[发明专利]一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法及装置。

背景技术

随着电力建设的不断发展，电力设备朝着大型化方向发展。随着变压器电压等级的大幅提升，作为电力系统主要载体之一的变压器的安全稳定运行，关系着电网的整体抗风险能力。如何保证变压器长期处于良好的工作状态一直是电力企业设备管理的重中之重。近些年，电网系统屡次发生因外部短路冲击造成主变重瓦斯保护跳闸、压力释放阀动作喷油等。当因外部电路短路而造成电流冲击时绕组导线中所通过的短路电流数值可达到而定数值的15～20倍。变压器在极短的时间之内将产生较大的电磁力和电磁损耗。在电磁力的作用下，绕组可能会发生振动，从而影响油箱中的油流运动，产生油流涌动。要准确的确定油箱中的油流运动，需要对变压器在短路状态产生的电磁场强度分布、绕组受到的电磁力以及油流的温升有精确的了解。

要对变压器中绕组的受力进行准确的计算，首先应对变压器短路时的电磁场进行精确的计算。因此，有限元法在很早就被引入到了变压器的磁场分析中。对于变压器的损耗计算，常有的计算手段是运用解析公式和半经验公式的时域法，正交分解合成法，但局限性太大。在采用计算机辅助分析方面，一般也都是采用2D有限元法。

这些方法都能在一定程度上解决工程问题。但是这些方法本身含有的简化太多，计算的结果适用性比较小，提供的数据难以支持进一步的变压器振动或油流涌动的分析。因此，针对此种大型220kV变压器的三维电磁场求解，进行分析的很少见。

究其原因，其大型220kV变压器的模型比较复杂，材料的非线性特性难以获得，求解的计算量比较大，从而导致了大型220kV变压器三维电磁场求解效率低的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法及装置，解决了由于目前的大型220kV变压器的模型比较复杂，材料的非线性特性难以获得，求解的计算量比较大，而导致的大型220kV变压器三维电磁场求解效率低的技术问题。

本发明实施例提供的一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法，包括：

建立220kV三相变压器简化模型；

将所述220kV三相变压器简化模型剖分为若干个三维网格剖分单元；

对若干个所述三维网格剖分单元进行与B相对应的绕组短路处理，并设置激励源，进行电磁瞬态分析。

可选地，将所述220kV三相变压器简化模型剖分为若干个三维网格剖分单元具体包括：

将所述220kV三相变压器简化模型剖分为若干个四面体二阶单元。

可选地，对若干个所述三维网格剖分单元进行与B相对应的绕组短路处理，并设置激励源，进行电磁瞬态分析具体包括：

对若干个所述四面体二阶单元进行与B相对应的绕组短路处理，并设置外电路短路瞬态激励源；

对所述四面体二阶单元的棱边的矢量位自由度进行一阶元计算，对所述四面体二阶单元的节点的标量位自由度进行二阶元计算，求解出三维瞬态磁场；

对所述三维瞬态磁场进行计算结果分析。

可选地，对所述三维瞬态磁场进行计算结果分析具体包括：

根据求解出的所述三维瞬态磁场进行分析确定所述220kV三相变压器简化模型对应的内部磁场分布特性、各相绕组和铁芯欧姆损耗，以及各相绕组受力情况。

可选地，根据求解出的所述三维瞬态磁场进行分析还包括：

获取到在B相短路状态下所述220kV三相变压器简化模型对应的三相电流瞬态波形、预置时刻下所述220kV三相变压器简化模型对应的磁感应强度分布云图和在指定路径位置下考察得到的磁感应强度分布曲线图。

本发明实施例提供的一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算装置，其特征在于，包括：

建立单元，用于建立220kV三相变压器简化模型；

剖分单元，用于将所述220kV三相变压器简化模型剖分为若干个三维网格剖分单元；

分析单元，用于对若干个所述三维网格剖分单元进行与B相对应的绕组短路处理，并设置激励源，进行电磁瞬态分析。

可选地，剖分单元，具体用于将所述220kV三相变压器简化模型剖分为若干个四面体二阶单元。

可选地，分析单元包括：

短路处理子单元，用于对若干个所述四面体二阶单元进行与B相对应的绕组短路处理，并设置外电路短路瞬态激励源；