电力变压器大电流引线屏蔽的研究

发布时间：2017-07-29 17:19

  本文关键词：电力变压器大电流引线屏蔽的研究

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【摘要】：电力变压器是电力系统的重要设备之一,对电能的经济传输、灵活分配、安全使用具有重要意义,其安全运行和使用寿命备受关注。大型电力变压器在实际运行中,尤其是变压器的容量较大时,其引线电流可达10-30kA,所产生的交变磁场与涡流损耗不容忽视,绕组端部漏磁通会增加金属结构件和油箱壁的损耗,会造成变压器的某些部位过热,影响变压器的安全稳定运行。当今变压器市场竞争激烈,降低损耗、降低重量、降低成本是进入市场竞争的主要指标。这就意味着要加大电密和磁密,结果势必导致损耗增加,损耗要计入成本。如何解决这一矛盾,已成为变压器工程中十分关注的问题。工程实践中,采用添加屏蔽降低涡流损耗和改善局部过热,屏蔽材料和油箱壁材料多种多样,通过对不同材料油箱壁及大电流引线屏蔽的研究分析,可以对变压器设计和制造提出更加合理和可行的方案,具有重要的技术和经济意义。本课题完成的主要工作如下所述。1、以一台500kV油浸式变压器产品为蓝本,建立合理的三维仿真计算模型。对变压器低压大电流引线及升高座口的结构件进行3D时谐场仿真计算,通过对油箱壁及屏蔽中磁通密度的采样值与工程设计经验值的对比,误差结果满足工程需要。2、为降低大容量电力变压器油箱壁中的涡流损耗,油箱壁可以采用普通钢和低磁钢,屏蔽可以采用磁屏蔽和电磁屏蔽。改变变压器低压大电流引线及升高座口的结构件计算模型中油箱壁和屏蔽的材料组合方式,分别进行3D时谐场仿真计算。对比不同材料组合时引线、油箱壁、屏蔽磁滞损耗及涡流损耗之和的数值大小,找出最优组合。3、对上述两种模型进行磁热单向耦合仿真计算,对比计算与试验数据,误差结果满足工程需要。4、改变上述两种模型油箱壁和屏蔽的材料组合方式,分别进行磁热单向耦合分析。对比相同点不同材料组合方式下的温度,得出最优组合方式。5、为节约成本,在保证磁通密度、温升在规定的有效范围内的情况下,对磁屏蔽厚度进行优化分析。按等差数列多次改变引线模型磁屏蔽层厚度,再次进行时谐场和磁热单向耦合仿真计算,分别记录每次损耗、磁通密度和温度,对比结果,分析得出厚度在何种区间符合变压器设计要求。
【关键词】：变压器 磁屏蔽 损耗 局部过热 磁屏蔽厚度
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 本课题研究背景9-10
• 1.2 本课题国内外研究现状与发展趋势10-11
• 1.3 本课题研究的主要内容和难点分析11-13
• 1.3.1 本课题研究的主要内容11
• 1.3.2 本课题的重点和难点分析11-13
• 第二章 电磁场基本理论与有限元法简介13-21
• 2.1 麦克斯韦方程组13-14
• 2.2 电磁场的磁势方程14-16
• 2.3 静态场与时变场16
• 2.4 变压器漏磁场效应、损耗效应和热效应16-18
• 2.5 边界条件18-19
• 2.6 本章小结19-21
• 第三章 变压器油箱侧壁及升高座.引线模型的建立21-33
• 3.1 有限元仿真软件MagNet简介21
• 3.2 变压器仿真模型所用材料特性21-26
• 3.3 变压器大电流引线模型及升高座口引线模型的建立26-27
• 3.4 求解域与边界条件处理27-29
• 3.5 网格剖分29-30
• 3.6 模型计算30-32
• 3.7 本章小结32-33
• 第四章 不同材料油箱壁及屏蔽组合对变压器损耗的影响33-47
• 4.1 磁屏蔽与电磁屏蔽基本特性33-34
• 4.1.1 磁屏蔽33-34
• 4.1.2 电磁屏蔽34
• 4.1.3 磁屏蔽和电磁屏蔽的区别34
• 4.2 建立虚拟模型进行研究34-44
• 4.2.1 模型 1：大电流引线位于无限长油箱壁的屏蔽35-38
• 4.2.2 模型 2：大电流引线位于油箱端部的屏蔽38-41
• 4.2.3 模型 3：大电流引线位于相间的油箱壁屏蔽41-44
• 4.2.4 结论44
• 4.3 实际产品中不同材料油箱壁及屏蔽组合的损耗比较44-45
• 4.4 本章小结45-47
• 第五章 不同材料油箱壁及屏蔽组合对变压器局部过热的影响47-59
• 5.1 变压器的发热和冷却47-48
• 5.2 热量传递的基本方式48-49
• 5.3 温度场分析软件ThermNet简介49
• 5.4 变压器模型温度场仿真计算49-57
• 5.4.1 模型中用到的参数设置50-51
• 5.4.2 虚拟变压器模型温度场温度验证51-53
• 5.4.3 实际变压器模型温度场温度验证53-57
• 5.5 本章小结57-59
• 第六章 变压器磁屏蔽厚度的研究59-63
• 6.1 油箱磁屏蔽厚度研究的意义59
• 6.2 变压器大电流引线模型磁屏蔽采用不同厚度的比较59-62
• 6.3 本章小结62-63
• 第七章 总结63-65
• 参考文献65-69
• 在学研究成果69-71
• 致谢71

【共引文献】

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本文编号：590240