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电力变压器大电流引线引起的附加损耗问题研究

作　者: 杨梦滢
导　师: 谢德馨
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 电力变压器 ANSYS 升高座 磁场分布 涡流
分类号: TM411
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着我国国民经济的飞速发展,电力变压器的地位和作用也与日俱增。电力变压器的安全运行和使用寿命备受关注。因而,电力变压器的大电流引起的附加损耗和局部过热问题也就得到了足够的重视。降低电力变压器的附加损耗(也称杂散损耗),使损耗分布均匀化,从而降低局部过热引起的绝缘老化等问题,关于这一问题的研究对电力变压器安全可靠运行和提高变压器的使用寿命具有重大的现实意义。本文以一台380000kVA/500kV、低压引线电流为14074.1A的单相变压器为例。基于商用软件ANSYS,采用谐态分析模块对电力变压器的大电流引线周围的磁场和涡流场的分布情况进行了仿真计算。通过建立合理的计算模型,恰当地给定边界条件后得到了计算的结果数据。本文主要是对低压侧升高座及其周围的结构件,包括升高座上下法兰、油箱盖、油箱盖电屏蔽、箱沿螺钉等部件的磁场和涡流损耗问题进行了细致的分析和计算,找出涡流密度最大值发生的部位,得到可能的局部过热部位,从而提出对变压器大电流引线周围结构设计具有参考意义的结论。同时,本文也对影响升高座周围结构件的磁场和涡流分布因素进行了研究。分别对计算模型在不同引线电流、不同材料特性、及不同油箱盖电屏蔽的厚度下对升高座周围的结构件的磁场分布、涡流分布和涡流损耗值做了仿真计算。本文以矢量图和表格的形式显示了结果数据。此外,还对ANSYS软件的计算精度进行了考察。通过对计算结果的分析得出了一些具有实用意义的结论,可为工程设计提供有益的借鉴。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景  9-10
  1.2 本课题国内外研究的现状与发展趋势  10-11
  1.3 开域电磁场问题的国内外研究状况  11-12
  1.4 本课题主要研究的内容和难点分析  12-15
    1.4.1 本课题研究的主要内容  12-13
    1.4.2 本课题的难点分析与解决方法  13-15
第二章 电磁场的基本理论与有限元法简介  15-28
  2.1 电磁场基本理论  15-23
    2.1.1 麦克斯韦方程组  16-18
    2.1.2 静态场与时变场  18
    2.1.3 边界条件  18-21
    2.1.4 漏磁场的原因和效应  21-23
  2.2 有限元法概述  23-24
    2.2.1 有限元基本原理  23
    2.2.2 有限元法的一般步骤  23-24
  2.3 有限元分析软件ANSYS  24-27
    2.3.1 ANSYS有限元软件简介  24-25
    2.3.2 ANSYS软件基本使用方法  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 变压器升高座磁场及涡流损耗分析  28-37
  3.1 模型的建立  28-31
    3.1.1 升高座结构模型  28-30
    3.1.2 计算数据选择  30
    3.1.3 计算模型  30-31
  3.2 网格剖分  31-32
  3.3 求解域与边界条件的处理  32-33
  3.4 磁场及涡流损耗分析  33-36
    3.4.1 磁场和涡流损耗计算  33-35
    3.4.2 计算结果分析  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章 电力变压器升高座周围磁场影响因素分析  37-55
  4.1 材料特性对升高座周围结构件的影响  37-44
    4.1.1 材料特性对变压器油箱盖的影响  37-38
    4.1.2 材料特性对升高座的影响  38-40
    4.1.3 材料特性对升高座上下法兰的影响  40-42
    4.1.4 材料特性对箱沿螺钉的影响  42-44
  4.2 不同引线电流对升高座的影响  44-49
  4.3 电屏蔽对变压器结构件的影响  49-53
    4.3.1 电磁屏蔽原理  49
    4.3.2 电屏蔽厚度对油箱盖的影响  49-50
    4.3.3 电屏蔽厚度对升高座的影响  50-51
    4.3.4 电屏蔽厚度对箱沿螺钉的影响  51-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章 关于计算精度的考察  55-60
  5.1 检验原理及边界条件  55-56
  5.2 计算模型  56
  5.3 误差验证  56-59
  5.4 本章小结  59-60
第六章 结论  60-62
参考文献  62-64
在学研究成果  64-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 电力变压器 > 油浸式电力变压器
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