Исследование и разработка эффективного метода расчета электрической прочности внутренней изоляции силовых трансформаторов
Диссертация
Уточнены расчетным путем методические указания ВЭИ по выбору изоляции отводов. Имеющиеся в методике номограммы получены для ограниченного диапазона изменения расстояния от отвода до объекта плоской формы (S = 50+600 мм) и обеспечивают выбор требуемой изоляции вплоть до класса напряжения 750 кВ. Для распространения номограмм на класс 1150 кВ и выше был произведен расчет номограмм для диапазона… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
- 1. 1. Общие сведения
- 1. 2. Обзор отечественных методик расчета изоляции силовых трансформаторов
- 1. 2. 1. Методика расчета главной изоляции
- 1. 2. 2. Методика расчета прочности участка изоляции по поверхности твердой изоляции
- 1. 2. 3. Методика расчета изоляции отводов
- 1. 2. 4. Расчет изоляции установки вводов
- 1. 3. Обзор зарубежных методик расчета изоляции силовых трансформаторов
- 1. 3. 1. Расчет главной изоляции по методике ВИТ
- 1. 3. 2. Расчет главной изоляции по методике компании Weidmann
- 1. 3. 3. Расчет прочности по поверхности твердой изоляции (Wiedmann)
- 1. 3. 4. Расчет прочности больших масляных промежутков
- 1. 4. Постановка задачи
- 1. 5. Обзор численных методов расчета электрических полей
- 1. 5. 1. Метод интегральных уравнений
- 1. 5. 2. Метод эквивалентных зарядов
- 1. 5. 3. Метод конечных разностей
- 1. 5. 4. Метод конечных элементов
- 1. 5. 5. Выбор численного метода расчета поля
- 1. 6. Обзор существующих программных продуктов для расчета изоляции силовых трансформаторов
- 1. 7. Выводы
- ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОГО МЕТОДА И ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
- 2. 1. Применение метода конечных элементов для расчета электрических полей
- 2. 1. 1. Математическая сущность МКЭ
- 2. 1. 2. Применение конечных элементов и функций формы высоких порядков
- 2. 1. 3. Учет граничных условий. Общие сведения
- 2. 1. 4. Учет граничных условий для плоскопараллельного случая
- 2. 1. 5. Учет граничных условий для случая аксиальной симметрии
- 2. 1. 6. Определение напряженностей поля
- 2. 1. 7. Погрешность метода конечных элементов и пути ее уменьшения
- 2. 2. Программная реализация метода конечных элементов
- 2. 3. Задание геометрии
- 2. 4. Создание сетки конечных элементов
- 2. 5. Решение системы уравнений
- 2. 6. Адаптивный решатель полевой задачи
- 2. 7. Визуализация результатов расчета
- 2. 7. 1. Построение линий уровня
- 2. 7. 2. Построение цветовой карты
- 2. 7. 3. Построение графиков вдоль границ и заданных контуров
- 2. 8. Построение силовых линий
- 2. 9. Вычисление напряженного объема
- 2. 10. Структура программного комплекса
- 2. 11. Автоматизация расчета электрической прочности изоляции
- 2. 12. Выводы
- 2. 1. Применение метода конечных элементов для расчета электрических полей
- ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
- 3. 1. Общие сведения
- 3. 2. Оценка погрешности расчета для простых задач
- 3. 3. Оценка погрешности расчета для моделей главной изоляции
- 3. 3. 1. Описание расчетных моделей
- 3. 3. 2. Анализ влияния коэффициента плотности сетки на точность расчета электрического поля
- 3. 3. 3. Анализ влияния коэффициента роста сетки на точность расчета электрического поля
- 3. 4. Выводы
- ГЛАВА 4. ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ ГЛАВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
- 4. 1. Постановка задачи
- 4. 2. Исследование влияния упрощений на точность расчета для моделей края обмотки
- 4. 2. 1. Представление сечения части обмотки прямоугольником
- 4. 2. 2. Учет изоляции на соседней обмотке
- 4. 2. 3. Представление сечения соседней обмотки прямоугольником
- 4. 2. 4. Ограничение расчетной модели по высоте
- 4. 2. 5. Проверка предложенных рекомендаций
- 4. 2. 6. Рекомендации по созданию расчетных моделей края обмотки
- 4. 3. Исследование влияния упрощений на точность расчета для моделей середины обмотки
- 4. 3. 1. Представление сечения части обмотки прямоугольником
- 4. 3. 2. Учет изоляции на соседней обмотке
- 4. 3. 3. Представление сечения соседней обмотки прямоугольником
- 4. 3. 4. Объединение части твердой изоляции
- 4. 3. 5. Ограничение расчетной модели по высоте
- 4. 3. 6. Проверка предложенных рекомендаций
- 4. 3. 7. Рекомендации по созданию расчетных моделей середины обмотки
- 4. 4. Выводы
- ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ ОТВОДОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
- 5. 1. Общие сведения
- 5. 2. Расчетная модель изоляции отвода
- 5. 3. Построение номограмм для выбора изоляции отводов высокого напряжения круглой формы
- 5. 4. Выводы
Список литературы
- Панов A.B., Морозова Т. И. Электрические характеристики и методика расчета главной изоляции мощных высоковольтных трансформаторов // Труды ВЭИ, 1969, вып. 79, С. 1332.
