[发明专利]一种变压器绕组温升特性的仿真计算方法

权利要求书

1.一种变压器绕组温升特性的仿真计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：建立模型：根据变压器的油箱箱体、高压绕组、低压绕组和铁心的实际尺寸在有限元仿真软件中建立模型；

S2：对模型进行有限元划分：利用ANSYS软件自带的自适应网格划分与手动划分对该模型进行有限元划分；

S3：设置变压器油物理参数：设置变压器油密度、导热系数、动力粘度和定压比热容；

S4：设置变压器部件参数：分别设置变压器铁心、高压绕组以及低压绕组的材料属性、比热容、密度、导热系数和热通量；

S5：设置边界条件；

S6：进行双向耦合计算：对所述变压器设定不同负载系数K，利用有限元仿真软件进行温度场与流体场之间的双向耦合计算，根据材料属性随温度和流速的变化进行迭代，直至满足收敛条件，即可得到变压器温升特性。

2.如权利要求1所述的仿真计算方法，其特征在于：所述根据变压器油箱、绕组和铁心的实际尺寸在有限元仿真软件中建立的模型的步骤中包括如下假设：

(1)选择变压器单项分析，建立二维轴对称模型，将铁心中心设为对称轴；

(2)热源为铁心、高压绕组和低压绕组；

(3)所述高压绕组和低压绕组沿圆周径向方向温度相同。

3.如权利要求1所述的仿真计算方法，其特征在于：所述设置边界条件的步骤包括如下步骤：

S51：定义所述模型的初始温度；

S52：设定所述变压器的外界环境温度，并假设外界环境温度恒定；

S53：计算所述变压器等效对流换热系数，并设置辐射表面发射率，并且所述等效对流换热系数表示为：h_e＝h(S₁+S₂)，其中：S₁为油箱箱体的表面积，S₂为散热片的总面积，h为油箱及散热片的对流换热系数；

S54：定义固定部分的边界为无滑移边界，固定部分的对称边界为滑移边界。

4.如权利要求1所述的仿真计算方法，其特征在于：所述双向耦合计算的数学模型为：

其中：ρ为流体密度，ν为流速，F为外部体积力，p为压力，μ为动力粘度，c为比热容，T为温度，λ为导热率，q为体积热量。

5.如权利要求4所述的仿真计算方法，其特征在于：步骤S6还包括热通量修正的步骤，所述热通量修正通过以下方式实现：Q(t)＝Q₀[1+α(T_s-T₀)]，其中：Q₀为初始温度T₀时的热通量，T_s为迭代求解得到的实时温度，α为代替温度体系。