变压器端部电场三维分析及温度场分析

摘要

变压器作为发、输、配、变电系统中的一种重要设备，它在电能的稳定传输、合理分配、经济运行和安全使用方面有着非常重要的作用。变压器的安全性与电力变压器绝缘结构设计的合理性有很大关系。随着现代电力网络的发展，变压器正朝着大容量、特高压的趋势发展，随之而来的变压器绝缘和热问题也越来越突出。 在对其绝缘结构进行合理的设计之前，我们需要了解绝缘结构中的电场分布、最大场强值以及其出现的位置，所以对变压器的关键区域进行电场分析是十分有必要的。 通过VB编程语言、三维机械设计软件Pro/E进行变压器端部绝缘结构的参数化建模，再利用有限元分析软件Ansoft进行电场分析，本文计算分析了一台三绕组电力变压器（型号为SFSZ11-63000/220）。 首先利用Ansoft软件对变压器绕组端部进行了电场的三维分析。在变压器绕组端部选取不同的区域，通过软件计算分析，得到了选取区域的电压和电场分布云图，并对云图进行了分析，确定了电场强度值最大的区域，为更加合理设计变压器端部绝缘结构提供了参考。 最后根据温度场及流场的的相关理论，通过FLUENT软件建立变压器温度场的求解模型，得出整体温度场分布情况，并对比不同挡油板数、负载系数及散热中心高度对变压器温度场及流场的的影响，为降低绕组热点温升提供了一定的参考依据。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景、目的及意义

1．2 国内外的研究状况

1．2．1 变压器CAD技术的研究现状

1．2．2 变压器电场计算的研究现状

1．2．3 变压器温度场研究现状

1．3 本文研究内容

第2章 电力变压器端部绝缘结构参数化设计

2．1 电力变压器的原理及基本结构

2．1．1 变压器的工作原理

2．1．2 变压器的基本结构

2．1．3 变压器的铁芯

2．1．4 变压器的绕组

2．1．5 变压器的器身

2．1．6 变压器的引线

2．1．7 变压器的油箱

2．2 参数化设计与Pro／E

2．3 Pro／E相比传统设计方法的优势

2．4 变压器绕组端部结构参数化设计

2．4．1 变压器绕组端部构成

2．4．2 静电环的模型建立

2．4．3 角环的模型建立

2．4．4 端圈的模型建立

2．4．5 简化铁心的模型建立

2．4．6 变压器装配

2．5 本章小结

第3章 变压器绕组端部电场三维有限元分析

3．1 有限元法及电场相关原理介绍

3．1．1 有限元法解决场域问题步骤

3．1．2 静电场中的拉普拉斯及泊松方程组

3．1．3 电场分析常用边界条件

3．1．4 Ansoft分析电场流程

3．1．5 Ansoft中模型建立过程

3．2 变压器绕组端部电场分析

3．2．1 变压器相关参数

3．2．2 变压器三维分析模型建立

3．2．3 变压器绕组端部电场分析

3．3 本章小结

第4章 变压器温度场的分析

4．1 油浸式变压器换热特性分析

4．2 基本散热方式

4．3 流场及温度场边界条件分析

4．4 变压器温度场分析

4．4．1 物理模型建立及加载

4．4．2 无挡油板时温度场及油流场分析

4．4．3 挡油板对绕组热点温度影响

4．4．4 负载系数对绕组热点温升影响

4．4．5 散热中心高度对绕组热点温升影响

4．5 本章小结

结论

参考文献

致谢