Research on Numerical Simulation of 3D Leakage Magnetic Field and Short-circuit Impedance of Axial Dual-low-voltage Split-winding Transformer

It is difficult to accurately calculate the short-circuit impedance, due to the complexity of axial dual-low-voltage split-winding transformer winding structure. In this paper, firstly, the leakage magnetic field and short-circuit impedance model of axial dual-low-voltage split-winding transformer is established, and then the 2D and 3D leakage magnetic field are analyzed. Secondly, the short-circuit impedance and split parallel branch current distribution in different working conditions are calculated, which is based on field-circuit coupled method. At last, effectiveness and feasibility of the proposed model is verified by comparison between experiment, analysis and simulation. The results showed that the 3D analysis method is a better approach to calculate the short-circuit impedance, since its analytical value is more closer to the experimental value compared with the 2D analysis results, the finite element method calculation error is less than 2%, while the leakage flux method maximum error is 7.2%.

轴向双分裂发电机变压器漏磁场及穿越短路阻抗计算与分析

由于轴向双分裂发电机变压器绕组结构复杂,其短路阻抗较难准确地计算。为此,以1台轴向双分裂发电机变压器为例,建立了漏磁场和等效电路模型,对其进行了3维和2维漏磁场分析。并采用漏磁链法和场路耦合方法进一步计算了不同工况下的穿越短路阻抗以及分裂支路电流分配问题,将计算结果与实验值进行对比分析。结果表明:对于短路阻抗的计算,采用场路耦合的3维有限元法比2维有限元法及漏磁链法更接近实验值,3维有限元法计算误差<2%,而漏磁链法最大误差达到了7.2%;与漏磁链法相比,3维有限元法能够更精确地计算变压器的漏磁场以及分裂支路电流分配问题。对分裂变压器短路阻抗的计算研究为分裂变压器的合理设计提供了参考依据。

基于一种新型磁场-电路耦合法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路环流计算

多绕组变压器在不同短路工况下存在不同的短路阻抗,称为复合短路阻抗;不同短路工况下的各绕组电流均不相同.针对复合短路阻抗与短路环流存在的计算困难和计算时间长等问题,给出一种基于新型磁场-电路耦合方法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路环流计算方法.在建立简化变压器磁场模型,得到绕组的电感矩阵后,将电感矩阵与外围电路结合,可以很快得到多绕组变压器复合短路阻抗与相应的短路环流.以某8绕组变压器为例验证,实测值表明该计算方法计算精度高,耗时较少,具有良好的工程应用价值.

“磁场-电路”耦合法计算变压器短路阻抗

为提高短路阻抗计算精度,采用“磁场—电路”耦合法建立了电力变压器2D轴对称磁场有限元模型以方便得到输入、输出间的对应关系。原边采用载压线圈,选择矢量磁位和线圈电流为自由度;副边与负载相连,选择矢量磁位、线圈电流、感应电动势和端电压为自由度;空气或油介质区域仅选择矢量磁位为自由度。在分析漏磁场的基础上,调节负载使变压器运行于空载、额定及短路状态并在短路时,由线圈中流过电流和额定电流计算变压器的阻抗电压和短路阻抗。对3种结构电缆绕组变压器的计算表明,该耦合法计算精度高、使用方便,为变压器及其它电力设备电磁场的仿真提供了一条途径。

电力变压器漏磁场和短路阻抗计算

建立了双绕组有载调压电力变压器三维漏磁场和等效电路模型,采用场-路耦合方法对其漏磁场和短路阻抗进行了仿真计算。

移相整流变压器三维漏磁场和短路阻抗的数值仿真研究

建立了三维漏磁场和等效电路模型,对移相整流变压器的漏磁场、绕组的感应电流和短路阻抗进行了仿真计算。

基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及环流计算

为了有效地解决多绕组变压器建模复杂、复合短路阻抗计算时间长及多并联绕组间环流计算难等问题,结合由自感和互感描述的变压器等效电路模型,提出了一种基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及多并联绕组间环流的求解方法。该方法通过等效单匝电感矩阵求解出所有两两绕组间的短路阻抗,并结合复合短路阻抗的定义和端口条件,在Matlab软件中编写相应的通用计算程序,可一次性求解出任一所需的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流大小。最后,以某一实际12绕组变压器为例,采用所提方法对复合短路阻抗和环流进行了计算,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,该方法能够准确地计算出各种短路工况条件下的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流情况,可以满足工程设计的要求。

基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模

在电路建模方面,集成滤波电感变压器缺少能完善其表达电量特性的器件,且其建模方式复杂、计算步骤和计算时间冗长。为此,提出了一种利用电感矩阵作为中间桥梁的新型磁场-电路耦合法。首先分析了集成滤波电感变压器的绕组结构;然后以求解数学模型的方式,分析了新型磁场-电路耦合法的实际数学计算过程,并列写多种工况下的变压器端口条件;最后以容量为300 k VA的舰船用集成滤波电感整流变压器及滤波系统为例,开展了仿真研究。通过对实际系统的运行测试发现,所有参数的仿真误差均在7.5%以内,所提出的方法能准确地模拟集成滤波电感变压器的实际运行状态,且耗时短、计算精度高。结果表明基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模方法具有良好的工程应用与推广价值。

