[发明专利]一种换流变压器电磁场-流体-温度场耦合计算方法

摘要

本发明涉及一种换流变压器电磁场‑流体‑温度场耦合计算方法。首先假设温度分布均匀，各单元均采用同一温度下的损耗及磁化特性曲线，采用电磁场数值方法分析磁场分布及损耗，利用节点数据高精度快速映射算法将损耗传递到流体‑温度场计算单元；考虑热源分布的不均匀性，以及温度对油运动粘度的影响，采用流体‑温度场数值计算方法分析流体‑温度场分布；然后利用异构网格节点数据快速映射算法，将温度场计算结果映射到磁场剖分单元节点，修正磁场计算单元中的磁化特性数据，重新计算谐波激励下的磁场分布及其损耗，进而利用损耗计算流体‑温度场分布；不断进行谐波磁场、流体‑温度场的循环迭代至满足收敛条件，获得换流变压器内部的温度场分布。

主权项

1.一种换流变压器电磁场‑流体‑温度场耦合计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对换流变压器绕组电流进行频谱分析，得到其直流分量和各次谐波分量；2)根据步骤1)得到的绕组电流直流分量和谐波分量，基于叠片铁心测量系统，测量换流变压器中叠片铁心在不同温度下50Hz正弦激励时的损耗特性和磁化特性，得到叠片铁心的损耗及磁化特性曲线；3)建立换流变压器在电磁场中的几何模型，将模型离散为三角形有限元网格，根据电磁场数学模型采用数值方法计算磁场分布；其中计算磁场分布具体为：采用铁心区域各三角形单元温度所对应的磁化特性曲线，计算换流变压器的磁场分布；在初次计算时，各三角形单元均采用同一温度下的磁化特性曲线；4)建立换流变压器流体‑温度场的几何模型，将模型离散为四边形有限元网格；5)通过异构网格节点数据快速映射算法，将电磁场中的损耗映射到流体‑温度场剖分单元；6)测量换流变压器油在不同温度下的运动粘度参数；7)将映射后各个单元的损耗密度作为热源加载到流体‑温度场中，并根据步骤6)中换流变压器油在不同温度下的运动粘度，进行流体‑温度场数值计算，得到温度分布结果；8)再次通过异构网格节点数据快速映射算法，将温度结果映射到电磁场三角形单元节点；9)利用映射后的温度分布结果修正电磁场各计算单元中的磁化特性和损耗特性数据，返回步骤3)，不断进行谐波磁场、流体‑温度场的循环迭代计算，直至满足迭代收敛条件；从而得到准确的温度分布。