干式变压器漏磁场及温度场分布的研究

论文摘要

环氧树脂浇注箔式绕组干式变压器具有防火、防潮、可以深入负荷中心的优点,同时又有安匝分布均衡抗短路能力强的特点,而被广泛的应用于电力系统。但同油浸变压器相比由于散热媒质为空气,导致它的散热性能较差,使得变压器绕组内部温度分布不均而影响变压器的运行寿命,因此对干式变压器温度场分布的准确计算,将对干式变压器的热设计和运行寿命起到十分关键的作用。本文建立了箔式绕组干式变压器的模型,根据变压器的结构模型,结合磁场理论,采用有限元法建立了箔式绕组干式变压器的漏磁场数学模型,用此模型模拟了变压器在似稳场下的漏磁分布,并计算了变压器的横向和纵向漏磁密,根据计算的磁密计算出变压器绕组的涡流损耗。从而得到了变压器绕组的涡流分布,计算出绕组附加损耗及总损耗。在计算出绕组的整体损耗后,根据传热学和流体力学原理,建立二维流体场和温度场的有限元方程,将计算出的损耗作为热源加载到变压器绕组上,采用流固耦合的方法,使流体参数和温度参数交叉运算,得到变压器绕组的温度分布。同时得到热点位置和最热点温度。本文将理论原理和实测结果与模拟计算的漏磁场、涡流损耗和温度分布进行比较,证明本文所得计算结果比较接近实测情况、采用的方法可行,可为变压器的热设计和热点预测提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外的研究状况
• 1.3 箔式绕组干式变压器的特点
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 课题研究的目的及意义
• 第2章 变压器漏磁场分析与仿真
• 2.1 电磁场基本理论
• 2.2 磁场的计算方法
• 2.2.1 矢量位、标量位的引入
• 2.2.2 似稳电磁场中A- φ 法的数学模型
• 2.3 变压器漏磁场的产生
• 2.4 变压器漏磁场的效应
• 2.5 箔式绕组变压器漏磁场的仿真计算
• 2.5.1 箔式绕组变压器的技术特性
• 2.5.2 场域模型的建立
• 2.5.3 有限元模型的加载
• 2.5.4 漏磁场的计算与分析
• 2.5.5 变压器的纵向漏磁分布
• 2.5.6 变压器的横向漏磁分布
• 2.6 本章小结
• 第3章 变压器绕组的涡流损耗
• 3.1 变压器绕组涡流损耗
• 3.2 变压器绕组涡流损耗的理论计算
• 3.2.1 漏磁场产生的附加损耗
• 3.2.2 变压器绕组纵向涡流损耗
• 3.2.3 变压器绕组横向涡流损耗
• 3.3 变压器绕组涡流损耗的有限元计算
• 3.4 绕组涡流损耗的数值计算与分析
• 3.4.1 箔式绕组涡流分布
• 3.4.2 绕组涡流损耗的计算与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 变压器绕组的稳态温升
• 4.1 绕组的热源
• 4.2 绕组的散热
• 4.2.1 热传导
• 4.2.2 对流散热
• 4.2.3 辐射换热
• 4.3 变压器的温升
• 4.4 流场和温度场计算的有限元方法
• 4.4.1 流场和温度场边界条件处理和加载
• 4.4.2 流场和温度场的有限元方程
• 4.5 绕组稳态温度场计算结果
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