[發(fā)明專利]一種變壓器油箱內(nèi)部油流運動情況計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810233042.8
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108460226B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周丹;李德波;林春耀;楊賢;楊楚明;孫文星;馬志欽;江丹宇
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06T17/00;H01F27/14;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

1.一種變壓器油箱內(nèi)部油流運動情況計算方法，其特征在于，包括：

根據(jù)變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，分別建立所述變壓器的短路電流模型、瞬態(tài)漏磁場計算模型、繞組瞬態(tài)力學(xué)模型和流場模型；

根據(jù)所述短路電流模型求取在故障發(fā)生時刻流經(jīng)所述變壓器的繞組的短路電流；

將所述繞組劃分為多個微元體，通過所述短路電流和所述瞬態(tài)漏磁場計算模型求取所述多個微元體所處的漏磁場的磁感應(yīng)強度；

根據(jù)所述短路電流和磁感應(yīng)強度求取所述繞組所受的電磁力，求取所述多個微元體所受的重力，并通過所述繞組瞬態(tài)力學(xué)模型求取所述繞組在所述電磁力和所述重力的影響下的位移量和形變量；

以所述位移量和所述形變量作為所述流場模型的流場初始變量，通過湍流模型計算所述油箱內(nèi)部的瞬態(tài)流場分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油箱內(nèi)部油流運動情況計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述短路電流模型求取在故障發(fā)生時刻流經(jīng)所述變壓器的繞組的短路電流包括：

根據(jù)所述變壓器發(fā)生的故障類型構(gòu)建所述變壓器的電路拓撲，并根據(jù)所述電路拓撲和所述短路電流模型求取在故障發(fā)生時刻流經(jīng)所述變壓器的繞組的短路電流。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器油箱內(nèi)部油流運動情況計算方法，其特征在于，所述通過所述短路電流和所述瞬態(tài)漏磁場計算模型求取所述變壓器的油箱內(nèi)部的漏磁場的磁感應(yīng)強度之前包括：

以所述油箱的內(nèi)壁為磁絕緣邊界，設(shè)定所述瞬態(tài)漏磁場計算模型的邊界條件。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變壓器油箱內(nèi)部油流運動情況計算方法，其特征在于，所述將所述繞組劃分為多個微元體，通過所述短路電流和所述瞬態(tài)漏磁場計算模型求取所述多個微元體所處的漏磁場的磁感應(yīng)強度包括：

對所述繞組進行網(wǎng)格剖分，將所述繞組劃分為多個微元體，并采用有限元分析法通過所述短路電流和所述瞬態(tài)漏磁場計算模型求取所述多個微元體所處的漏磁場的磁感應(yīng)強度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變壓器油箱內(nèi)部油流運動情況計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述短路電流和磁感應(yīng)強度求取所述繞組所受的電磁力具體為：

根據(jù)所述短路電流和磁感應(yīng)強度通過瞬態(tài)力學(xué)方程求取所述多個微元體所受的電磁力，所述瞬態(tài)力學(xué)方程為：

F＝B×J_e

其中，F(xiàn)為電磁力，B為磁感應(yīng)強度，J_e＝i_d/S為電流密度矢量，i_d為短路電流，S為繞組導(dǎo)線截面積。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變壓器油箱內(nèi)部油流運動情況計算方法，其特征在于，所述形變量包括應(yīng)力張量和應(yīng)變張量。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變壓器油箱內(nèi)部油流運動情況計算方法，其特征在于，通過所述繞組瞬態(tài)力學(xué)模型求取所述繞組在所述電磁力和所述重力的影響下的位移量和形變量具體包括：

根據(jù)所述繞組瞬態(tài)力學(xué)模型的公式組求取所述多個微元體在所述電磁力和所述重力的影響下的位移量和形變量，所述公式組包括：

F_v＝F+G

σ-σ₀＝C:(ε-ε₀-ε_p-ε_th)

其中，F(xiàn)_v為微元體總載荷，G為微元體的重力載荷；ρ為油箱箱壁密度，u表示微元體的位移，σ表示應(yīng)力張量；σ₀和ε₀分別表示初始應(yīng)力和初始應(yīng)變，C表示4階彈性張量，ε_p表示材料塑形形變張量，ε_th表示熱應(yīng)變張量；λ為塑性乘數(shù)；Q表示塑性勢；u、v、w分別表示微元體在三維直角坐標(biāo)x、y、z方向的位移。