变压器漏磁场及箱体涡流损耗计算

随着电力变压器单台容量的增加,漏磁场及其在油箱和结构件中引起的杂散损耗明显增加。变压器结构件的复杂和不规则性导致杂散损耗在元件中分布很不均匀,这种不均匀会引起结构件的局部过热,出现故障,从而降低变压器的运行可靠性。控制杂散损耗和热点温升将是保证变压器性能的重要手段。而杂散损耗中绝大部分来自箱体涡流损耗。因此,深入、准确地研究变压器漏磁场及箱体涡流损耗具有重要的工程意义。 本文以实际大容量变压器模型为背景,针对其复杂模型,经过合理简化,以软件ANSYS/Emag为计算工具,建立了变压器二维、三维漏磁场及漏抗计算模型,计算了几种典型变压器的漏磁场和漏电抗,通过比较二维轴对称与三维模型的计算结果,并通过与实测值的比较,得到结论:利用变压器在空间结构上的轴对称性,用二维轴对称模型模拟实际结构进行漏抗计算是可行的,可以满足工程精度要求,且二维求解的工作量要远远小于三维求解。 建立了三维箱体涡流计算模型(模型一)。该模型将箱壳视为单层钢板,忽略了一些加强角铁等加强件。变压器箱体为铁磁材料,且其厚度大于电磁场的透入深度,因此用有限元法进行计算时要注意在厚度方向上的单元层数,应对箱体厚度进行多层剖分才能保证计算结果的准确性。从利用软件ANSYS/Emag对典型变压器的计算结果可看到,大容量变压器涡流损耗非常大,且在油箱中的分布很不均匀。 为降低涡流损耗,在模型一的基础上,建立了带屏蔽的箱体计算模型(模型二)。通过改变屏蔽材料,分别研究了电磁屏蔽和磁屏蔽的屏壁原理和效能,并比较了不同厚度屏蔽板的屏蔽效果并得出一些有意义的结论。 本文是有限元法在实际工程中的应用。通过本文的工作,得出一些结论和启示,对工程技术人员具有一定的指导意义。