基于有限元法的大型电力变压器不同分接下短路工况的漏磁场的智能计算

王雄博

摘要：本文以实例26000kVA/110kV变压器，对不同分接的短路工况下变压器漏磁场进行了仿真计算。

关键词：漏磁场;变压器;有限元分析

中图分类号：TM411 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0233-02

0 引言

电力变压器外部短路时，短路电流瞬间发生突变，漏磁场会急剧增大。危及变压器的稳定运行。文献[1]对变压器内部的磁场分布进行分析。文献[2]开发用于计算短路电动力的人机界面并计算了漏磁场、静态力与轴向动态力、位移。文献[3]采用ANSYS软件，运用电磁场理论和有限元法，对变压器漏磁场进行了系统的研究。文献[4]对多台特高压自耦变压器漏磁场进行详尽的分析与计算，并讨论磁屏蔽的影响。文献[5]通过二维、三维模型计算变压器漏磁场并对绕组温度场进行分析。

本文以一台实例26000kVA/110kV变压器，对比分析变压器在额定分接，最大分接，最小分接三种不同情况下变压器内部的漏磁分布情况。

1 变压器仿真模型的建立

本文中选用的变压器为26000kVA/110kV的三相油浸式双绕组变压器，变压器主要参数如表1所示。

2 漏磁场的计算方法

电力变压器的漏磁通主要流通路径为高低压绕组所在空间及高低压绕组之间的主漏磁空道，主漏磁空道上最大漏磁密公式为：

（1）

式中，IN为安匝数;Hx为绕组的平均电抗高度，Bm为漏磁密度，T。

每个各线饼的向量磁矢位，并由式可求得漏磁密度：

（2）

因此，變压器的内部轴向漏磁是：

（3）

辐向漏磁密为：

（4）

3 仿真分析

应用有限元软件，得到变压器二次侧出口发生三相短路时，不同分接情况下的变压器的漏磁分布，如图1、2、3所示。

图1、2、3为短路后t=0.01s时，不同分接情况下变压器漏磁场的分布情况。比较上述三种漏磁通曲线，可以发现变压器的漏磁通大小与其分接条件密切相关，额定分接1.2T，最大分接1.13T，最小分接1.34T。

4 结语

在最小分接的情况下，由于短路电流较大，磁密的最大值是额定分接下的1.1倍。故在最小分接的情况下，变压器的发热、温升、短路力，以及绕组的稳定性问题更为严重。

参考文献

[1] 胡岩.大型电力变压器磁分路及低压引线电流漏磁效应和局部过热的研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2001：16-22.

[2] 刘爽.大型变压器绕组与短路强度计算与分析[D].沈阳：沈阳工业大学，2007：13-22.

[3] 陈玉庆.大型电力变压器漏磁场的ANSYS有限元分析[J].电气技术，2008（11）：31-34.

[4] 黄飞.特高压自耦变压器漏磁场研究与计算[D].沈阳：沈阳工业大学，2013：12-34.

[5] 张娜.磁屏蔽对大型电力变压器磁场与温度场的影响[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2013：6-13.

Intelligent Calculation of  Leakage Magnetic Field of  Large-scale Power Transformer on Different Taps Under Short-Circuit Condition Based on Finite Element Method

WANG Xiong-bo

（Jilin Institute of  Chemical Technology，College of  Information and Control Engineering， Jilin  Jilin  132000）

Abstract：This paper reasonably taking 26000kVA/110kV transformer as an example，the leakage magnetic field of transformer is calculated on different taps under short-circuit condition.

Key words：leakage magnetic field;large-scale transformer;finite element analysis