短路电流与轴向漏磁通相互作用产生轴向短路力axialeIectrodynamicforce绕组承受的沿绕组轴向的电动力,由短路电流与辐向漏磁通相互作用产生换位导线continuousIytransposedconductor以一定根数的漆包铜(铝)扁线组合成宽面相互接触的两列,按要求在两列漆包扁线的上面和下面沿窄面作同一转向的换位,并用电工绝缘纸、绳或带作连续绕包的绕组线[GB/T33597-2017定义
3.1]自粘换位导线self—adheredcontinuousIytransposedconductor采用自粘性漆包线加工的换位导线,可在加热后粘结形成坚固整体应力stress绕组导线单位截面积上承受的短路力.1环形应力annuIarstress变压器绕组在辐向承受的应力,外绕组承受的是环形拉伸应力,内绕组承受的是环形压缩应力
8.2弯曲应力bendingstress使变压器绕组导线发生弯曲的应力,在撑条和垫块间的跨度内的导线承受幅向弯曲应力,在幅向垫块之间跨度内的导线承受轴向弯曲应力
3.9屈服强度RpO.2yieldstrength负荷持续增加到按非比例拉伸达到计量长度的
0.2%时的拉伸应力4符号下列符号适用于本标准兄——最大轴向压缩力;FP——每个心柱的夹紧力;Fth最大轴向端部推力;凡〃一一导线发生倾斜时诱发塌陷的极限力;用一一壳式变压器每饼所受短路力;———壳式变压器线饼所受最大短路力;儿一一材料的较低屈服应力,实际等于心2;一一低压绕组出头处的推力;加一一线圈垫块之间的跨度内导线轴向弯曲应力;心——连续式绕组、螺旋式绕组或层式内绕组上的平均环形压缩应力;而一一端部层压块绝缘构件和端环上的压缩应力;后——辐向垫块之间的跨度内的导线轴向弯曲应力;力.一一撑条或垫块之间的跨度内的导线幅向弯曲应力;加一一相间楔形块上的压缩应力;〃0——壳式变压器导线纸绝缘的压缩应力一一夹紧结构中的拉杆(拉板条)上的拉伸应力;即一一导线纸绝缘和幅向垫块的压缩应力;%一一平均环形拉伸应力;一一公共压环或压板上的压缩应力5抗短路能力计算基本要求在变压器设计阶段,制造厂家应开展抗短路能力计算,计算应有相关理论和模型试验的技术支持并向运行单位提供计算报告、校核所需的详细参数在技术协议中,运行单位根据电网实际运行工况(最大运行方式下变压器所在地的短路容量、变电站多台主变并列运行、主变多侧电源联合供电、短路类型等),可明确变压器安装地点系统阻抗与运行特点,制造厂家进行计算若运行单位未明确变压器安装地点系统阻抗与运行特点,制造厂家可按GB/T
1094.5的规定进行计算抗短路能力计算应包括热稳定能力计算和动稳定能力计算技术要求抗短路能力计算应考虑下列技术条件a)对于具有两个独立绕组的变压器,可只考虑三相短路;b)对于多绕组变压器和自耦变压器,应考虑运行中可能产生的短路类型;c)对于每个绕组,应考虑绕组的分接位置和短路类型下最严重的作用力条件;d)对于结构件,应考虑由短路力引起的最严重的作用条件热稳定能力计算按GB/T
1094.5的规定对各绕组的热稳定能力进行计算动稳定能力计算.
4.1心式变压器心式变压器短路力的计算应采用有限元法.
4.2壳式变压器壳式变压器短路力的计算应采用附录A规定的算法
5.5计算结果判断
5.1热稳定能力应符合GB/T
1094.5的规定
5.2动稳定能力
5.
2.1心式变压器心式变压器绕组及结构件承受的各类短路力/应力不应超过表1中的限值表1心式变压器短路力/应力限值
5.
2.2壳式变压器壳式变压器绕组及结构件承受的各类短路力/应力不应超过表2中的限值表2壳式变压器短路力/应力限值
5.6计算报告制造厂家应按附录B中表B.
1、表B.2向运行单位提供心式、壳式变压器抗短路能力计算报告制造厂家应按附录B中表B.
3、表B.4向运行单位提供心式变压器抗短路能力校核参数6抗短路能力校核1基本要求在变压器设计阶段,运行单位应向制造厂家取得所订购变压器的抗短路能力计算报告、校核参数自行或委托相关单位进行抗短路能力校核抗短路能力校核应包括热稳定能力校核和动稳定能力校核技术要求应取最大短路电流进行校核,并考虑暂态分量最大短路电流应按变压器实际运行环境计算,实际运行环境应考虑最大运行方式下变压器所在地的短路容量、变电站多台主变并列运行、主变多侧电源联合供电、短路类型等情况热稳定能力校核按GB/T
1094.5的规定对各绕组的热稳定能力进行校核动稳定能力校核心式变压器短路力的计算采用附录C规定的算法校核结果判断
6.
