基于结构模态试验的变压器绕组饼间阻尼研究

作     者：李鹏 隋华泽 张书琦 汪可 谭瑞娟 董龙雷 文毅 谢远东 

作者机构：中国电力科学研究院有限公司 特高压工程技术国家工程研究中心 西安交通大学 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金联合基金(U2166213):多次短路冲击累积效应对变压器动热稳定性影响机理及评估方法研究 

主　　题：抗短路能力 饼间结构阻尼 轴向动稳定性 短路动态计算 结构设计优化 

摘      要：油浸式变压器线圈轴向动稳定性是衡量抗短路能力的重要指标之一，饼间结构阻尼直接影响线圈的轴向动稳定性，但有关饼间阻尼的研究尚不清晰。该文提出了适用于绕组饼间阻尼模型的结构模态试验方法，搭建了模态试验平台，实测并研究了不同振动频率和不同设计尺寸下的饼间阻尼变化规律。结果表明：结构固有频率和导线梁长呈负相关，数学模型符合幂函数关系；饼间阻尼比随导线梁长的增加先减小后增大，数学关系符合瑞利阻尼模型。基于一台已投运18年的500kV变压器进行高-中短路阻尼差异化实例计算，绕组短路振动位移与饼间阻尼呈负相关，不同饼间阻尼结构的绕组在相同短路冲击下高压绕组和中压绕组最大振幅分别相差8.52%和8.88%；饼间绝缘材料所受最大短路压缩应力分别为101.91和78.57MPa，大于或接近国标许用值，具有失效风险。该研究揭示了绕组饼间结构固有频率和阻尼与导线梁长的关系，为变压器线圈短路动态计算和结构设计优化提供参考。