[發明專利]在變壓器設計階段計算變壓器短路阻抗和繞組環流的方法

有效

• 申請號: 202010514879.7
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111626014B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 黨昊煒;席保鋒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種在變壓器設計階段計算變壓器短路阻抗和繞組環流的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、獲取變壓器參數，所述變壓器參數包括：幾何尺寸參數、繞組參數以及運行參數；所述幾何尺寸參數包括：高壓繞組平均半徑r₁，低壓繞組平均半徑r₂和高低壓繞組間隙平均半徑r₁₂；所述繞組參數包括：高壓繞組線圈厚度a₁，低壓繞組線圈厚度a₂、高低壓間隙厚度a₁₂，繞組高度L，高壓繞組線圈匝數N₁以及低壓繞組線圈匝數N₂；運行參數包括：高壓繞組額定電流I₁，低壓繞組額定電流I₂，高壓繞組額定電壓U₁以及低壓繞組額定電壓U₂；

步驟2、根據步驟1獲取的變壓器參數計算變壓器的短路阻抗U_k％；

步驟3、根據步驟1獲取的變壓器參數和步驟2得到的變壓器的短路阻抗U_k％，計算變壓器的漏磁通峰值Φ_k；

步驟4、根據步驟3得到的變壓器的漏磁通峰值Φ_k，計算變壓器的繞組環流I_k(n₁)。

2.根據權利要求1所述的一種在變壓器設計階段計算變壓器短路阻抗和繞組環流的方法，其特征在于，所述步驟2包括以下步驟：

步驟2.1、計算變壓器高低壓繞組間隙中的漏磁勢F(x)；

步驟2.2、計算漏磁場的磁感應強度B(x)：其中，μ為變壓器中介質的磁導率，H(x)為x處的磁場強度；

步驟2.3、計算低壓繞組中總的漏磁鏈Ψ₂，高壓繞組內的漏磁鏈Ψ₁以及高低壓繞組之間氣隙的漏磁鏈Ψ₁₂：

寬度為dx的微小圓環區域內的漏磁通dΦ₂(x)的表達式為：dΦ₂(x)＝B(x)·C₂·dx；

在低壓繞組的寬度為dx的微小圓環區域內，漏磁鏈dΨ₂(x)的計算公式為：

dΨ₂(x)＝dΦ₂(x)·N₂(x)

其中，N₂(x)為x處匝鏈的線圈匝數；

對dΨ₂(x)積分得到低壓繞組中總的漏磁鏈Ψ₂，同理得到高壓繞組內的漏磁鏈Ψ₁以及高低壓繞組之間氣隙的漏磁鏈Ψ₁₂；

步驟2.4、計算繞組部分總漏磁鏈Ψ_Σ：Ψ_Σ＝Ψ₁+Ψ₂+Ψ₁₂；

步驟2.5、計算變壓器的短路阻抗U_k：

計算變壓器繞組的等效電感L_k：

根據等效電感L_k計算變壓器的漏電抗x_k：x_k＝ωL_k；

根據漏電抗x_k計算變壓器的短路阻抗U_k為：

其中，I_1N為變壓器正常運行時的額定電流，U_1N為變壓器正常運行時的額定電壓。

3.根據權利要求2所述的一種在變壓器設計階段計算變壓器短路阻抗和繞組環流的方法，其特征在于，所述步驟2.1中，變壓器高低壓繞組間隙中的漏磁勢F(x)根據x所在位置，取三種不同的公式：

F(x)＝F_m＝I₂N₂＝I₁N₁，≤x＜a₂+a₁₂ (1)

其中，x為計算位置距離低壓繞組內層的輻向距離。