铁芯绕组结构的磁场分布与漏磁分析研究

发布时间：2020-09-14 15:11

　　变压器在正常运行情况下,漏磁场引起的附加损耗将直接影响变压器的运行效率和寿命。另外,暂态短路电流产生的漏磁场会产生一定的机械力,影响变压器的绝缘和机械结构,因此需要对变压器漏磁场进行分析,研究其内部的磁场分布情况,找出漏磁的集中部位,为变压器的漏磁检测提供基础。本文运用电磁学基本理论,以35kV油浸式电力变压器(S13-12500/35)为仿真对象,建立仿真模型,应用Maxwell软件对油浸式变压器的二维漏磁场及二、三维瞬态场进行了仿真分析,为此,本文主要针对油浸式变压器负载、空载运行状态下的磁场分布情况进行研究。课题主要内容如下：(1)在麦克斯韦方程组的基础上,引入标量磁位及磁矢位,并加载边界条件,建立了电磁场数学模型,用以计算变压器内部磁场大小；电磁场数学模型包括变压器二维漏磁场和二、三维瞬态场,因此数学模型有二维漏磁场、二维瞬态场和三维瞬态场三种形式。(2)根据电磁场理论,结合S13-12500/35型变压器结构参数,利用Maxwell电磁仿真软件,建立了二维侧面模型、二维漏磁场模型、三维瞬态场模型,分析了以上模型在空载状态下的磁场分布情况,分析结果表明：磁力线主要集中在主磁场中,漏磁场磁力线分布极少,主要集中在两侧高-低压绕组空道里；二维瞬态下磁密最大位置基本在铁芯和铁轭的拐角处,ωt=180。相位磁密最强,磁感应强度最大值约为2.91T；三维瞬态下磁密最大位置基本在铁芯和铁轭的拐角处,ωt=180。磁密最强,磁感应强度最大值约为7.31T。(3)低压侧接入负载后,利用Maxwell电磁仿真软件,仿真建立了二维侧面、正向模型、二维漏磁场模型、三维瞬态场模型,并分析了以上模型在负载状态下的磁场分布情况,分析结果表明：二维侧面模型漏磁场最密在两侧高-低绕组与其侧油箱间区域；纵向、横向漏磁分布中漏磁占比分别为3.72%、49.6%；正向剖切漏磁分量占比为2.43%；二维瞬态下磁密最大位置基本在铁芯和铁轭的拐角处及B相芯柱上,ωt=180。磁密最强,磁感应强度最大值约为2.75T；三维瞬态下,磁密最大位置基本在铁芯和铁轭的拐角处及B相芯柱上,ωt=90。磁密最强,磁感应强度最大值约为4.74T。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TM411
【部分图文】：

示意图,绕组结构,低压绕组,示意图

逦第二章变压器磁场理论与仿真建模逡逑１．低压绕组逡逑这里将变压器输出的一侧，即二次（侧）绕组定义为低压绕组，变压器的低压绕组（ＬＶ）逡逑要求西数较少，导线截面大。通常情况下，低压绕组临近铁屯、布置。逡逑２．高压绕组逡逑这里将变压器输入（电源）一侧的绕组，即一次（侧）绕组定义为高压绕组。变压器的逡逑高压绕组（ＨＶ）导线截面积比起低压绕组（ＬＶ）的导线截面积要小很多，但是它的西数却比逡逑低压绕组的应数大很多，有可能是低压绕沮化数的１０倍左右。送里高压绕姐绕制为饼式逡逑结构。逡逑变压器绕组结构如图２．４所示，该双绕组结构中，低压线圈靠近铁必，高压在外。逡逑

示意图,磁势,变压器,绕组

州逦切逡逑图２．２屯、式铁巧的主要结构形式逡逑２．磁路逡逑变压器铁苍是由程钢片和绝缘纸或者绝缘漆作为片间绝缘迭装而成，它是由铁在逡逑枉、铁银及夹紧装置组成。其中，铁芯柱是套装绕组的部分；铁扼是连接铁芯柱形成巧逡逑合磁路的部分。变压器的原、副绕姐都套装在铁苍狂上，铁辆则用来使整个磁路闭合；逡逑夹紧装置是用穿屯、螺杆将铁态柱及铁辆紧固成坚实的整体，并固定引线及分接开关。逡逑s旮制芯哂行矶啻懦耄懦氪啪喾直鹑〔煌较颍酝獾淖饔孟嗷サ窒怀氏皱义洗呕男矶啻懦氲拇啪啻痈鞲霾煌较蚋谋涞酵饧哟懦》较蚴保酝饩突嵯允境霰冉锨垮义系拇判裕讼窒蟪莆糯呕蚣虺拼呕校祝缤迹玻辰藕屯迹玻此扑尽ｅ义希澹慑澹危哄逡诲邋五义希翦澹危┒五五义希掊逡灰灰诲义希ǎ幔┪创呕危ǎ猓┪创呕奖ズ湾危ǎ茫┐呕奖ズ湾义贤迹玻承谑瓿≈械拇啪啾浠疽馔煎义希睳２绕组逡逑绕组是变压器的主要组成部分

关系图,漏磁通,漏磁场,变压器

器绕组和金属结构件中满流损耗的大小ｆｗ，并且在很大程度上决定着绕组和变压器其他逡逑部件的温升。逡逑变压器负载运行时的物理状况，如图２．９所示。逦逡逑追主该注逡逑Ｉ逦？？逦、逡逑。－（邋ｒｒ，逦邋＞逡逑ｐｐ邋‘逦，至。日逡逑＊逦４！；遗邋１邋片R[Ｉ逡逑０邋邋—．．．．．．．ＩＩ邋１、＇邋、NB邋－…－…－－……－－…………—…－——逦Ｉ逡逑Ｉ逦；逡逑图２．９变压器负载运行时的磁通电磁行为图逡逑变压器空载运行时，／，＝０，铁芯中的主磁通由空载电流流过一次侧绕组形成的磁逡逑动势ｉ＾０＝ｉＶ，／。所建立，变压器负载运行时，和Ｆ，除了共同建立铁苍中的主磁通。Ｗ逡逑外，还分别产生交链各自绕组的漏磁通和0２＜＾。逡逑变压器负载运行时各物理量间的电磁关系，如图２．１０所示。逡逑逦逡逑．—？马。逡逑■＾ｑ＝ｉ0ｎ、今屯邋＞邋￡ｉ逡逑／２－？巧心逦＿＿＆逡逑逦？史２。一？怎２。逡逑逦？Ｖｚ逡逑图２．１０变压器负载运行时的磁通电磁关系图逡

【参考文献】