特殊结构变压器主磁场研究

【摘要】：受铁路和公路运输条件的限制，大型电力变压器的体积不可能无限制加大，为此需要采用挤压上下铁轭或分解变压器铁心等方式改变变压器结构。但铁心结构的改变将引起磁场分布紊乱、励磁电流不确定等问题。本文以解体变压器、压轭变压器这两种特殊结构变压器为研究对象，基于场路耦合有限元方法，对单相三柱压轭变压器和三相五柱解体变压器进行了二维、三维磁场仿真研究，讨论了磁场分布和励磁电流的波形变化。本文主要研究内容包括： 首先，在了解特殊结构变压器的结构特点与运行情况基础上，对电力变压器电磁场计算方法及产品设计的国内外发展现状进行了综述分析。研究了场路耦合有限元分析的基本原理和方法，掌握了在商用软件中实施场路耦合计算的方法及过程。 其次，完成了一台DSP-241000kVA/500kV单相三柱压轭变压器空载运行实验的仿真分析。以商用软件为计算平台，依次建立了该变压器二维、三维仿真模型及外电路模型，应用瞬态场求解模块计算了主磁场分布及励磁电流的大小。通过对磁链及安匝数计算结果的分析，验证了磁场计算结果的可靠性。 最后，完成了一台OSFPS9-360000kVA/330kV三相五柱解体变压器主磁场分析。鉴于模型结构的复杂性，首先对该变压器进行了二维场路耦合分析，讨论了铁心解体处空气隙周围磁场的变化情况。在二维分析基础上，又建立了三维求解模型并进行了瞬态有限元分析，得到了铁心磁场分布和空载电流波形。为解决因时间常数过大导致计算时间过长的问题，讨论了不同的激励电压相位对计算效率的影响。