(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211041406.5 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 南方电网科 学研究院有限责任公司 地址 510663 广东省广州市萝岗区科 学城 科翔路11号J1栋3、 4、 5楼及J3 栋3楼 (72)发明人 袁耀　鲍连伟　杨家辉　黎文浩　 张曦　黄克捷　赵林杰　李锐海　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 刘晓娟 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 考虑撑条宽度的绕组幅向弯曲安全系数计 算方法和系统 (57)摘要 本发明公开了一种考虑撑条宽度的绕组幅 向弯曲安全系数计算方法和系统， 在构建的变压 器绕组导线的临界翘曲应力模型中考虑了变压 器撑条宽度的影 响， 使得变压器绕组导线的临界 翘曲应力的计算更加准确， 提高了短路电流作用 下变压器绕组幅向弯曲安全系数的准确性， 解决 了现有的短路电流作用下变压器绕组幅向弯曲 安全系数的计算方法计算得到的短路电流作用 下变压器绕组幅向弯曲安全系数并不准确， 与实 际值并不贴合， 难以准确对变压器绕组的幅向抗 短路能力进行评估的技 术问题。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115374564 A 2022.11.22 CN 115374564 A 1.一种考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算方法， 其特 征在于， 包括： 构建考虑撑条宽度的变压器绕组导线的临界翘曲应力模型， 变压器绕组导线的临界翘 曲应力模型为： 其中， σc为变压器绕组导线的临界翘曲应力， E( σ )为变压器绕组导线弹性模 量， k为等效 幅向宽度系 数， t为变压器绕组导线的幅向宽度， x为变压器绕组撑条一半宽度的弧长对应 的圆周角度， S为不含撑条宽度的相邻两根撑条之间的绕组弧长， N为变压器单个绕组的撑 条个数， R为变压器绕组的圆周等效半径； 根据变压器绕组导线的临界翘曲应力模型计算变压器绕组导线的临界翘曲应力； 对变压器绕组施加短路故障， 根据变压器绕组导线的临界翘曲应力 计算短路电流作用 下的变压器绕组幅向弯曲安全系数。 2.根据权利要求1所述的考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算方法， 其特征 在于， 根据变压器绕组导线的临界翘曲应力模型计算变压器绕组导线的临界翘曲应力， 包 括： 采用牛顿 ‑拉夫森迭代法对变压器绕组导线的临界翘曲应力模型进行求解， 当达到迭 代终止条件时， 输出变压器绕组导线的临界翘曲应力作为短路电流作用下变压器绕组导线 的临界翘曲应力。 3.根据权利要求2所述的考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算方法， 其特征 在于， 迭代终止条件为： 其中， 为第n+1次迭代时的变压器绕组导线的临 界翘曲应力， 为第n次迭代时的 变压器绕组导线的临界翘曲应力， ε为迭代 精度。 4.根据权利要求1所述的考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算方法， 其特征 在于， 变压器绕组导线弹性模量E( σ )的计算公式为： 其中， E0为变压器绕组材料应力 ‑应变曲线原点 处的斜率， γ、 σ0、 q为通过对变压器绕组 导线开展应力 ‑应变测试试验获得的拟合系数。 5.根据权利要求1 ‑4中任一项所述的考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算方 法， 其特征在于， 短路电流作用下的变压器绕组幅向弯曲安全系数的计算公式为： 其中， SF为短路电流下变压器绕组幅向弯曲安全系数， σtotal为短路电流下变压器绕组 导线受到的总应力。 6.根据权利要求5所述的考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算方法， 其特征 在于， 对变压器绕组施加短路故障， 根据变压器绕组导线的临界翘曲应力计算短路电流作 用下的变压器绕组幅向弯曲安全系数， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374564 A 2对变压器绕组施加短路故障， 获取短路电流作用下变压器绕组导线受到的环形压力； 根据短路电流作用下变压器绕组导线受到的环形压力， 计算短路电流下的变压器 绕组 环形应力； 根据短路电流下的变压器绕组环形应力， 计算短路电流下的变压器绕组导线应 变量； 根据短路电流下的变压器绕组导线应变量和变压器绕组导线绕制时的初始应变量， 计 算变压器绕组导线总应 变量； 根据变压器绕组导线总应 变量计算变压器绕组导线受到的总应力； 根据变压器绕组导线的临界翘曲应力和变压器绕组导线受到的总应力， 计算短路电流 作用下的变压器绕组幅向弯曲安全系数。 7.一种考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算系统， 其特 征在于， 包括： 模型构建模块， 用于构建考虑撑条宽度的变压器绕组导线的临界翘曲应力模型， 变压 器绕组导线的临界翘曲应力模型为： 其中， σc为变压器绕组导线的临界翘曲应力， E( σ )为变压器绕组导线弹性模 量， k为等效 幅向宽度系 数， t为变压器绕组导线的幅向宽度， x为变压器绕组撑条一半宽度的弧长对应 的圆周角度， S为不含撑条宽度的相邻两根撑条之间的绕组弧长， N为变压器单个绕组的撑 条个数， R为变压器绕组的圆周等效半径； 临界翘曲应力计算模块， 用于根据变压器绕组导线的临界翘曲应力模型计算变压器绕 组导线的临界翘曲应力； 绕组幅向弯曲安全系数计算模块， 用于对变压器绕组施加短路故障， 根据变压器绕组 导线的临界翘曲应力计算短路电流作用下的变压器绕组幅向弯曲安全系数。 8.根据权利要求7所述的考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算系统， 其特征 在于， 临界翘曲应力计算模块， 具体用于： 采用牛顿 ‑拉夫森迭代法对变压器绕组导线的临界翘曲应力模型进行求解， 当达到迭 代终止条件时， 输出变压器绕组导线的临界翘曲应力作为短路电流作用下变压器绕组导线 的临界翘曲应力。 9.根据权利要求8所述的考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算系统， 其特征 在于， 迭代终止条件为： 其中， 为第n+1次迭代时的变压器绕组导线的临界翘曲应力， 为第n次迭代时 的变压器绕组导线的临界翘曲应力， ε为迭代 精度。 10.根据权利要求7所述的考虑撑条宽度的变压器绕组幅向安全系数计算系统， 其特征 在于， 变压器绕组导线弹性模量E( σ )的计算公式为： 其中， E0为变压器绕组材料应力 ‑应变曲线原点 处的斜率， γ、 σ0、 q为通过对变压器绕组 导线开展应力 ‑应变测试试验获得的拟合系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374564 A 3