800KVA深海变压器漏磁场及温度场分析

摘要

变压器是电网中至关重要的电力设备，保障电力系统的安全可靠运转。随着海洋石油开采的需求增大，海洋石油开采对电力需求越来越大，使用于深海的变压器应运而生。变压器的漏磁场和热性能对变压器的安全使用影响巨大，故对深海变压器进行漏磁场和温度场研究具有非常重要的意义。本文以800KVA深海变压器为研究对象。 首先，建立变压器Pro/E模型，利用变压器结构的对称性，运用ANSYS有限元计算软件建立二维二分之一模型，求解得出深海变压器二维漏磁场磁力线的具体走势，并对其进行分析。加入三维漏磁场分析，在满足分析要求的前提下，合理简化三维分析模型，求出三维漏磁场磁力线分布情况，与二维结果进行对比，并验证二维漏磁场求解的准确性。 其次，利用ANSYS有限元计算软件建立二维二分之一模型，计算得出绕组的损耗值，得出绕组损耗的具体分布，对损耗在铁芯、低压内绕组、低压外绕组、高压内绕组和高压外绕组的分布进行分析。建立三维模型，对绕组损耗进行求解，与二维结果进行对比，并验证二维损耗求解结果的准确性。 最后在漏磁分析和损耗求解的基础上，基于CFDesign软件建立深海变压器温度场分析有限元模型。综合考虑环境温度、海水流速、海洋环境和变压器散热结构等因素，设置十二种计算工况。以绕组损耗分析的结果为热源输入，并对变压器温度场的分析参数进行处理，添加边界条件、划分网格对不同工况下的深海变压器进行温度场的求解，分别对整体温度、采样点温度、热点温度、油流速度和油密度等进行统计与分析，考察变压器局部温升是否满足设计要求，得出现有深海变压器的设计和材料选择基本满足设计要求，即油面温升低于68K，热点温升低于78K。综合分析，总结环境温度、海水流速、变压器散热外壳对变压器温度分布和散热的影响。 对深海变压器现有结构和散热条件进行研究分析与评价，评价变压器的工作性能，总结出影响变压器热性能的因素，指导深海变压器的设计、制造及使用。

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