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大型电力变压器三维漏磁场与热场耦合分析

作　者: 晏冰
导　师: 张艳丽
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 变压器涡流损耗油箱局部过热屏蔽
分类号: TM411.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本课题是国家自然科学基金项目“铁磁材料三维磁滞特性的测量与模拟”(基金号:50807039)的组成部分之一。电力变压器设备中的金属结构件包括油箱、夹件、拉板等。漏磁场在这些金属结构件中产生的杂散损耗以及由此引起的局部过热问题是变压器生产设计和安全运行中一个复杂而重要的研究课题。本文在综合比较几种常用电磁、热场数值仿真商用软件的基础上,应用MAGNET和THERMNET软件完成了一台240000kVA/500kV电力变压器产品的三维漏磁场和温度场的耦合计算,讨论了在三维漏磁场分析中“大尺度差别”问题的合理剖分方法及减小局部过热的具体措施,为从事电力变压器产品设计的研发人员提供参考。具体工作包括:首先,通过具体模型算例比较了不同商用软件在变压器三维漏磁场计算方面的性能。选取的计算算例是一台已完成损耗测量实验的电力变压器产品。最终确定选用MAGNET软件开展本课题的研究工作。然后,对我国生产的一台240000kVA/500kV电力变压器产品,应用MAGNET商用软件完成了变压器油箱的三维漏磁场数值计算。针对“大尺度差别”问题,即变压器线性尺寸长达数米,而油箱等实心材料的透入深度仅为零点几毫米,难以实现数值分析中网格的合理剖分问题,讨论了表面阻抗法和分层剖分法解决该问题的有效性。研究了油箱屏蔽类型、位置、尺寸对屏蔽效果的影响。同时也讨论了夹件拉板这些涡流损耗大的金属结构件的屏蔽方法。最后,将上述磁场计算得到的涡流损耗作为热源耦合到THERMNET软件,完成了240000kVA/500kV电力变压器产品的温度场计算,分析了屏蔽前后油箱及夹件等结构件的温升变化。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景  10-11
  1.2 国内外发展动态  11-14
  1.3 主要研究内容  14-16
第二章多物理场数值分析软件  16-28
  2.1 电、磁、热场常用仿真软件简介  16-19
    2.1.1 ANSYS 多物理场仿真软件  16-17
    2.1.2 MAGNET 电磁场仿真软件  17-19
    2.1.3 THERMNET 热场仿真软件  19
  2.2 MAGNET 软件在变压器三维漏磁场仿真中的计算性能分析  19-27
    2.2.1 MAGNET 三维模型的建立  20-22
    2.2.2 材料属性  22-23
    2.2.3 载荷及边界条件的设定  23-25
    2.2.4 网格剖分  25-26
    2.2.5 求解  26-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章 240000kVA/500kV 电力变压器漏磁场分析及油箱屏蔽  28-52
  3.1 240000kVA/500kV 变压器结构  29-30
  3.2 变压器油箱无屏蔽时磁通密度及涡流损耗分析  30-38
    3.2.1 分层法计算油箱磁通密度及涡流损耗  30-34
    3.2.2 表面阻抗法计算油箱涡流损耗及磁通密度  34-38
  3.3 不同屏蔽形式对变压器油箱涡流损耗的影响  38-45
    3.3.1 磁屏蔽对油箱涡流损耗的影响  38-43
    3.3.2 电磁屏蔽对油箱涡流损耗的影响  43-45
  3.4 拉板和夹件的涡流损耗及磁通密度分布  45-51
  3.5 本章小结  51-52
第四章 240000kVA/500kV 电力变压器磁热耦合场分析  52-62
  4.1 变压器的温度场分析  52-53
  4.2 三种基本的传热方式  53-55
  4.3 变压器磁热场耦合分析  55-57
  4.4 变压器磁热耦合分析结果  57-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章结论  62-64
参考文献  64-66
在学研究成果  66-67
致谢  67

大型电力变压器三维漏磁场与热场耦合分析

内容摘要

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