电力变压器端部绝缘结构参数化设计及电场分析

摘要

电力变压器是电力系统中重要的电气设备，其故障绝大多数由于绝缘结构遭到损坏而引起。电力变压器绝缘结构设计的合理性很大程度上决定了变压器的安全可靠运行和使用寿命。为了合理的进行绝缘结构设计，使其具有一定的绝缘裕度，必须了解绝缘结构中的电场分布、最大场强值及其出现位置，所以有必要对变压器的关键区域进行电场分析。
　　 本文以一台型号为SFSZ11-63000/220的三绕组电力变压器为例，利用VB编程语言及三维机械设计软件Pro/E完成了变压器端部绝缘结构的参数化建模，并能够将模型导入到有限元分析软件Ansoft中进行电场分析
　　 在电场分析方面，本文利用Ansoft软件分别对变压器绕组端部、高压上夹件肢板区域及套管均压球区域进行了电场的三维分析。通过对绕组端部电场不同区域的详细分析，得到电场最大值及其出现位置，为绝缘结构设计提供了依据。
　　 在高压上夹件肢板区域电场分析方面，本文给出了肢板区域的电场分布，通过比较二维和三维分析结果，说明在不对称结构中，二维分析方法只能考虑到平面上的电极，应用二维分析方法不能获得准确的分析结果。并在电场分析基础上，讨论了高压引线布置方式对肢板表面电场的影响，提出了在肢板表面覆盖绝缘层的方法来降低场强，通过对不同绝缘层厚度的分析，对该区域绝缘结构进行了改进，为超高压电力变压器绝缘结构设计提供了方法和依据。
　　 本文最后对套管均压球区域电场进行了详细分析，讨论了均压球圆角半径及升高座直径对电场强度最大值的影响，并在满足绝缘要求的前提下，从变压器制造成本上考虑，对该处绝缘结构进行了优化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 电力变压器的发展及电场分析的意义

1．2 计算机辅助设计在变压器设计中的研究现状

1．2．1 国内外变压器CAD技术的研究现状

1．2．2 国内外变压器电场计算的研究现状

1．3 课题来源及研究内容

1．4 课题研究的目的及意义

第2章 电力变压器端部绝缘结构参数化设计

2．1 参数化设计

2．2 Pro／E及其二次开发

2．3 Pro／E用于变压器设计的优势

2．4 变压器端部绝缘结构参数化建模系统的设计

2．4．1 变压器绕组端部结构简介

2．4．2 静电环的参数化设计

2．4．3 角环的参数化设计

2．4．4 端圈的参数化设计

2．4．5 简化铁心的参数化设计

2．4．6 变压器装配

2．5 本章小结

第3章 变压器绕组端部电场三维有限元分析

3．1 有限元分析方法及电场分析原理

3．1．1 有限元分析基本过程

3．1．2 泊松方程和拉普拉斯方程

3．1．3 电场中的边界条件

3．1．4 Ansoft有限元软件

3．1．5 Ansoft与Pro／E的通信

3．2 变压器绕组端部电场三维分析

3．2．1 变压器的主要参数

3．2．2 电场分析模型的建立

3．2．3 端部电场有限元分析过程

3．3 本章小结

第4章 高压上夹件及引线区域电场分析

4．1 高压上夹件肢板区域电场分析

4．1．1 肢板区域电场三维分析

4．1．2 肢板区域电场二维分析

4．1．3 高压引线位置对肢板表面电场的影响

4．1．4 肢板区域绝缘结构的改进

4．2 高压套管均压球区域电场分析及其绝缘结构优化

4．2．1 高压套管均压球区域电场分析

4．2．2 高压套管均压球绝缘结构优化设计

4．3 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