连接片连接变压器低压铜排与水冷端子的方法

摘要

本发明公开了一种大型变压器低压铜排连接片和水冷端子连接的方法，变压器低压铜排与水冷端子通过两连接片连接，本方法通过对两连接片在电路中所受电磁力的计算，得到大型变压器额定功率情况下，变压器低压铜排与水冷端子的连接方法，并确定两连接片的几何尺寸和两连接片的间距；确保变压器的正常运行，有效解决了在变压器发生低压输出短路或短时工作短路时连接片产生疲劳断裂的问题。

主权项

1、一种连接片连接变压器低压铜排与水冷端子的方法，包括变压器低压铜排、两个连接片和水冷端子，其特征在于：所述方法包括如下步骤，步骤一、所述两个连接片连接于所述水冷端子，两个连接片形成第一电流支路和第二电流支路，根据流过每个水冷子端子的电流，通过下式计算流过每个连接片的电流，I₁＝I₂＝I/2式中I₁和I₂分别是流过第一电流支路和第二电流支路的电流，I是流过每个水冷子端子的电流；步骤二、根据流过连接片的电流计算连接片的几何尺寸及它们之间的相互距离，由电磁感应原理可知连接片第一电流支路电流I₁在离它距离为r处引起的磁感应强度为：$B=\int \mathrm{dB}=\frac{{\mu }_0}{4\pi }{\int }_{l_1}\frac{I_1{\mathrm{dl}}_1\times r^0}{r^2}---\left(1\right)$式中：B为磁感应强度，l₁为第一电流支路导体长度，r⁰为从元电流I₁dl₁指向r处的单位向量，μ₀为真空的磁导率，其值为4π×10^-7亨利/米，则第二电流支路I₂所受的电磁力为：$f=I_2{\int }_{l_2}{\mathrm{dl}}_2\times B---\left(2\right)$式中：l₂为第二电流支路导体长度，对于第一电流支路和第二电流支路的无限长导电排，可由上述式(1)和式(2)推导出所述连接片单位长度的电磁力为：$F_{12}=F_{21}=\frac{{\mu }_0{I}_1{I}_2}{2\pi D^2}[2D{\mathrm{tg}}^{-1}\frac{D}{b}-b\ln \frac{b^2+D^2}{b^2}]---\left(3\right)$式中：F₁₂为第二电流支路电流对第一电流支路电流的吸引力，F₂₁为第一电流支路电流对第二电流支路电流的吸引力，b为第一电流支路和第二电流支路连接片的中心间距，D为连接片宽度，上述(3)式可改写为$F_{12}=F_{21}=\frac{{\mu }_0{I}_1{I}_2}{2\pi D}[2{\mathrm{tg}}^{-1}\frac{D}{b}-\frac{b}{D}\ln \frac{b^2+D^2}{b^2}]=\frac{{\mu }_0{I}_1{I}_2}{2\mathrm{\pi D}}f\left(\frac{D}{b}\right)---\left(4\right)$其中$f\left(\frac{d}{b}\right)=2{\mathrm{tg}}^{-1}\frac{D}{b}-\frac{b}{D}\ln [1+{\left(\frac{D}{b}\right)}^2]---\left(5\right)$由式(5)可知，越小，则两电流支路间的吸引力F₁₂和F₂₁越小，在连接片宽度D为定值的情况下，加大两连接片的中心间距，可减小两连接片间相互作用的电磁力；步骤三、根据所确定的连接片宽度D和两连接片的中心间距b，在变压器额定功率的情况下，确定两连接片间单位长度的最大电磁力，设连接片中部未固化部分的长度为L，在第一电流支路和第二电流支路的连接片流过额定电流时，若K为变压器的短路电流稳定值倍数，K_F为冲击短路电流系数，则连接片单位长度的最大电磁力为$F=F_{12}{\mathrm{LK}}_F^2{K}^2---\left(6\right)$步骤四、根据计算所得的两连接片间单位长度的电磁力F₁₂、F₂₁和两连接片间单位长度的最大电磁力F可知，为确保变压器在发生出口短路或短时工作短路时连接片不会因受电磁力而产生疲劳断裂，需要控制最大电磁力F的值，且根据算式(5)和算式(6)确定两连接片的D、b和L参数。