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电力变压器结构件损耗与局部过热分析

曹矾  
【摘要】:电工设备中的杂散损耗问题,对实验研究和数值仿真而言都是一个复杂的经典难题。以大型电力变压器为例,杂散损耗是变压器漏磁场在导电实体或叠片构件中感应产生的。杂散损耗分布、发热点位置和屏蔽效应成为变压器研发、设计中的三个重要问题。变压器容量的增大,将引起漏磁场增大,涡流损耗随之增大,由此引起的局部过热问题也就越突出。因此对于涡流损耗的分析研究至关重要。 本文首先介绍了电力变压器磁场与温升问题研究的国内外发展状况,并论述了电力变压器涡流场以及温度场计算的意义和目的。同时针对本课题遇到的困难给出了相应的解决办法以及简化计算的假设。应用商用软件ANSYS中三维正弦稳态有限元分析模块,利用有限元的基本理论结合磁导率分区赋值法对电力变压器进行了漏磁场以及温度场的仿真分析。首先建立电力变压器三维有限元分析模型进行磁场分析,对电力变压器的三维漏磁场进行准确的计算,得出变压器内部各结构件的磁感应强度分布及涡流密度分布,再分别从铁心柱附加损耗与最小级结构的关系,油箱附加损耗与磁屏蔽、电磁屏蔽结构的关系,夹件、拉板附加损耗与其结构的关系,这几方面讨论了减小各结构件漏磁场和涡流损耗以及降低局部过热的方法。 在计算变压器各结构件涡流损耗的基础上,将涡流损耗值以生热率的形式作为载荷施加到温度场中,进行磁场与温度场的耦合,仿真分析得出漏磁场所产生的热量在变压器内部的温度分布情况,分析易产生发热点的位置。


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