本發(fā)明涉及變壓器制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種防止雙餅式繞組局部過熱的分析及改進(jìn)方法。

背景技術(shù)：

在整流變壓器和電爐變壓器中，由于低壓繞組電壓低，電流大，需要采用多路并聯(lián)的方法達(dá)到目的，最常用的是多路并聯(lián)雙餅式繞組結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由于電流分布不均勻會引起局部過熱。傳統(tǒng)的漏磁場法無法準(zhǔn)確的計(jì)算電流分布，進(jìn)而無法依據(jù)電流分布改進(jìn)雙餅式繞組的結(jié)構(gòu)，防止雙餅式繞組局部過熱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種防止雙餅式繞組局部過熱的分析和改進(jìn)方法，根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)雙餅式繞組的結(jié)構(gòu)，從而防止雙餅式繞組局部過熱，延長變壓器壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種防止雙餅式繞組局部過熱的分析方法，其特征在于：所述分析方法包括以下步驟：

步驟1：建立計(jì)算模型，根據(jù)變壓器器身結(jié)構(gòu)建立計(jì)算模型；

步驟2：設(shè)置計(jì)算模型各部分的材料屬性；

步驟3：生成繞組，將計(jì)算模型中的高壓繞組和低壓繞組生成繞組屬性；

步驟4：施加激勵，將計(jì)算模型中的高壓繞組和低壓繞組加入電路中，模擬運(yùn)行狀態(tài)；

步驟5：運(yùn)行仿真，利用計(jì)算機(jī)通過有限元軟件進(jìn)行電磁場仿真，計(jì)算雙餅式繞組的電流分布；

步驟6：根據(jù)仿真結(jié)果改進(jìn)結(jié)構(gòu)并仿真，根據(jù)雙餅式繞組的電流分布情況，判斷雙餅式繞組局部過熱的線餅位置，進(jìn)而改進(jìn)計(jì)算模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)，重復(fù)步驟1-5計(jì)算改進(jìn)后的雙餅式繞組結(jié)構(gòu)的電流分布。

優(yōu)選的，所述的二維模型包括：鐵芯、高壓繞組、低壓繞組、油箱和利用計(jì)算機(jī)有限元軟件仿真需要的空氣包。

優(yōu)選的，所述的計(jì)算模型各部分的材料屬性為：鐵芯為硅鋼片材料，高壓繞組為銅導(dǎo)體材料，低壓繞組為銅導(dǎo)體材料，油箱為結(jié)構(gòu)鋼材料。

優(yōu)選的，步驟6中改進(jìn)的計(jì)算模型結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：增大低壓繞組首末兩端各一個并聯(lián)支路的導(dǎo)線截面、減小低壓繞組首末兩端相鄰兩個并聯(lián)支路的導(dǎo)線截面，并增加低壓繞組軸向高度。

一種防止雙餅式繞組局部過熱的改進(jìn)方法，其特征在于：增大低壓繞組首末兩端各一個并聯(lián)支路的導(dǎo)線截面、減小低壓繞組首末兩端相鄰兩個并聯(lián)支路的導(dǎo)線截面，并增加低壓繞組軸向高度。

優(yōu)選的，低壓繞組首末兩端并聯(lián)支路的導(dǎo)線橫截面為中部正常雙餅導(dǎo)線軸向高度的1.4-2倍。

優(yōu)選的，低壓繞組3首末兩端相鄰兩個并聯(lián)支路的導(dǎo)線橫截面尺寸為中部正常雙餅導(dǎo)線軸向高度的0.7-0.9倍。

優(yōu)選的，低壓繞組的軸向高度比高壓繞組的軸向高度高出30-60mm。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：利用計(jì)算機(jī)采用有限元方法計(jì)可以方便、準(zhǔn)確的計(jì)算雙餅式繞組的電流分布，進(jìn)而通過電流分布改進(jìn)雙餅式繞組的結(jié)構(gòu)，防止局部過熱，延長變壓器壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明分析流程示意圖；

圖2是本發(fā)明改進(jìn)前的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3矩形框的局部放大圖；

圖5是本發(fā)明改進(jìn)前的電流分布；

圖6是本發(fā)明改進(jìn)后的電流分布；

其中，1、鐵芯；2、高壓繞組；3、低壓繞組；4、油箱；5、空氣包。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下對照附圖并結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所述,按以下步驟用有限元方法分析雙餅式繞組的電流分布。

1. 建立計(jì)算模型。按變壓器器身結(jié)構(gòu)尺寸建立二維軸對稱模型，模型結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，包括鐵心1、高壓繞組2、低壓繞組3、油箱4以及軟件仿真所需的空氣包5。其中，建立模型時(shí)，位于外側(cè)的低壓繞組3按雙餅支路數(shù)目建立，每個雙餅支路建立一個支路單元，有多少個雙餅支路就建立多少個支路單元。本實(shí)施例中建立52個支路單元，低壓繞組并聯(lián)支路單元號由低壓繞組頂部至底部為1-52。位于內(nèi)側(cè)的高壓繞組建立三個單元，分別位于繞組的上、中、下部，高度分別為繞組整體高度的1/5、3/5、1/5。

2. 設(shè)置模型各部分的材料屬性。對仿真模型中的各部分賦予材料屬性，其中鐵心1為硅鋼片，高壓繞組2和低壓繞組3為銅導(dǎo)體，油箱4為結(jié)構(gòu)鋼，包圍整個模型建立一個空氣包5作為求解域。

3. 生成繞組。將高壓繞組2和低壓繞組3生成繞組屬性，按每一部分的實(shí)際匝數(shù)賦值。

4. 電路連接，施加激勵。高壓繞組2和低壓繞組3加入電路中，在高壓繞組2側(cè)施加額定電流激勵，低壓繞組3各支路單元并聯(lián)并短接，模擬運(yùn)行狀態(tài)。

5. 采用有限元軟件進(jìn)行仿真。

6. 結(jié)果及后處理。通過有限元軟件對變壓器運(yùn)行情況進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖5所示，發(fā)現(xiàn)繞組容易出現(xiàn)局部過熱的線餅在繞組兩端各一個并聯(lián)支路處，該處的電流大大超過整個繞組平均值，而與其相鄰的兩個并聯(lián)支路中電流相對較小。

7. 根據(jù)仿真結(jié)果改變模型結(jié)構(gòu)，如圖3、圖4所示，包括：增加低壓繞組3的軸向高度，根據(jù)不同的產(chǎn)品，低壓繞組3比高壓繞組2高30-60mm ，增加低壓繞組3兩端第一個并聯(lián)支路的導(dǎo)線軸向高度，為中部正常并聯(lián)支路的1.4-2倍，低壓繞組3兩端第2、3個并聯(lián)支路的導(dǎo)線軸向高度減小為中部正常并聯(lián)支路的0.7-0.9倍。重復(fù)步驟1-5仿真改進(jìn)后的雙餅式繞組模型電流分布，計(jì)算結(jié)果如圖6所示，低壓繞組各并聯(lián)支路中的電流密度均勻，端部單元中的電流密度降低至繞組平均電流密度，有效的防止了局部過熱現(xiàn)象的發(fā)生，避免了變壓器絕緣的快速老化。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。