大容量移相整流变压器电流分布与短路阻抗的数值计算

利用场-路耦合法对大容量移相整流变压器建立了三维漏磁场计算模型和对应的等效电路,并对几种不同运行工况下的短路阻抗、各支路电流分布等电磁特性参数进行了数值计算与验证分析,由此得到了整流变压器在非对称运行工况下的电流分布规律和若干指导产品设计的应用结论,为移相整流变压器的设计提供了可靠的分析手段。

基于磁——结构耦合场的变压器绕组形变分析

在短路电流作用下,变压器绕组受到电磁力发生形变,严重时会直接造成变压器损坏,影响系统安全运行。文中以有限元方法为研究基础,利用有限元软件建立变压器磁—结构耦合模型,实现变压器电磁场和结构场的仿真,进行绕组形变分析,对比现场频响分析法、短路阻抗法及绕组电容量法试验结果,验证了仿真模型的正确性,为变压器绕组形变检测与分析提供一种可靠的方法。

干式变压器箔绕导体三维涡流场与附加损耗的数值仿真研究

针对干式变压器箔绕导体具有面积大、厚度薄和激励与感应电流共存的特点分析,建立了绕组三维涡流场与等效电路计算模型,并利用场—路耦合方法对铜箔和铝箔两个方案的绕组涡流场、短路阻抗与附加损耗等性能参数进行了数值验证和优化分析。计算结果表明了方法的合理性,并由此获得了绕组漏磁场、导体涡流损耗分布规律和优化设计方案,为干式变压器设计和预防局部过热提供了一种有效的分析方法。

220kV单相牵引变压器短路阻抗数值仿真计算

采用场-路耦合方法对220kV单相牵引变压器短路阻抗进行了仿真计算。

150MVA/220kV高阻抗变压器漏磁场分析

利用漏磁场有限元软件对150M VA/220kV高阻抗变压器进行计算,并分别就短路阻抗、绕组涡流损耗、结构件杂散损耗和短路电动力进行分析。

三相五柱解体变压器三维漏磁场与短路阻抗的仿真研究

随电压等级升高,大型电力变压器的体积也不断增大,为此需要对变压器铁心进行解体来达到运输的目的;但铁心结构的改变可能会引起漏磁分布不均、局部过热等问题。本文基于有限元法对一台三相五柱解体变压器短路性能进行了三维电磁场仿真研究,计算了变压器漏磁场和绕组短路阻抗,仿真结果与实验结果误差较小,验证了仿真方法的正确性。

应用互补变分原理计算大型变压器的短路电抗——兼论恒定磁场的T-Ω方法

本文首次应用互补变分原理的上下界方法高精度计算了大型变压器的短路电抗。并改进了恒定磁场的T-Ω方法,讨论了多介质场域复杂问题中T和Ω的选取、介质交界面及场域外边界面上边界条件的处理方法,以克服用互补Lagrange泛函求解短路电抗上界的困难。对五种类型的大型变压器的短路电抗进行了计算,其计算值与实测值比较,相对误差在2％左右。

牵引变压器的三维电磁场有限元计算

采用矢量位A法对牵引变压器的漏磁场做了三维有限元计算,根据能量法求出了变压器短路阻抗,计算结果在工程允许的误差内。

36脉波整流变压器漏磁场和短路阻抗的工程算法研究

建立了绕组漏磁场和等效电路简化模型,并对二维漏磁场分布、并联支路电流和短路阻抗进行了仿真计算。

基于场路耦合法的高阻抗变压器设计与计算分析

针对短路电流过大引起的变压器损坏问题,文中基于一台220 kV三相三绕组有载调压变压器产品,提出了3种提高中—低压侧绕组短路阻抗的设计方案。首先,通过拆分中压绕组、调压绕组中置、高压绕组内置的方法增大中低绕组间的漏磁空道,实现了3种不同绕组结构的高阻抗变压器设计;然后,应用基于场路耦合的有限元法和漏磁阻法分别对不同设计方案的短路阻抗进行计算分析,得出将高压绕组内置的方案对提高短路阻抗最明显,提高了124.56%。同时,通过两种方法计算结果对比验证了计算的正确性;最后,对不同设计方案引起的油箱及夹件的涡流损耗及损耗密度分布进行计算,研究在实现变压器高阻抗过程中对结构件损耗产生的影响。文中对今后高阻抗变压器的设计提供了一些思路。

基于漏磁能量法的变压器短路阻抗计算与分析

基于电磁场、有限元及漏磁能量计算分析理论,详细论述了工程上漏磁能量法在短路阻抗计算方面的应用,并对数值计算值与试验数据进行了比较。

自动调容调压变压器短路阻抗的分析与计算

通过分析自动调容调压变压器的漏磁场,对其短路阻抗的计算方法进行了改进;并通过实例计算,与试验值进行对比,验证了该方法的准确性和可行性。