[发明专利]一种变压器绕组漏磁场仿真建模方法

说明书

本发明公开了一种变压器绕组漏磁场仿真建模方法，涉及电力技术领域，针对现有技术无法精确模拟变压器漏磁场的问题，提出如下方案，包括：获取待建模变压器绕组的建模信息，并根据建模信息按照油道近似压缩法，建立变压器绕组漏磁区域初步线饼模型；根据导线绕制形式和导线匝规格数据，建立变压器绕组漏磁场绕组导体环模型；使用轴对称平面单元进行网格自由划分；根据各线圈电路连接关系和安匝平衡原则，按导线绕制顺序施加各线匝区域边界条件，建立变压器绕组二维漏磁仿真的有限元模型，并计算。本发明创建了变压器绕组漏磁场绕组导体环模型，采用油道近似压缩法，按匝建立了绕组模型，可模拟绕组实物下的状态，能准确模拟变压器漏磁场。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种变压器绕组漏磁场仿真建模方法。

背景技术

在电力系统中变压器是电能转换与传输的核心器件，其工作原理是根据电磁感应原理，使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，从而实现电压、电流或阻抗的变化。变压器绕组是其核心部件，其工作运行的稳定性关系着整个电力系统的正常运行，随着电网规模的不断扩大，对变压器性能稳定性的要求越高，同时随着变压器容量的持续提高，其损耗和短路稳定性越来越引起制造厂家与电力运行商的关注，而对以上问题分析精准的前提是准确分析变压器绕组漏磁场。

因此如何准确计算变压器绕组漏磁场是非常必要的。目前变压器绕组漏磁场分析的方法主要包括工程经验公式法和数值模拟法。工程经验公式法上是在将计算场域给予很大简化的情况下对变压器的磁场进行计算的，在得到线圈中轴向磁感应强度的最大值后，再估算其它部位的磁场分布，所以要想精确的得到所有部位磁场分布的准确数值，通过工程经验公式法是十分困难的；随着数值计算的发展，有限元软件有足够的工程精度满足电磁场仿真计算，但通用的变压器绕组漏磁场有限元计算中，其按饼或层建立的磁场仿真数学模型只能用于分析特定的物理问题，不能应用其数学模型分析其他问题，导致在后续的损耗和短路稳定性上需要重新建模。因此深入研究变压器绕组需要建立一个精确描述各种变压器绕组的模型的方法，进而可以利用此模型及漏磁仿真数据进行其损耗和短路稳定性的计算，保证绕组的安全、稳定运行。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种变压器绕组漏磁场仿真建模方法，包括以下步骤：

S1、获取待建模变压器绕组的建模信息，并根据建模信息按照油道近似压缩法，建立变压器绕组漏磁区域初步线饼模型；

S2、根据导线绕制形式和导线匝规格数据建立变压器绕组漏磁场导体环计算模型；

S3、使用轴对称平面单元进行网格自由划分；

S4、根据各线圈电路连接关系和安匝平衡原则，按导线绕制顺序施加各线匝区域边界条件；

S5、建立变压器绕组二维漏磁仿真的有限元模型，并计算。

优选的，步骤S1中，所述建模信息包括：铁心直径、铁心窗高、油箱宽度、绕组与下铁轭距离、线圈高度、线圈饼数。

优选的，步骤S2中，所述数据包括：线圈形式、导线线规、进线方式、线圈电流、线圈匝数。

优选的，步骤S4中，施加各线匝区域边界条件满足以下条件：当变压器工作在负载状态时，一、二次侧线圈满足磁势平衡原理，由于励磁电流在数值上很小(可以忽略)，则磁势平衡原理公式如下：

I₁W₁+I₂W₂＝0 (1)

式中：I₁、I₂-一、二次线圈电流；

W₁、W₂-一、二次侧线圈匝数；

一次侧线圈磁势和二次侧线圈磁势在数值上相等，在相位上相差180°。