本文關鍵詞：電力變壓器大電流引線屏蔽的研究

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【摘要】：電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設備之一,對電能的經濟傳輸、靈活分配、安全使用具有重要意義,其安全運行和使用壽命備受關注。大型電力變壓器在實際運行中,尤其是變壓器的容量較大時,其引線電流可達10-30kA,所產生的交變磁場與渦流損耗不容忽視,繞組端部漏磁通會增加金屬結構件和油箱壁的損耗,會造成變壓器的某些部位過熱,影響變壓器的安全穩(wěn)定運行。當今變壓器市場競爭激烈,降低損耗、降低重量、降低成本是進入市場競爭的主要指標。這就意味著要加大電密和磁密,結果勢必導致?lián)p耗增加,損耗要計入成本。如何解決這一矛盾,已成為變壓器工程中十分關注的問題。工程實踐中,采用添加屏蔽降低渦流損耗和改善局部過熱,屏蔽材料和油箱壁材料多種多樣,通過對不同材料油箱壁及大電流引線屏蔽的研究分析,可以對變壓器設計和制造提出更加合理和可行的方案,具有重要的技術和經濟意義。本課題完成的主要工作如下所述。1、以一臺500kV油浸式變壓器產品為藍本,建立合理的三維仿真計算模型。對變壓器低壓大電流引線及升高座口的結構件進行3D時諧場仿真計算,通過對油箱壁及屏蔽中磁通密度的采樣值與工程設計經驗值的對比,誤差結果滿足工程需要。2、為降低大容量電力變壓器油箱壁中的渦流損耗,油箱壁可以采用普通鋼和低磁鋼,屏蔽可以采用磁屏蔽和電磁屏蔽。改變變壓器低壓大電流引線及升高座口的結構件計算模型中油箱壁和屏蔽的材料組合方式,分別進行3D時諧場仿真計算。對比不同材料組合時引線、油箱壁、屏蔽磁滯損耗及渦流損耗之和的數值大小,找出最優(yōu)組合。3、對上述兩種模型進行磁熱單向耦合仿真計算,對比計算與試驗數據,誤差結果滿足工程需要。4、改變上述兩種模型油箱壁和屏蔽的材料組合方式,分別進行磁熱單向耦合分析。對比相同點不同材料組合方式下的溫度,得出最優(yōu)組合方式。5、為節(jié)約成本,在保證磁通密度、溫升在規(guī)定的有效范圍內的情況下,對磁屏蔽厚度進行優(yōu)化分析。按等差數列多次改變引線模型磁屏蔽層厚度,再次進行時諧場和磁熱單向耦合仿真計算,分別記錄每次損耗、磁通密度和溫度,對比結果,分析得出厚度在何種區(qū)間符合變壓器設計要求。
【關鍵詞】：變壓器 磁屏蔽 損耗 局部過熱 磁屏蔽厚度
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 本課題研究背景9-10
• 1.2 本課題國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢10-11
• 1.3 本課題研究的主要內容和難點分析11-13
• 1.3.1 本課題研究的主要內容11
• 1.3.2 本課題的重點和難點分析11-13
• 第二章 電磁場基本理論與有限元法簡介13-21
• 2.1 麥克斯韋方程組13-14
• 2.2 電磁場的磁勢方程14-16
• 2.3 靜態(tài)場與時變場16
• 2.4 變壓器漏磁場效應、損耗效應和熱效應16-18
• 2.5 邊界條件18-19
• 2.6 本章小結19-21
• 第三章 變壓器油箱側壁及升高座.引線模型的建立21-33
• 3.1 有限元仿真軟件MagNet簡介21
• 3.2 變壓器仿真模型所用材料特性21-26
• 3.3 變壓器大電流引線模型及升高座口引線模型的建立26-27
• 3.4 求解域與邊界條件處理27-29
• 3.5 網格剖分29-30
• 3.6 模型計算30-32
• 3.7 本章小結32-33
• 第四章 不同材料油箱壁及屏蔽組合對變壓器損耗的影響33-47
• 4.1 磁屏蔽與電磁屏蔽基本特性33-34
• 4.1.1 磁屏蔽33-34
• 4.1.2 電磁屏蔽34
• 4.1.3 磁屏蔽和電磁屏蔽的區(qū)別34
• 4.2 建立虛擬模型進行研究34-44
• 4.2.1 模型 1：大電流引線位于無限長油箱壁的屏蔽35-38
• 4.2.2 模型 2：大電流引線位于油箱端部的屏蔽38-41
• 4.2.3 模型 3：大電流引線位于相間的油箱壁屏蔽41-44
• 4.2.4 結論44
• 4.3 實際產品中不同材料油箱壁及屏蔽組合的損耗比較44-45
• 4.4 本章小結45-47
• 第五章 不同材料油箱壁及屏蔽組合對變壓器局部過熱的影響47-59
• 5.1 變壓器的發(fā)熱和冷卻47-48
• 5.2 熱量傳遞的基本方式48-49
• 5.3 溫度場分析軟件ThermNet簡介49
• 5.4 變壓器模型溫度場仿真計算49-57
• 5.4.1 模型中用到的參數設置50-51
• 5.4.2 虛擬變壓器模型溫度場溫度驗證51-53
• 5.4.3 實際變壓器模型溫度場溫度驗證53-57
• 5.5 本章小結57-59
• 第六章 變壓器磁屏蔽厚度的研究59-63
• 6.1 油箱磁屏蔽厚度研究的意義59
• 6.2 變壓器大電流引線模型磁屏蔽采用不同厚度的比較59-62
• 6.3 本章小結62-63
• 第七章 總結63-65
• 參考文獻65-69
• 在學研究成果69-71
• 致謝71

【共引文獻】

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