变压器绕组涡流损耗及温度分布工程算法研究

论文摘要

研究由于漏磁场引起的涡流损耗及其在变压器中造成的局部过热问题是变压器设计的难题。目前,变压器的单机容量随着电力系统的规模扩大而不断增大,上述问题就显得尤为重要。本文通过对箔式和油浸式电力变压器建立合理的简化计算模型,利用有限元方法,分析研究变压器在稳态运行时的漏磁场及涡流损耗的分布,并得到了对应参数的分布规律和一些具有工程应用价值的分析结论,为变压器负载损耗的准确计算提供了可靠的分析方法,也为变压器绕组热点温度分布的计算提供了基础数据。通过与实际产品测量结果比较表明,损耗计算方法与结果满足产品设计要求。目前电网上运行的电力变压器大部分为油浸式变压器。其中80%以上的油浸式变压器采用自然油循环冷却方式。采用自然油循环冷却方式的直接后果是铜油温差加大,变压器的热问题更加突出。本文基于变压器发热与冷却理论,根据所求得的绕组漏磁场及涡流损耗分布,推导并确定了自然冷却变压器绕组温度分布工程计算方法。在MF2D专用软件计算出各剖分单元涡流损耗的基础上,编写了绕组温度分布工程算法计算程序。通过产品的计算结果与热点温度测量或通用软件的比较,检验了计算程序及方法的合理性,为油浸式变压器绕组温度分布的合理计算和预防局部过热问题,提供了简单有效的分析方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 变压器绕组漏磁场和涡流损耗基本原理
• 2.1 电磁场的基本理论
• 2.1.1 麦克斯韦方程
• 2.1.2 时谐场下的偏微分方程
• 2.1.3 边界条件
• 2.2 有限元法的基本原理及计算步骤
• 2.3 工程中变压器绕组涡流损耗的计算
• 2.3.1 变压器绕组涡流损耗传统计算方法
• 2.3.2 有限元法计算变压器绕组涡流损耗
• 2.4 本章小结
• 第3章 变压器绕组涡流损耗的应用研究
• 3.1 MF2D 专用软件介绍
• 3.2 箔式变压器涡流损耗计算结果分析
• 3.2.1 箔式变压器计算模型和漏磁场分布
• 3.2.2 箔式变压器短路阻抗及导体涡流分布
• 3.2.3 箔式变压器绕组各层损耗及负载损耗
• 3.3 油浸式变压器涡流损耗计算结果分析
• 3.3.1 油浸式变压器计算模型和漏磁场分布
• 3.3.2 油浸式变压器涡流损耗分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 变压器绕组热点温度分布工程算法研究
• 4.1 变压器发热与冷却的理论分析
• 4.1.1 变压器的发热过程
• 4.1.2 变压器散热形式的分析
• 4.1.3 变压器冷却方式
• 4.2 油浸式变压器绕组温度分布的计算
• 4.2.1 绕组对油平均温升计算
• 4.2.2 油平均温度及油顶层温度计算
• 4.3 工程算法计算绕组温度分布的实例分析
• 4.3.1 SS-240000/220 油浸式变压器温度分布计算和分析
• 4.3.2 SFZ11-120000/220 油浸式变压器温度分布计算和分析
• 4.4 变压器绕组温度分布工程算法的验证分析
• 4.4.1 SS-240000/220 产品实测值与计算结果的比较
• 4.4.2 利用FLUENT 软件对工程算法结果的校验分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 论文摘要