基于磁-热-流耦合模型的变压器损耗计算和热点预测

发布时间：2021-03-05 11:56

　　基于有限元法对一台2 500kV·A干式变压器进行额定负载条件下的三维瞬态电磁场模拟仿真,计算中考虑了漏磁场对箔式绕组和结构件涡流分布的影响。将电磁损耗计算结果按照网格逐单元耦合至温度场,并以此为热源建立磁-热-流多物理场映射关系,考虑温度对材料损耗特性的影响,精确模拟变压器对流换热过程并实现变压器结构件温升计算和绕组热点预测。开展变压器温升试验,结果表明模型预测值与试验值误差控制在±6%,温升分布规律与实际吻合得较好。该文采用的多物理场双向耦合分析方法克服了传统磁路法损耗计算不准确的问题,在变压器产品研发初期可提供损耗预测方法和计算数据,显著提高相关电工装备的运行效率。 

【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(21)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

干式变压器磁场计算模型

本文对额定负载条件下的变压器功率损耗和温升变化进行了测试实验，温升测试系统包括热电偶多路温度测试仪、红外线热成像仪、热敏风速仪和皮托管流量计等，变压器温升测试平台如图2所示。采用电力测量分析仪对变压器起动和稳态工况下的电流、电压和阻抗等数据进行了记录。在绕组关键区域埋设热电偶，实时监测并记录变压器运行过程中每一时刻各测温点的温升变化。2 多物理场耦合数值计算

变压器三维电磁-流体-温度场的耦合计算流程如图3所示。通过三维瞬态电磁场和流体场计算，得到每个模型网格单元的损耗密度和节点空气流速，通过流体、能量和传导方程的耦合迭代，自动计算出流固耦合面上的对流换热系数，从而进行热场分析。最后根据温升计算结果更新绕组的电阻率，直到迭代过程中相邻两步之间的最大温差小于0.01K。2.1 A-V-A涡流场计算方法

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3065157