电力变压器漏磁场及箱体涡流损耗的有限元分析

变压器金属结构件的复杂和不规则性导致涡流损耗在其中的分布很不均匀,若设计不当极易引起局部过热,从而降低变压器的运行可靠性。变压器结构件的涡流损耗绝大部分来自于箱体,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。 本文所研究的问题属于似稳交变电磁场问题,因此,首先介绍了似稳交变电磁场理论以及分析该电磁场问题所用到的有限元法,分析了变压器绕组漏磁场产生的原因及其效应。然后以实际电力变压器模型为背景,经过合理简化,以软件Ansoft/Maxwell3D为计算工具,建立了变压器箱体涡流损耗的计算模型,定义为模型一。针对铁磁材料低透入深度情况下引起的有限元法无法实现合理网格剖分的困难,在分析了变压器箱体结构特性和涡流特性的基础上,对箱体采用表面阻抗法,妥善地解决了这一问题。在变压器箱体三维涡流场分析的基础上,计算了变压器箱体的涡流损耗,并对结果进行了分析验证,表明数值计算结果满足工程应用的精度要求。 为了降低箱体涡流损耗,在三维涡流场分析的基础上,分别建立了箱壁电磁屏蔽模型和磁屏蔽模型,定义为模型二和模型三。通过对箱壁采取屏蔽方式,有效的降低了箱壁上的涡流损耗,同时对两种屏蔽方式的屏蔽效果进行了对比分析,得出了可供实用的建议。 为了防止变压器三相载流引线在穿过油箱顶盖时,由于涡流损耗集中而引起的局部过热,建立了三相载流引线穿过油箱盖时的三维涡流场计算模型,定义为模型四。通过对三个计算方案的涡流场分布、损耗及过热的计算与分析,得出了一些可用于指导工程实践的结论。