- Морозова Т.И. Электрическая прочность концевой изоляции обмоток высоковольтных трансформаторов // Труды ВЭИ, 1969, вып. 79, С. 33−50.
- Морозова Т.И. Исследование электрической прочности и разработка метода расчета главной изоляции высоковольтных трансформаторов / Дис. канд. тех. наук. М., 1970, 186 с.
- Сапожников A.B. Конструирование трансформаторов. М.: Госэнергоиздат, 1952,360 с.
- Силовые трансформаторы. Справочная книга / Под. ред. С. Д. Лизунова, А. К. Лоханина. М.: Энергоиздат, 2004.
- Техника высоких напряжений: Учебное пособие для вузов, И. М. Богатенков, Г. М. Иманов, В. Е, Кизеветтер и др.- Под ред. Г. С. Кучинского. СПб: Изд. ПЭИПК 1998. -700 е., ил.
- Морозова Т.И. Электрические характеристики изоляции мощных высоковольтных трансформаторов при воздействии коммутационных перенапряжений // Электричество. -1968.-.№ 1.-С. 22−25.
- Морозова Т.И. Электрическая прочность внутренней изоляции трансформаторов при длительном воздействии рабочего напряжения // Электротехника 1976 — № 4.- С. 39−43.
- Данишина A.A., Морозова Т.И, Савченко А. И. Оптимизация конструкции концевой изоляции обмоток высоковольтных трансформаторов //Электричество. 1992.-№ 1. -С. 49−53.
- Морозова Т.И., Самарова С. М. Влияние осевого поля обмотки на напряженность в главной изоляции высоковольтных трансформаторов при испытании полным грозовым импульсом // Электротехника. 1974. — № 4. — С. 48−51.
- П.Фирсова О. В. Исследование сложных электрических полей в изоляции трансформаторного оборудования методом конечных элементов / Дис. канд. тех. наук. -М., 1982. 240 с.
- Мизгулина Л.В., Морозова Т. И. Разряд по поверхности твердого диэлектрика в трансформаторном масле // Труды ВЭИ, вып. 85, М., 1977.
- Исследование электрической прочности по поверхности бакелита, электрокартона и фарфора при ПГИ, КИ и напряжении 50 Гц. Технический отчет ВЭИ, арх. номер 65 363 500, М., 1991.
- РТМ 16.800.587−78. Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110−750 кВ. Выбор изоляции отводов. УДК 621.814.212.322.048 (083.75).
- Морозова Т.И., Антонов В. И. Экспериментальные исследования влияния объема масла на электрическую прочность в однородном и неоднородном полях // Электротехника. -1986.-№ 3.-С. 41−43.
- Антонов В.И., Морозова Т. И., Иванов В. Я. Расчет электрического поля узла установки ввода силовых трансформаторов // Электротехника, 1988, № 7, С. 21−23.
- Славянский А.З. Высоковольтные вводы: Расчет, конструирование и ремонт. М.- ООО «Научтехлитиздат», 2001.
- РТМ 16.800.853−81. Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110−750 кВ. Методика расчета главной изоляции между обмотками. УДК 621 314,1981.
- Н. P. Moser. Transformerboard. St. Johnsbury, VT: EHV-Weidmann Lim, Special Print Scientia Electrica, 1979,120 p.
- Шифрин JI.H., Чорноготский B.M., Джунь JI.П., Френкель В. Ю. Коэффициент импульса главной изоляции трансформаторов сверхвысокого напряжения // Электротехника, 1974, № 11, С. 50−55.
- Шифрин Л.Н. Исследование электрической прочности и вопросы координации изоляции силовых трансформаторов высших классов напряжения / Дис. канд. тех. наук. -Запорожье, 1979.237 с.
- J.K. Nelson, С. Shaw. The impulse design of transformer oil-cellulose structures // IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation, 2006, Vol. 13, N 3.
