一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法及装置，用于解决由于目前的大型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。本发明专利技术实施例方法包括：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。

【技术实现步骤摘要】
一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法及装置
本专利技术涉及电力
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种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。本专利技术实施例提供的一种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。本专利技术实施例提供的一种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；计算子单元，用于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；分析子单元，用于对所述三维瞬态磁场进行计算结果分析。可选地，分析子单元包括：第一分析模块，用于根据求解出的所述三维瞬态磁场进行分析确定所述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，分析子单元还包括：第二分析模块，用于根据求解出的所述三维瞬态磁场进行分析，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。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供的一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法及装置，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，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。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法的一个实施例的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法的另一个实施例的流程示意图；图3为一个铁芯模型三维图；图4为另一个铁芯模型三维图；图5为变压器模型图；图6为铁芯BH曲线图；图7为铁芯BP曲线图；图8为B相短路瞬态电流波形图；图9为铁芯网格剖分示意图；图10为铁芯、线圈、拉板及夹件网格剖分示意图；图11为整体网格剖分正视图；图12为网格统计量示意图；图13为二阶四面体网格示意图；图14为B相短路时高压侧电压及电流测试波形示意图；图15为B相高中压短路时外电路原理图；图16为B相短路时高压侧电流波形示意图；图17为B相短路时中压电流波形示意图；图18为B相短路某时刻磁感应强度分布云图；图19为B相短路某时刻磁感应强度矢量图；图20为B相短路时变压器铁芯场强分布云图；图21为B相短路时变压器铁芯磁矢量分布图；图22为本专利技术实施例提供的一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算装置的一个实施例的结构示意图；图23为本专利技术实施例提供的一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算装置的另一个实施例的结构示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种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变压器的模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的220kV三相变压器B相短路电磁场的计算方法，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德波，冯永新，钟俊，余岳溪，殷立宝，林友新，周杰联，杨贤，柯春俊，周丹，孟源源，刘石，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44