[發明專利]一種220kV三相變壓器B相短路電磁場的計算方法及裝置

在審

• 申請號: 201710037842.8
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106815436A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 李德波;馮永新;鐘俊;余岳溪;殷立寶;林友新;周杰聯;楊賢;柯春俊;周丹;孟源源;劉石
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術領域

本發明涉及電力技術領域，尤其涉及一種220kV三相變壓器B相短路電磁場的計算方法及裝置。

背景技術

隨著電力建設的不斷發展，電力設備朝著大型化方向發展。隨著變壓器電壓等級的大幅提升，作為電力系統主要載體之一的變壓器的安全穩定運行，關系著電網的整體抗風險能力。如何保證變壓器長期處于良好的工作狀態一直是電力企業設備管理的重中之重。近些年，電網系統屢次發生因外部短路沖擊造成主變重瓦斯保護跳閘、壓力釋放閥動作噴油等。當因外部電路短路而造成電流沖擊時繞組導線中所通過的短路電流數值可達到而定數值的15～20倍。變壓器在極短的時間之內將產生較大的電磁力和電磁損耗。在電磁力的作用下，繞組可能會發生振動，從而影響油箱中的油流運動，產生油流涌動。要準確的確定油箱中的油流運動，需要對變壓器在短路狀態產生的電磁場強度分布、繞組受到的電磁力以及油流的溫升有精確的了解。

要對變壓器中繞組的受力進行準確的計算，首先應對變壓器短路時的電磁場進行精確的計算。因此，有限元法在很早就被引入到了變壓器的磁場分析中。對于變壓器的損耗計算，常有的計算手段是運用解析公式和半經驗公式的時域法，正交分解合成法，但局限性太大。在采用計算機輔助分析方面，一般也都是采用2D有限元法。

這些方法都能在一定程度上解決工程問題。但是這些方法本身含有的簡化太多，計算的結果適用性比較小，提供的數據難以支持進一步的變壓器振動或油流涌動的分析。因此，針對此種大型220kV變壓器的三維電磁場求解，進行分析的很少見。

究其原因，其大型220kV變壓器的模型比較復雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計算量比較大，從而導致了大型220kV變壓器三維電磁場求解效率低的技術問題。

發明內容

本發明實施例提供了一種220kV三相變壓器B相短路電磁場的計算方法及裝置，解決了由于目前的大型220kV變壓器的模型比較復雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計算量比較大，而導致的大型220kV變壓器三維電磁場求解效率低的技術問題。

本發明實施例提供的一種220kV三相變壓器B相短路電磁場的計算方法，包括：

建立220kV三相變壓器簡化模型；

將所述220kV三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網格剖分單元；

對若干個所述三維網格剖分單元進行與B相對應的繞組短路處理，并設置激勵源，進行電磁瞬態分析。

可選地，將所述220kV三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網格剖分單元具體包括：

將所述220kV三相變壓器簡化模型剖分為若干個四面體二階單元。

可選地，對若干個所述三維網格剖分單元進行與B相對應的繞組短路處理，并設置激勵源，進行電磁瞬態分析具體包括：

對若干個所述四面體二階單元進行與B相對應的繞組短路處理，并設置外電路短路瞬態激勵源；

對所述四面體二階單元的棱邊的矢量位自由度進行一階元計算，對所述四面體二階單元的節點的標量位自由度進行二階元計算，求解出三維瞬態磁場；

對所述三維瞬態磁場進行計算結果分析。

可選地，對所述三維瞬態磁場進行計算結果分析具體包括：

根據求解出的所述三維瞬態磁場進行分析確定所述220kV三相變壓器簡化模型對應的內部磁場分布特性、各相繞組和鐵芯歐姆損耗，以及各相繞組受力情況。

可選地，根據求解出的所述三維瞬態磁場進行分析還包括：

獲取到在B相短路狀態下所述220kV三相變壓器簡化模型對應的三相電流瞬態波形、預置時刻下所述220kV三相變壓器簡化模型對應的磁感應強度分布云圖和在指定路徑位置下考察得到的磁感應強度分布曲線圖。

本發明實施例提供的一種220kV三相變壓器B相短路電磁場的計算裝置，其特征在于，包括：

建立單元，用于建立220kV三相變壓器簡化模型；

剖分單元，用于將所述220kV三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網格剖分單元；

分析單元，用于對若干個所述三維網格剖分單元進行與B相對應的繞組短路處理，并設置激勵源，進行電磁瞬態分析。

可選地，剖分單元，具體用于將所述220kV三相變壓器簡化模型剖分為若干個四面體二階單元。

可選地，分析單元包括：

短路處理子單元，用于對若干個所述四面體二階單元進行與B相對應的繞組短路處理，并設置外電路短路瞬態激勵源；