本文關(guān)鍵詞：油浸式三相電力變壓器電磁場(chǎng)及溫度場(chǎng)的瞬態(tài)仿真分析

  更多相關(guān)文章： 變壓器 電磁場(chǎng) 損耗 極值溫度

【摘要】：本文研究模擬S7-10kV級(jí)以下，額定容量為630kVA的三相油浸式電力變壓器在瞬態(tài)啟動(dòng)過程中鐵芯與繞組在各相峰值時(shí)刻電磁場(chǎng)的分布狀態(tài)以及其所產(chǎn)生的損耗作為內(nèi)熱源，來模擬鐵芯與繞組溫度場(chǎng)的分布情況。目前國內(nèi)外學(xué)者只針對(duì)變壓器電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)來單獨(dú)進(jìn)行研究，或是只給定繞組電流密度來模擬變壓器的溫升情況。本文通過對(duì)模擬電力變壓器正常運(yùn)行過程中產(chǎn)生的損耗來轉(zhuǎn)化為變壓器的內(nèi)熱源，從而分析其溫度場(chǎng)的分布情況，這樣可以更準(zhǔn)確的與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相校核，從而探索出影響變壓器溫升值的根本因素。 本文通過ANSYS Workbench14.0有限元分析軟件中的ANSOFT Maxwelll和Transient Thermal模塊來分別模擬變壓器鐵芯與繞組在各相峰值時(shí)刻的電磁場(chǎng)分布情況與溫度場(chǎng)分布情況。首先對(duì)變壓器分別進(jìn)行空載、負(fù)載系數(shù)為0.5、負(fù)載系數(shù)為1三種不同負(fù)載運(yùn)行工況下的電磁場(chǎng)模擬，分析其瞬態(tài)啟動(dòng)過程中產(chǎn)生的感生電壓、負(fù)載電流波形的變化，并研究鐵芯與繞組在各相峰值時(shí)刻的磁感應(yīng)分布（B）特性、磁場(chǎng)分布（H）特性、電流密度分布（J）特性等。然后將結(jié)果集成到Transient Thermal模塊來計(jì)算鐵芯與繞組的損耗，并模擬其溫度場(chǎng)從瞬態(tài)到穩(wěn)態(tài)過程的分布情況，以及鐵芯與繞組最大溫差值的變化特性。 通過分別對(duì)變壓器在空載、負(fù)載系數(shù)為0.5、負(fù)載系數(shù)為1工況下進(jìn)行電磁場(chǎng)模擬，結(jié)果表明三相中一次側(cè)電壓與對(duì)應(yīng)二次側(cè)感生電壓值之比為25：1；在空載工況和負(fù)載系數(shù)為1工況下的兩次模擬結(jié)果顯示，空載電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于初級(jí)額定電流的5%～8%；空載工況下會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流現(xiàn)象其最高電流可達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流的6～8倍，而大容量變壓器可達(dá)到幾十倍以上。通過以上結(jié)論可知模擬的結(jié)果符合實(shí)際情況，滿足變壓器仿真要求。 模擬分析鐵芯和繞組在各相峰值時(shí)刻的電磁場(chǎng)分布情況，中間B相的磁場(chǎng)強(qiáng)度相較于A、C兩相變化范圍小，繞組的磁場(chǎng)矢量變化形式整體呈錐形分布，，最大磁場(chǎng)強(qiáng)度出現(xiàn)在鐵芯橫向與縱向交匯處；隨著負(fù)載系數(shù)的增大，繞組的磁場(chǎng)強(qiáng)度隨之成倍數(shù)增加；三種工況下鐵芯各相的磁感應(yīng)分布均勻，隨著負(fù)載系數(shù)的變化，鐵芯表面的磁感應(yīng)均值和最大值變化不大，負(fù)載系數(shù)對(duì)鐵芯表面磁感應(yīng)強(qiáng)度沒有影響。 鐵芯損耗與負(fù)載系數(shù)的大小無關(guān)，但隨著變壓器負(fù)載系數(shù)的增大，鐵芯溫度隨之升高。其原因是由于負(fù)載系數(shù)增大后繞組的溫度急劇上升，產(chǎn)生的熱量通過變壓器油快速傳遞到鐵芯，從而使其溫度隨時(shí)間呈非線性上升；次級(jí)繞組總體溫度大于初級(jí)繞組，這是由于次級(jí)繞組損耗密度大于初級(jí)，因此次級(jí)繞組發(fā)熱量將大于初級(jí)繞組。另一部分原因是由于次級(jí)繞組在初級(jí)繞組內(nèi)側(cè)，與其接觸的變壓器油流通性較差，次級(jí)繞組的散熱效果不如初級(jí)繞組；隨繞組負(fù)載系數(shù)的增大，整體繞組表面溫度升高，穩(wěn)態(tài)下其最大最小溫差值將隨之增大。 通過以上分析可知變壓器產(chǎn)熱的根本原因在于鐵芯與繞組的損耗，可以通過減小電流密度來控制損耗程度從而降低內(nèi)部最大溫度；另一方面可以提高變壓器冷卻效率來降低其最大溫度。本文的研究為變壓器設(shè)計(jì)人員提供了可靠的參考依據(jù)，同時(shí)為進(jìn)一步改善變壓器散熱冷卻措施奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：變壓器 電磁場(chǎng) 損耗 極值溫度
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM411.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 引言13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 油浸式電力變壓器工作損耗及發(fā)熱散熱原理19-29
• 2.1 油浸式電力變壓器發(fā)熱分析19-21
• 2.1.1 變壓器內(nèi)部熱源19-20
• 2.1.2 變壓器散熱冷卻過程20-21
• 2.2 油浸式電力變壓器運(yùn)行損耗21-24
• 2.2.1 空載損耗21-22
• 2.2.2 負(fù)載損耗22-24
• 2.3 油浸式電力變壓器內(nèi)部換熱分析24-26
• 2.3.1 熱傳導(dǎo)24-25
• 2.3.2 對(duì)流換熱25-26
• 2.3.3 輻射換熱26
• 2.4 油浸式電力變壓器允許溫度限值26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 電磁場(chǎng)及熱場(chǎng)數(shù)值仿真理論基礎(chǔ)29-39
• 3.1 有限元法29
• 3.2 電磁場(chǎng)數(shù)值仿真理論基礎(chǔ)29-31
• 3.2.1 麥克斯韋方程組29-30
• 3.2.2 電磁場(chǎng)邊界條件30-31
• 3.3 電磁場(chǎng)及熱場(chǎng)數(shù)值仿真理論基礎(chǔ)31-34
• 3.3.1 連續(xù)性方程31-32
• 3.3.2 動(dòng)量方程32-34
• 3.3.3 能量方程34
• 3.4 ANSYS Workbench 軟件分析概述34-36
• 3.4.1 Workbench 14.0 軟件概述34-35
• 3.4.2 Ansoft Maxwell 電磁場(chǎng)分析軟件概述35-36
• 3.4.3 Thermal Transient 熱模擬分析軟件概述36
• 3.5 本章小結(jié)36-39
• 第4章 變壓器電磁仿真計(jì)算分析39-73
• 4.1 模型建立及參數(shù)條件39-44
• 4.1.1 物理模型建立39-41
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分41-42
• 4.1.3 模型材料及激勵(lì)條件設(shè)定42-44
• 4.2 不同負(fù)載系數(shù)下電壓與電流分析44-53
• 4.2.1 不同負(fù)載系數(shù)下的三相感生電壓44-47
• 4.2.2 不同負(fù)載系數(shù)下的三相負(fù)載電流47-51
• 4.2.3 勵(lì)磁涌流現(xiàn)象分析51-53
• 4.3 不同負(fù)載系數(shù)下電磁場(chǎng)分布狀況53-71
• 4.3.1 各相峰值時(shí)刻磁場(chǎng)強(qiáng)度分布（H）53-61
• 4.3.2 各相峰值時(shí)刻磁感應(yīng)分布（B）61-65
• 4.3.3 各相峰值時(shí)刻繞組電流密度分布（J）65-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第5章 變壓器溫度場(chǎng)仿真計(jì)算分析73-87
• 5.1 模型建立及邊界條件73-75
• 5.1.1 物理模型及網(wǎng)格劃分73-74
• 5.1.2 物性參數(shù)及邊界條件設(shè)置74-75
• 5.2 不同負(fù)載工況下鐵芯及繞組損耗分析75-77
• 5.2.1 鐵芯損耗分析75-76
• 5.2.2 繞組損耗分析76-77
• 5.3. 不同負(fù)載系數(shù)下溫度場(chǎng)分布77-85
• 5.3.1 鐵芯溫度場(chǎng)分布78-80
• 5.3.2 繞組溫度場(chǎng)分布80-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 第6章 結(jié)論與展望87-91
• 6.1 結(jié)論87-89
• 6.2 工作展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 作者簡介及科研成果95-97
• 致謝97

