电力变压器涡流损耗和温升的计算与分析

摘要

电力变压器的涡流损耗及其在电力变压器中造成的局部过热问题是电力变压器设计计算中的一个关键问题。电力变压器的容量越大，漏磁场就越强，涡流损耗也就越大，以及由涡流损耗造成的局部过热问题也就越突出。因此，如何解决这一问题就显得至关重要。 文中首先介绍了电力变压器涡流损耗与温升计算的意义和目的，并论述了电力变压器漏磁场、温度场问题的国内外研究概况。本文应用电力变压器和有限元的基本理论，使用大型通用有限元分析软件Ansys对变压器的磁场和温度场进行分析与计算。首先建立电力变压器三维分析模型，对电力变压器的三维漏磁场进行准确的计算，得出了绕组及结构件上的磁感应强度分布，并对绕组中的轴向漏磁场及辐向漏磁场进行了分析对比。在此基础上计算了由变压器漏磁场引起的结构件涡流损耗，并把计算结果与实验数据进行了比较，结果基本吻合，说明了计算结果的正确性及用Ansys软件仿真分析的可行性。根据磁场分析的结果给出了减小各结构件漏磁场和涡流损耗的方法，分析了在油箱壁上安装电磁屏蔽和对拉板开槽的作用。 在计算出绕组及结构件中涡流损耗的基础上，对电力变压器进行了磁—流—热耦合场分析，采用间接耦合的方法将磁场得出的焦耳热作为流场分析的载荷，使流场与温度场进行耦合，得出绕组及结构件上的温度场分布。应用相关理论对所得结果进行了分析以及提出了降低温度的方法。论文最后使用VB语言编制了变压器磁场、温度场分析的仿真软件界面，实现了参数化建模，加载，并可以从结果数据库中提出结果数据。

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英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究的背景

1.2课题的国内外研究现状与趋势

1.3课题研究内容

1.4本课题的难点及所需解决的关键问题

2变压器磁场及涡流损耗分析

2.1场域数值分析的方法与ANSYS的应用

2.2 ANSYS求解电力变压器的基本过程

2.2.1场域模型的建立

2.2.2载荷及边界条件

2.2.3网格剖分

2.2.4磁场结果分析

2.3有限元法计算涡流损耗

2.4减小结构件涡流损耗的方法

2.5 ANSYS计算结果与实验数据的比较

3变压器温度场分析

3.1变压器的散热分析及温升计算

3.1.1各部件的散热分析

3.1.2三种基本传热方式

3.2变压器磁—流—热耦合场分析

3.2.1变压器耦合分析的边界条件处理和模型加载

3.2.2磁—流—热耦合场结果分析

3.2.3 ANSYS计算结果与理论计算的比较

4变压器磁场和温度场计算分析软件

4.1软件程序流程

4.2软件界面介绍

4.3软件应用实例

5结论

参考文献

在学研究成果

致 谢