油浸式变压器二维磁场、流场—温度场耦合问题研究

来源：爱go旅游网

变压器的运行状态直接关系到电网的稳定性,其工作过程中温度的高低不仅影响变压器的绝缘性能,而且会减少变压器的使用寿命。变压器各类问题的出现使其多物理场研究逐渐受到研究者的重视。

由于油浸式变压器磁场的分布在各金属件上较离散,这种情况容易引起温度分布的集中化,出现变压器绕组、铁芯和钢结构等结构件中温度分布不均匀现象。为满足我国对直流输电工程中换流变压器设计的需求,需通过磁场、流体-温度场耦合的方法准确分析计算变压器的温度分布情况。

因此,合理分析变压器磁场、流体-温度场的多场耦合,对变压器的工作状态乃至整个电网的正常运行至关重要。为了更准确地研究电力变压器热点位置和大小,基于铁芯损耗和绕组损耗的不均匀性和媒质物性参数受温度变化的影响,本文提出一种基于非平均热源的多物理场耦合的混合算法。

该混合算法融合了有限体积法和有限元法各自的优点,分别采用有限体积法和有限元法研究变压器油流速度以及热点位置大小乃至整场的温度的分布情况。并在有限体积法和有限元法中分别加入迎风格式,进而有效避免计算过程中产生的非物理振荡。

通过数据映射方法将磁场损耗分布映射到温度场的计算网格中,得到分析温度场时需要的非平均热源。针对油浸式变压器二维简化模型,分别用本文提出的混合算法和多物理场仿真软件Comsol进行分析,并对流体场和温度场结果进行了对比,验证了本文算法的正确性和有效性。

利用该方法分析了油浸式变压器常温环境下启动过程的瞬态温度场分布,分析结果可为工程提供参考。

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