5.1热稳定能力应符合GB/T
1094.5的规定动稳定能力心式变压器绕组及结构件承受的各类短路力/应力不应超过表3中的限值表3心式变压器短路力/应力限值A.1轴向弯曲应力在线饼垫块之间跨度内的每饼导线所受短路力(田)和轴向弯曲应力S3的计算见式(A.1)和式(A.2)Fw=BwxNxIsxMt式中:七一每饼所受短路力(N);Bw——每饼所处空间磁密(T);N——每饼匝数;S——流经每饼的短路电流(A);Mr——每饼平均匝长(m);轴向弯曲应力(MPa);导体无支撑间隔(m);%——组合线层数;nt——组合线一层根数;b——单根线宽(ni);t——单根线高(m);A.2纸绝缘上的压缩应力线饼中导线纸绝缘上的压缩应力(加)的计算见式(A.3)品=殳乂10-6Pic绕组名称高压绕组中压绕组低压绕组分接绕组短路电流峰值高压供电,中压短路kA—短路电流峰值中压供电,低压短路kA—短路电流峰值高压供电,低压短路kA—其他工况…短路力/应力计算值许用值计算值许用值计算值许用值计算值许用值平均环形拉伸应力/MPa平均环形压缩应力MPa在撑条或垫块之间的跨度内的导线辐向弯曲应力MPa在辐向垫块之间的跨度内的导线轴向弯曲应力faMPa每个绕组上的最大轴向压缩力及kN导线纸绝缘和辐向垫块的压缩应力即MPa端部层压块绝缘构件和端环上的压缩应力办MPa纸板制成的公共压环或压板如有的压缩应力yhMPa夹紧结构中的拉板的拉伸应力0mdMPa螺旋式绕组出头处的推力AMPa绕组名称高压绕组中压绕组低压绕组分接绕组短路电流峰值高压供电,中压短路kA短路电流峰值中压供电,低压短路kA—短路电流峰值高压供电,低压短路kA—其他工况…短路力/应力计算值许用值计算值许用值计算值许用值计算值许用值线圈垫块之间的跨度内导线轴向弯曲应力袅MPa导线纸绝缘的压缩应力〃MPa垫块的压缩应力即MPa纸板制成的相间楔形块的压缩应力力MPa制造厂家用户单位制造代号变压器型号铁心参数铁心柱数额定电压kV铁心直径额定容量MVA窗口高度mm绕组联结方式短路阻抗高-中觥其他参数绕组外径侧至油箱距离mm短路阻抗高-低%短路阻抗中-低%磁屏蔽还是电屏蔽绕组类别低压绕组中压绕组局压绕组导线型号包含单股导线尺寸、绝缘厚度、整体尺寸,并注明普通单线、组合导线或自粘换位导线等导线Rp
0.2MPa导线材质普通铜或半硬铜绕组形式绕组内径直径Dimm绕组外径直径Domm绕组辐向宽度为mm撑条宽Azmm垫块档数〃卯垫块宽度mm绕组的额定电流A每柱匝数W绕组总匝数绕组线饼数线饼辐向导线根数普通单线线饼轴向导线根数普通单线线饼内换位导线或组合导线根数换位导线或组合导线内导线股数每股导线辐向宽度mm每股导线轴向宽度bmm每根非自粘性复合导线中的小导线根数〃对于自粘性复合导线和自粘性换位导线〃=1aibi2岳每匝并联导线根数相单根扁导线、复合导线或自粘换位导线的截面smm2在分接位置的每柱相额定电流/x有效值A洛氏系数〃绕组的平均直径泗mm短路电流稳定值倍数K/绕组电抗高度”km曲梁系数AT短路电流的不对称系数网最大不平衡安匝百分数a%不平衡安匝横向洛氏系数小横向漏磁组总宽度工mm螺旋式绕组出头截面积Aomm2最大轴向端部向上推力片-上kN每个心柱的夹紧力环kN每柱压环与压钉或压块接触的总面积$力mm2每柱拉板的总截面4mm2•••短路力/应力限值连续式、螺旋式及多层式绕组的平均环形拉伸应力,MPa
0.9Rpo.2连续式、螺旋式及层式绕组上的平均环形压缩应力<
7.MPa非自粘性导线
0.35Rpa2自粘性导线
0.6Rpo.2在撑条或垫块之间的跨度内的导线辐向弯曲应力MPa
0.9Rpo.2在辐向垫块之间的跨度内的导线轴向弯曲应力危MPa
0.9Rpo.2作用于每个实体绕组上的最大轴向压缩力其kN
0.8儿〃导线纸绝缘和辐向垫块的压缩应力心夕MPa导线为纸包绝缘80导线为纯漆包绝缘120端部层压块绝缘构件和端环上的压缩应力劭MPa纸板卷制端圈40纸板层压端圈80螺旋式绕组出头处的推力4MPa应符合设计要求公共压环或压板上的压缩应力汴MPa80拉板上的拉伸应力那MPa/乙短路力/应力限值线圈垫块之间的跨度内导线轴向弯曲应力加MPa
0.9Rp().2导线纸绝缘的压缩应力加MPa35垫块的压缩应力soMPa35纸板制成的相间楔形块的压缩应力加MPa80短路力/应力限值连续式、螺旋式及多层式绕组的平均环形拉伸应力,MPa
0.9吊〃2连续式、螺旋式及层式绕组上的平均环形压缩应力外MPa非自粘性导线
0.354“2自粘性导线
0.6尺〃z在撑条或垫块之间的跨度内的导线辐向弯曲应力门.MPa
0.9%在辐向垫块之间的跨度内的导线轴向弯曲应力JMPa
0.9Rpo.2端部层压块绝缘构件和端环上的压缩应力0dhMPa纸板卷制端圈40纸板层压端圈80螺旋式绕组出头处的推力MPa应符合设计要求公共压环或压板上的压缩应力功MPa80拉板上的拉伸应力神MPaReL。