一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法，首先，建立电抗器三维仿真模型；然后，基于场‑路耦合的电磁学理论，采用有限元法求取电抗器各层电流，计算各层绕组损耗，进而计算出电抗器单位体积热密度；最后，基于流体‑温度耦合的传热理论，以电抗器单位体积热密度作为热源施加参数，采用有限体积法求解电抗器温度分布。本发明专利技术计算的电抗器温度场分布为电抗器的结构性能优化、温度的在线监测提供了理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法
本专利技术属于电抗器多物理场耦合计算
，具体涉及一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法，尤其涉及一种基于电磁-流体-温度的多物理场耦合的电抗器温度场计算方法。
技术介绍
电抗器作为电力系统中的主要的感性电气设备，起着稳压、滤波、限流和无功补偿等重要作用。当电抗器出现局部温度过高，则会造成绝缘开裂、性能下降，严重时引起火灾事故，不仅使电抗器无法正常运行以致报废，而且对电网的安全稳定性构成极大威胁。因此，研究电抗器温度场分布是十分必要的，温升已是评估电抗器性能的重要指标。现阶段对电抗器温度的研究主要有平均温升法、试验法、有限元稳态热学分析法等。平均温升法需电阻值的测量，误差大，准确度不高；试验的方法耗费人力与物力，过程繁琐，适用度不高；有限元稳态热学分析法需确定对流换热系数，而对流换热系数往往依靠经验的试探，结果需要多次修改。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法，旨在计算电抗器温度场分布，进而确定局部过热点，优化电抗器结构性能，同时为温度的在线监测提供理论依据，具有较强的实用性。实现上述技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立1：1等效电抗器三维仿真模型；(2)将电抗器三维仿真模型导入Ansoft Maxwell 3D软件中，将求解器设置为静态磁场求解器，并在静态磁场求解器中增加Matrix，设置各层绕组匝数，求解电抗器电感矩阵M，进而计算出各层绕组电流；(3)在瞬态磁场求解器中，设置相关参数，添加步骤(2)中计算得到的各层绕组电流为激励，求解计算电抗器损耗，进而计算出电抗器单位体积热密度；(4)在Fluent软件中，实现流体‑温度耦合，将计算得到的单位体积热密度作为热源加入流体温度场，后处理得到电抗器的温度分布，完成基于多物理场耦...

【技术特征摘要】
1.一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立1：1等效电抗器三维仿真模型；(2)将电抗器三维仿真模型导入AnsoftMaxwell3D软件中，将求解器设置为静态磁场求解器，并在静态磁场求解器中增加Matrix，设置各层绕组匝数，求解电抗器电感矩阵M，进而计算出各层绕组电流；(3)在瞬态磁场求解器中，设置相关参数，添加步骤(2)中计算得到的各层绕组电流为激励，求解计算电抗器损耗，进而计算出电抗器单位体积热密度；(4)在Fluent软件中，实现流体-温度耦合，将计算得到的单位体积热密度作为热源加入流体温度场，后处理得到电抗器的温度分布，完成基于多物理场耦合的电抗器温度场计算。2.根据权利要求1所述的一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法，其特征在于：所述步骤(1)具体为：选用SolidWorks软件建立真实1:1的等效电抗器三维仿真模型。3.根据权利要求2所述的一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法，其特征在于：所述电抗器整体结构为筒状，模型以层绕组为单位，各层绕组构成包封。4.根据权利要求1所述的一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下步骤：在AnsoftMaxwell3D中导入电抗器三维仿真模型；设置求解器为静态磁场求解器；设定边界条件；选择材料属性；添加电流激励，所述的电流激励可以为任意值；在Matrix中输入各层绕组匝数；设置求解步骤；完成网格的划分，后处理得到电感矩阵M。5.根据权利要求1或4所述的一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法，其特征在于：所述步骤(2)中计算各层绕组电流的计算公式为：式(1)中：其中，U1＝U2＝…UW-1＝UW＝UN，UN为额定相电压，M为电感矩阵，I1…IW为各层绕组电流，R1…RW为各层绕组电阻，L1…LW...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜宁，陈轩，郝宝欣，张兆君，吴书煜，马宏忠，赵若妤，潘信诚，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司检修分公司，河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32