- H. Murase, S. Okabe, T. Kumai, H. Takakura, M. Tokahashi, H. Okubo. Systematization of insulation design technology for various electric power apparatus // IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation, 2006, Vol. 13, N 1.
- K. Kato, X. Han, H. Okubo. Insulation optimization by electrode contour modification based on breakdown area/volume effects // IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation, 2001, Vol. 8, N2.
- Kawaguchi, Y.- Murata, H.- Ikeda, M. Breakdown of Transformer Oil // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-91, N 1, Januaiy, 1972, P 9 23.
- J.K. Nelson. An assessment of the physical basis for the application of design criteria for dielectric structures // IEEE Transaction on Electrical Insulation, 1989, Vol. 24, No. 5.
- J.K. Nelson. Some steps toward the automation of the design of composite dielectric structures // IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation, 1994, Vol. 1, No. 4.
- Колечицкий E.C. Расчет электрических полей устройств высокого напряжения: М.: Энергоатомиздат, 1983.
- Колечицкий Е.С. Применение метода интегральных уравнений для расчета потенциальных полей: -М.: Изд-во МЭИ, 1998. 40 с.
- Иванов В.Я. Методы автоматизированного проектирования приборов электроники. Ч. 1. Алгоритмы расчета физических полей: Новосибирск, Институт математики СО АН СССР, 1986.- 194 с.
- Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983. — 616 с.
- Сильвестер. П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. — 229. е., ил.
- Zienkiewicz О.С., Taylor L.R. The finite element method. Vol. 1. The basis. Fifth edition. -Butterworth-Heinemann, 2000.
- Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. М.: Мир, 1986.-318 е., ил.
- Норри Д., Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ. М: Мир, 1981, — 304. е., ил.
- Сегерлинд. Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1979. -392 с.
- Hutton, Daviv V. Fundamentals of finite element analysis / David V. Hutton. 1st ed, McGraw-Hill, 2004.
- Каплун А.Б., Морозов E.M., Олферьева M.A. Ansys в руках инженера: Практическое руководство. Изд. 2-е, испр. М.: Едиториал УРСС, 2004. 272 с.
- Баландин М. Ю., Шурина Э. П. Векторный метод конечных элементов: Учеб. пособие. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. 69 стр., ил.
- Рояк М.Э., Соловейчик Ю. Г., Шурина Э. П. Сеточные методы решения краевых задач математической физики: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. -120 с.
- Zienkiewicz О.С., Zhu J.Z. The superconvergence patch recovery and a posteriori error estimates. Part 1: The recovery technique // Int. j. numer. methods eng. 1992. — N 33, P. 1331−1364.
- Zienkiewicz O.C., Zhu J.Z. The superconvergence patch recovery and a posteriori error estimates. Part 2: Error estimates and adaptivity // Int. j. numer. methods eng. 1992. — N 33, P. 1365−1382.
- Omeragic D., Silvester P.P. Progress in differentiation of approximate data // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 1996. — Vol. 38, N 1, February.
- Omeragic D., Silvester P.P. Numerical differentiation in magnetic field postprocessing // Int. J. Numer. Model. 1996, N 9, P. 99 -113.
- Flaherty J.E. Finite element analysis. Renssellaer lecture notes, 2000 (http://www.cs.rpi.edu/~flaherje/FEM/index4.html).
- Скворцов A.B. Триангуляция Делоне и ее применение. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. -128 с.
- Joe F. Thompson. Handbook of Grid Generation, CRC Press, 1999.
- Баландин М.Ю., Шурина Э. П. Методы решения СЛАУ большой размерности. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. 70 стр.
- Yousef Saad, Iterative Methods for Sparse Linear Systems, 2nd edition, SIAM, 2003, ISBN 898 715 342.55. http://www.osl.iu.edu/research/itl/
- Computer visualization: graphics techniques for scientific and engineering analysis / edited by Richard S. Gallagher. CRC press, 1994,336 p, ISBN 849 390 508.
- S. Alfonzetti. An N-Dimensional Algorithm to Draw Contour Lines over Triangular Elements // IEEE Transaction on magnetics. 1996. — Vol. 32, N 3, P 1473−1476.
- Шишигин C.JI. Построение двумерной картины электростатического поля // Электричество 2004. — N 3. — С. 53 — 58.
- РД 16.556−89. Электрооборудование переменного тока на напряжение 1150 кВ с уровнем ограничения коммутационных перенапряжений 1,811ф. Требования к электрической прочности изоляции и методы испытания. 1989.