[发明专利]一种变压器绕组短路强度判定的四维分析法

权利要求书

1.一种变压器绕组短路强度判定的四维分析法，包含的步骤如下：

步骤1、基于J-A磁滞数学模型建立变压器三维场路耦合电磁场数学模型，该模型在考虑空间因素的前提下，直接引入短路过程的电压约束条件，将电磁场和短路电流同时求解，为后续步骤的分析计算提供初始载荷；

步骤2、对变压器绕组轴向振动和辐向稳定性进行分析；该步骤主要从绕组振动理论出发，计算绕组的轴向振动过程，得到绕组振动过程的内在联系以及规律，而且，总结出绕组载荷与位移的频率对比关系、压缩应力的作用以及弹性模量与振动位移的关系，该步骤为后续四维分析提供绕组失稳的判断依据；

步骤3、引入第四维参数-运行时间，对变压器在长期运行条件下，多次短路工况的动态受力以及温升对变压器绕组强度的影响进行分析，该步骤引入运行时间变量，使变压器绕组的稳定性分析更接近于实际。

2.根据权利要求1所述的一种变压器绕组短路强度判定的四维分析法，其特征在于：

步骤一中建立变压器三维场路耦合电磁场数学模型时，首先引入矢量磁位A(x、y、z、t)，由Maxwell方程可得三维电磁场方程为：

∂∂x(v∂A∂x)+∂∂y(v∂A∂y)+∂∂z(v∂A∂z)=-J+σdAdt---(1)]]>

其中J为线圈中的电流密度，且有关系n_c为线圈匝数，S_c为线圈的总截面积，I为支路电流，因而式(1)还可写为：

∂∂x(v∂A∂x)+∂∂y(v∂A∂y)+∂∂z(v∂A∂z)=-ncScI+σdAdt---(2)]]>

利用加权余量法建立上述方程的空间离散方程，取权函数等于形状函数[N]^T，对上式进行加权积分可有：

∫S{{N}T[∂∂x(v∂A∂x)+∂∂y(v∂A∂y)+∂∂z(v∂A∂z)]+{N}TncScI-{N}TσdA∂t}ds=0---(3)]]>

将上式进行离散，则得到电磁场空间离散方程为：

[S][A]+[T]ddt[A]=[C][I]---(4)]]>

在式(4)中，右端项代表绕组中的电流，在短路过程中随时间变化的未知量，而电压为已知量，因此将电磁场方程和外电路方程耦合起来，将电流表示成已知电压和矢量磁位A的函数，以绕组电流和矢量磁位A为求解变量，通过耦合方程的求解，进而得到整个短路过程的解，为后续步骤的计算分析提供初始载荷。