王子奇 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

變壓器大電流引線附近結(jié)構(gòu)件損耗與溫升的計(jì)算與分析

王子奇 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

本文應(yīng)用電磁場分析軟件，對變壓器大電流引線附近的機(jī)構(gòu)件的損耗與溫升進(jìn)行了計(jì)算與分析，通過對四種不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，最后給出了降低損耗的措施。

1 引言

大電流引線會在結(jié)構(gòu)件附近會產(chǎn)生局部漏磁場，引起結(jié)構(gòu)件的局部損耗密度偏大，溫升偏高等問題，雖然這部分損耗對總附加損耗的影響不大，但是可能會引起結(jié)構(gòu)件局部過熱問題，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此需要對大電流大容量變壓器引線部分引起的損耗和溫升分布進(jìn)行分析，采取合理的有效措施，消除局部過熱問題，提高產(chǎn)品的運(yùn)行可靠性。

2 模型簡化

由于變壓器模型比較龐大，計(jì)算和分析對計(jì)算機(jī)資源要求比較高，因此本文對大電流引線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的簡化如圖1所示，由于長直引線的結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)有參考文獻(xiàn)，因此本文研究的簡化模型為引線一側(cè)帶有彎頭的結(jié)構(gòu)，其中升高座材質(zhì)為低磁鋼，法蘭盤和油箱為普通鋼板。

3 損耗計(jì)算

若要計(jì)算結(jié)構(gòu)件的溫度值，必須先計(jì)算結(jié)構(gòu)件在漏磁場作用下引起的損耗值，本文分別對無屏蔽、帶屏蔽1結(jié)構(gòu)、屏蔽2結(jié)構(gòu)和屏蔽3結(jié)構(gòu)（如圖2，其中屏蔽2在油箱下方貼近油箱位置）下四種情況進(jìn)行了計(jì)算，其計(jì)算結(jié)構(gòu)如表1所示。于屏蔽2來說油箱的損耗減小的最多，所以對于一側(cè)帶有彎頭的大電流引線來說，采用屏蔽2結(jié)構(gòu)的效果是最好的。

圖1大電流引線與結(jié)構(gòu)件的簡化模型

表1 不同屏蔽下結(jié)構(gòu)件的損耗值

4 溫升計(jì)算

應(yīng)用有限元軟件繼續(xù)對這四種結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度場計(jì)算，可以得出油箱的最熱點(diǎn)溫度值為90．3℃，法蘭盤的最熱點(diǎn)溫度值為90．4℃，升高座的最熱點(diǎn)溫度為89．3℃。

表2 不同屏蔽下相對于無屏蔽時(shí)的溫升百分比（%）

由表2可以看出在第二種屏蔽結(jié)構(gòu)下，各結(jié)構(gòu)件的溫升明顯下降了很多，說明對于一側(cè)有彎頭的大電流導(dǎo)線采用該種結(jié)構(gòu)可以有效的降低溫升。

5 結(jié)論

對于一側(cè)帶有彎頭的大電流引線結(jié)構(gòu)，彎頭側(cè)會在油箱壁內(nèi)產(chǎn)生大量的磁通和較高的損耗，發(fā)生局部過熱現(xiàn)象，影響變壓器正常運(yùn)行，通過對磁場的分析計(jì)算，在結(jié)構(gòu)上采取一定的屏蔽措施，大大降低了結(jié)構(gòu)件的熱點(diǎn)溫度值，防止了局部過熱的發(fā)生。

圖2不同屏蔽結(jié)構(gòu)示意圖

從表1可以看出在這四種情況下升高座和法蘭盤的損耗變化不大，對于屏蔽1結(jié)構(gòu)來說油箱的損耗幾乎不變，而對

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孫昕（通訊作者），沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院，副教授，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。