[发明专利]在变压器设计阶段计算变压器短路阻抗和绕组环流的方法

权利要求书

1.一种在变压器设计阶段计算变压器短路阻抗和绕组环流的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取变压器参数，所述变压器参数包括：几何尺寸参数、绕组参数以及运行参数；所述几何尺寸参数包括：高压绕组平均半径r₁，低压绕组平均半径r₂和高低压绕组间隙平均半径r₁₂；所述绕组参数包括：高压绕组线圈厚度a₁，低压绕组线圈厚度a₂、高低压间隙厚度a₁₂，绕组高度L，高压绕组线圈匝数N₁以及低压绕组线圈匝数N₂；运行参数包括：高压绕组额定电流I₁，低压绕组额定电流I₂，高压绕组额定电压U₁以及低压绕组额定电压U₂；

步骤2、根据步骤1获取的变压器参数计算变压器的短路阻抗U_k％；

步骤3、根据步骤1获取的变压器参数和步骤2得到的变压器的短路阻抗U_k％，计算变压器的漏磁通峰值Φ_k；

步骤4、根据步骤3得到的变压器的漏磁通峰值Φ_k，计算变压器的绕组环流I_k(n₁)。

2.根据权利要求1所述的一种在变压器设计阶段计算变压器短路阻抗和绕组环流的方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1、计算变压器高低压绕组间隙中的漏磁势F(x)；

步骤2.2、计算漏磁场的磁感应强度B(x)：其中，μ为变压器中介质的磁导率，H(x)为x处的磁场强度；

步骤2.3、计算低压绕组中总的漏磁链Ψ₂，高压绕组内的漏磁链Ψ₁以及高低压绕组之间气隙的漏磁链Ψ₁₂：

宽度为dx的微小圆环区域内的漏磁通dΦ₂(x)的表达式为：dΦ₂(x)＝B(x)·C₂·dx；

在低压绕组的宽度为dx的微小圆环区域内，漏磁链dΨ₂(x)的计算公式为：

dΨ₂(x)＝dΦ₂(x)·N₂(x)

其中，N₂(x)为x处匝链的线圈匝数；

对dΨ₂(x)积分得到低压绕组中总的漏磁链Ψ₂，同理得到高压绕组内的漏磁链Ψ₁以及高低压绕组之间气隙的漏磁链Ψ₁₂；

步骤2.4、计算绕组部分总漏磁链Ψ_Σ：Ψ_Σ＝Ψ₁+Ψ₂+Ψ₁₂；

步骤2.5、计算变压器的短路阻抗U_k：

计算变压器绕组的等效电感L_k：

根据等效电感L_k计算变压器的漏电抗x_k：x_k＝ωL_k；

根据漏电抗x_k计算变压器的短路阻抗U_k为：

其中，I_1N为变压器正常运行时的额定电流，U_1N为变压器正常运行时的额定电压。

3.根据权利要求2所述的一种在变压器设计阶段计算变压器短路阻抗和绕组环流的方法，其特征在于，所述步骤2.1中，变压器高低压绕组间隙中的漏磁势F(x)根据x所在位置，取三种不同的公式：

F(x)＝F_m＝I₂N₂＝I₁N₁，≤x＜a₂+a₁₂ (1)

其中，x为计算位置距离低压绕组内层的辐向距离。