電力變壓器是智能電網與能源互聯(lián)網運行的關鍵組成部分。近年來電力變壓器的故障率逐年上升,已成為電力行業(yè)急需解決的難題。這一現象主要源于電力系統(tǒng)容量持續(xù)增長,導致變壓器承受的故障沖擊負荷增加,使得其強度逐漸無法滿足需求。現今需要更加可靠的與設計方法配套的理論知識,保障未來電網傳輸設備的安全。
本書詳細介紹了電力變壓器承受故障沖擊時的電磁特性、熱特性和機械特性的機理和建模過程。(1)分析了電力變壓器承受故障沖擊過程中的電磁暫態(tài)問題,分別給出單相變壓器和三相變壓器故障沖擊過程中電磁暫態(tài)過程的機理解釋、數學模型及特性分析。然后,闡述了電力變壓器承受故障沖擊過程中電磁熱耦合作用問題,包括電磁熱耦合作用機理、溫升的解析和數值計算模型及其求解方法。同時,分析了溫度對材料力學特性的影響。(2)揭示了電力變壓器承受故障沖擊電磁-溫度-結構場耦合作用機理,包括故障沖擊和多次故障沖擊工況下,繞組的彈塑性、屈曲形變機理及其數學模型和求解方法。(3)針對工程實踐需要的強度校核、穩(wěn)定性設計和層間狀態(tài)問題,分別進行了論述。分享了采用前沿機器學習方法的故障狀態(tài)辨識實踐應用案例和工程設計實踐案例,包括承載力設計的方法和準則、深度學習賦能繞組層間強度問題的模型設置等內容。
本書內容面向電氣類相關專業(yè)計算機仿真、數字孿生技術、變壓器設計與分析、多物理場耦合領域研究生和科研人員,以及變壓器產品研發(fā)設計人員。
第1章 電力變壓器故障沖擊問題概述/001
1.1 背景和意義/001
1.2 研究進展/004
1.3 本書的結構安排/007
第2章 電力變壓器故障沖擊電磁特性/008
2.1 概述/008
2.2 單相變壓器故障沖擊/008
2.3 三相變壓器故障沖擊/015
參考文獻/025
第3章 電力變壓器故障沖擊熱特性/026
3.1 概述/026
3.2 故障沖擊繞組溫升計算/026
3.3 繞組區(qū)域溫度場計算與分析/036
3.4 溫升對彈性模量的影響/039
參考文獻/040
第4章 電力變壓器繞組故障沖擊力學特性/041
4.1 概述/041
4.2 繞組彈塑性變形機理/042
4.3 故障沖擊繞組彈塑性變形/044
4.4 變壓器繞組彈塑性變形計算/051
參考文獻/059
第5章 電力變壓器繞組穩(wěn)定性分析/060
5.1 概述/060
5.2 繞組輻向屈曲機理/061
5.3 繞組失穩(wěn)破壞機理/073
5.4 繞組輻向彈塑性穩(wěn)定性/076
參考文獻/079
第6章 電力變壓器多次故障沖擊累積電磁特性/080
6.1 概述/080
6.2 多次故障沖擊過程/081
6.3 變壓器多次故障沖擊電磁特性/096
6.4 案例/102
參考文獻/105
第7章 電力變壓器多次故障沖擊累積機械特性/106
7.1 概述/106
7.2 多次故障沖擊繞組彈塑性變形/107
7.3 變壓器多次故障沖擊繞組變形計算/119
參考文獻/127
第8章 電力變壓器繞組層間強度問題機器學習方法/128
8.1 概述/128
8.2 電壓電流特征分析/130
8.3 端口信號數據集整理/141
8.4 卷積神經網絡算法/144
8.5 卷積神經網絡設計/149
參考文獻/153
第9章 電力變壓器繞組強度的工程計算/154
9.1 概述/154
9.2 繞組強度軸向計算/155
9.3 繞組強度輻向計算/160
第10章 電力變壓器繞組承載力設計案例/164
10.1 概述/164
10.2 初始缺陷和殘余應力/165
10.3 承載力設計算例/168
10.4 試驗與算例/169
第11章 電力變壓器繞組匝間短路深度學習辨識案例/173
11.1 概述/173
11.2 變壓器匝間短路辨識算例/175
11.3 學習架構參數的影響/183
11.4 端口數據質量的影響/187