电力变压器中不同叠积型式磁屏蔽性能研究

摘要

在大型变压器中，为了防止漏磁进入普通钢材质的油箱箱壁产生较高的杂散损耗，工程上通常采用磁屏蔽结构来防止此类现象的发生。其主要原理是利用电工钢带的高导磁、低损耗性能构成磁分路，使变压器的漏磁通的绝大部分不再经变压器油箱而闭合。通常情况下，磁屏蔽有两种叠片形式，一种是平行油箱叠片，一种是垂直油箱叠片。但是由于硅钢片自身的性能，叠积方法的不同会导致屏蔽效果以及自身产生的损耗的不同。
　　 变压器内部结构复杂，对油箱屏蔽研究时难以将其损耗从总损耗剥离出来。通过简化的方法建立模型作为试验装置，但是将被试品从磁场中移去以后又改变了线圈的漏磁场，结构件中的磁场也发生了变化，这成为电磁测量的一个技术难点。保定天威集团技术中心研制了“双线圈漏磁通补偿试验装置”和“双铁心镜像法试验装置”，采用漏磁场补偿的方法进行测量，将被试品的损耗剥离出来，解决了该技术难点。本文认真总结和比较了这两种实验装置的特点，分析了它们的长处和不足之处。两种不同叠积形式的磁屏蔽也分别在这两种实验装置上进行了实验，两种实验装置上得出结果也比较一致:在相同的漏磁场通过立式磁屏蔽和板式磁屏蔽时，立式磁屏蔽上的损耗要比板式的小，而且磁场越大损耗的差别越大。可见，立式叠积方式在用于油箱磁屏蔽时性能较优越。
　　 硅钢片常常采用非常薄的厚度，片与片之间还存在绝缘膜。在叠片组的三维仿真过程中，如果在有限元建模时考虑薄片、漆膜及浅透入等因素而采用过细的单元，将导致建模的工作量和内存需求量会非常大，有限元计算的时间也会非常长。因此，磁屏蔽在磁场中的三维仿真需要对其等效简化。通过一系列推导，得出了两种磁屏蔽的等效简化方法。
　　 本文进一步论证了两种磁屏蔽在变压器产品上的性能差别。首先建立单相双绕组有载调压发电机变压器DFPZ-250000/500的二维模型。将优化系统软件OptiNet和电磁分析软件MagNet相结合，实现了磁屏蔽厚度的自动调整、计算模型的建立和优化设计、计算的自动完成，并给出了优化后磁屏蔽的厚度。然后建立了三组该变压器的三维模型，分别是没有安装磁屏蔽的、安装了平式磁屏蔽的、安装了立式磁屏蔽的模型。对这三组模型进行仿真计算，针对仿真结果进行比较:有无磁屏蔽的不同之处，不同磁屏蔽的屏蔽效果及磁屏蔽自身性能。最后，给出不同的磁屏蔽的研究结果，为今后的设计工作提供了依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和研究的意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 有限元分析

1．2．2 国际TEAM Problem 21基准族

1．2．3 优化设计方法

1．2．4 其它研究成果

1．3 本文研究内容

1．4 创新点与难点

1．4．1 创新点

1．4．2 难点

第2章 用于研究变压器油箱屏蔽的两组试验装置

2．1 双线圈漏磁场补偿试验装置

2．1．1 试验装置介绍

2．1．2 试验装置的使用

2．1．3 对于不同叠积形式的磁屏蔽的试验

2．2 双铁心镜像法试验装置

2．2．1 试验装置介绍

2．2．2 试验装置的使用

2．2．3 对于不同叠积形式的磁屏蔽的试验

2．3 本章小结

第3章 数值计算中磁屏蔽结构的等效处理

3．1 等效均匀化磁导率推导

3．2 等效均匀化电导率问题

3．3 本章小结

第4章 不同叠积形式的磁屏蔽在大型变压器上应用研究

4．1 选取的变压器参数

4．2 磁屏蔽厚度的确定

4．3 建立三维模型

4．4 边界条件和激励源

4．4．1 边界条件

4．4．2 激励源

4．5 仿真结果

4．5．1 油箱没有安装磁屏蔽的模型仿真结果

4．5．2 安装有平式磁屏蔽模型的仿真结果

4．5．3 安装有立式磁屏蔽模型的仿真结果

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

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