文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
电力变压器绕组中的涡流损耗及其温度场研究
姓名:李新
申请学位级别:硕士
专业:电工理论与新技术
指导教师:毛一之
20050301
电力变压器绕组中的涡流损耗及其温度场研究摘要本文采用大型通用有限元软件一擞帽溲蛊鞯绱叛Ю砺郏ü员溲蛊鞫P徒写罅康募扑的分析。在计算出绕组总的损耗的基础上,对温度场进行了分析研究,分析出了绕组的温升分电力变压器的节能降耗以及控制过热是目前电力系统所需要解决的重要问题之一,也是保证电力系统长期安全可靠运行的~个重要条件。如何研究由于漏磁场引起的附加损耗及其在变压器中造成的局部过热问题是变压器设计的难题。目前,变压器的单机容量随着电力系统的规模扩大而不断增大,上述问题就显得尤为重要。机仿真研究,建立了电力变压器二维漏磁场模型,在对变压器二维漏磁场分析计算的基础上较准确的计算了由变压器漏磁场引起的绕组涡流损耗,给出了高压绕组和低压绕组上的磁感应强度分布情况,对高压绕组和低压绕组的内、外表面的纵向磁场和横向磁场的分布情况进行了分析对比,并将计算的涡流损耗值与绕组磁场分布情况结合起来进行了理论上布情况。用理论对所得结果进行分析,提出了改进强迫导向油循环中导向区的分布的方案,并从理论上证明了该方法的可行性。为电力变压器的设计提供了理论依据。关键词:电力变压器,有限元法,漏磁场,涡流损耗,温升河北工业大学颈士学位论文
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第一章绪论§本课题的研究背景与意义§国内外研究现状在电力系统中,,灵活分配和安全使用具有重要意义。要想保证电力系统的安全运行,主要是靠高压电气设备的安全运行可靠性来决定,而变压器又是一种主要的高压电气设备。变压器工程涉及电、磁、热、力、环境、材料、可靠性等多种学科,一些工程问题无论用实验或分析方法解决都相当困难。大规模的变压器电磁场问题实际上并不确知它的真解。人们总是在产品设计,工艺制造过程中不断的探索,提出和改进一系列的设计计算和分析方法,研制面向变压器产品性能分析的软件系统,、制造水平,使变压器在电力系统中安全可靠的运行。。在变压器运行中,由于漏磁场作用而带来的各种附加损耗以及局部过热问题亦更为突出。变压器涉及电气量的部件主要就是绕组,,它的损坏率约占整个变压器故障的%~%【,而在变压器绕组故障中,其中因绝缘老化而导致的绕组匝间短路、相间短路、绕组对地短路占整个故障的%~%。可阻证明,变压器的容量越大,相应漏磁通对主磁通的比值增大。漏磁场也就越强,从而使绕组导体中由漏磁场所感应的涡流密度增加,涡流损耗和杂散损耗随之增大,,就会超出国标规定的温升限值,而温升限值是以变压器的使用寿命饕J蔷挡牧系氖褂檬倜为基础。由此可以看出,若漏磁场造成的涡流损耗过大,将造成一系列的连锁反应,即涡流损耗过大或分布过度集中造成温升过高,从而使绝缘材料提前老化或击穿,缩短使用寿命,进而影响变压器的效率和正常运行。对变压器的漏磁场以及相关损耗和绕组温升的分析研究,可以对变压器安全可靠运行做到防患于未然,根据每年国家电力公司变压器事故反措统计数据来看,确有相当一部分变压器由于漏磁通在绕组上产生的损耗过大,温升严重超标。因为电力设备的故障给人们的生产和生活所带来的影响越来越大,所以,提高电力设备的运行可靠性是非常重要的。因此,对电力变压器的漏磁场的试验与研究显得尤为重要,同时也具有非常重要的实际意国外电力变压器单台最大容量据报道已经达到陨希罡叩缪沟燃渡仙以上。电网对超高压大容量电力变压器的愈来愈高的要求,使得变压器制造业在设计、:铡⒅圃臁⑹验等方面都面临着激烈的竞争。为了降低变压器的损耗,多少年来,设计师和工程研究者们一直在进行着大量的研究,变压器的电磁设计与变压器的漏磁场密切相关,因此漏磁场的研究一直成为研究的义。
§本文主要研究内容热点之一。早期研究漏磁场的方法有图解法、洛果夫斯基法、罗兹法、分离变量法和模拟实验法等。七十年代初,国外学者开始尝试用有限元法进行分析,但都限于二维近似。计算模型带来的限制和误差都较大,。虲首先用二维高阶单元计算了变压器轴对称恒定磁场薄浚籄弥岫猿朴邢拊7治隽死嗨莆侍狻尽。近年来,糜邢拊7析了大型电抗器的涡流分布;蚐阎岫猿朴邢拊S虢馕龇椒ń岷鲜褂茫萍扑懔擞箱壁三维涡流分布;吲等人在壳式变压器线圈损耗计算方面的工作比较突出。参考文献中,用等效电流法求解了三维静态漏磁场:参考文献中采用双分量积分方