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張安紅,劉軍;180MVA/220kV電力變壓器負(fù)載損耗超標(biāo)分析[J];變壓器;2004年08期

2 馬玉秋;張業(yè)輝;耿久紅;;降低變壓器空載損耗的新方法[J];變壓器;2007年05期

3 王秀春;陶軍普;;大型自然油循環(huán)導(dǎo)向冷卻變壓器溫度場(chǎng)研究[J];變壓器;2008年07期

4 溫波;劉爽;馮加奇;陳玉紅;;油浸式電力變壓器繞組溫度場(chǎng)的二維仿真分析[J];變壓器;2009年09期

5 包博;劉鵬;王闖;謝天喜;李靖;李旭;;大型電力變壓器磁場(chǎng)分布及渦流損耗優(yōu)化研究[J];變壓器;2012年03期

6 徐耀明;變壓器漏磁場(chǎng)的研究與電抗壓降的計(jì)算[J];變壓器;1997年04期

7 王秀蓮;強(qiáng)油導(dǎo)向冷卻變壓器線餅傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究[J];變壓器;1998年10期

8 陳偉根;趙濤;江淘莎;孫才新;;改進(jìn)的變壓器繞組熱點(diǎn)溫度估算方法[J];高壓電器;2009年01期

9 王建民,周文濤;大型電力變壓器漏磁場(chǎng)及附加損耗的研究[J];華北電力大學(xué)學(xué)報(bào);1997年01期

10 張強(qiáng),姚壽廣,馬哲樹;干式變壓器繞組溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算與分析[J];華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年03期

本文編號(hào)：659006