基于有限元法的大型電力變壓器不同分接下短路工況的漏磁場的智能計算

王雄博

摘要：本文以實例26000kVA/110kV變壓器，對不同分接的短路工況下變壓器漏磁場進行了仿真計算。

關鍵詞：漏磁場;變壓器;有限元分析

中圖分類號：TM411 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0233-02

0 引言

電力變壓器外部短路時，短路電流瞬間發生突變，漏磁場會急劇增大。危及變壓器的穩定運行。文獻[1]對變壓器內部的磁場分布進行分析。文獻[2]開發用于計算短路電動力的人機界面并計算了漏磁場、靜態力與軸向動態力、位移。文獻[3]采用ANSYS軟件，運用電磁場理論和有限元法，對變壓器漏磁場進行了系統的研究。文獻[4]對多臺特高壓自耦變壓器漏磁場進行詳盡的分析與計算，并討論磁屏蔽的影響。文獻[5]通過二維、三維模型計算變壓器漏磁場并對繞組溫度場進行分析。

本文以一臺實例26000kVA/110kV變壓器，對比分析變壓器在額定分接，最大分接，最小分接三種不同情況下變壓器內部的漏磁分布情況。

1 變壓器仿真模型的建立

本文中選用的變壓器為26000kVA/110kV的三相油浸式雙繞組變壓器，變壓器主要參數如表1所示。

2 漏磁場的計算方法

電力變壓器的漏磁通主要流通路徑為高低壓繞組所在空間及高低壓繞組之間的主漏磁空道，主漏磁空道上最大漏磁密公式為：

（1）

式中，IN為安匝數;Hx為繞組的平均電抗高度，Bm為漏磁密度，T。

每個各線餅的向量磁矢位，并由式可求得漏磁密度：

（2）

因此，變壓器的內部軸向漏磁是：

（3）

輻向漏磁密為：

（4）

3 仿真分析

應用有限元軟件，得到變壓器二次側出口發生三相短路時，不同分接情況下的變壓器的漏磁分布，如圖1、2、3所示。

圖1、2、3為短路后t=0.01s時，不同分接情況下變壓器漏磁場的分布情況。比較上述三種漏磁通曲線，可以發現變壓器的漏磁通大小與其分接條件密切相關，額定分接1.2T，最大分接1.13T，最小分接1.34T。

4 結語

在最小分接的情況下，由于短路電流較大，磁密的最大值是額定分接下的1.1倍。故在最小分接的情況下，變壓器的發熱、溫升、短路力，以及繞組的穩定性問題更為嚴重。

參考文獻

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Intelligent Calculation of? Leakage Magnetic Field of? Large-scale Power Transformer on Different Taps Under Short-Circuit Condition Based on Finite Element Method

WANG Xiong-bo

（Jilin Institute of? Chemical Technology，College of? Information and Control Engineering， Jilin? Jilin? 132000）

Abstract：This paper reasonably taking 26000kVA/110kV transformer as an example，the leakage magnetic field of transformer is calculated on different taps under short-circuit condition.

Key words：leakage magnetic field;large-scale transformer;finite element analysis