理解电力变压器漏磁场和短路阻抗计算

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1、第47卷第10期Vol.47No.102010年10月TRANSFORMEROctober2010电力变压器漏磁场和短路阻抗计算韩芳旭，李岩，孙昕（沈阳工业大学输变电技术研究所，辽宁沈阳110870）摘要：建立了双绕组有载调压电力变压器三维漏磁场和等效电路模型，采用场-路耦合方法对其漏磁场和短路阻抗进行了仿真计算。关键词：电力变压器；短路阻抗；有限元；漏磁场＋中图分类号：TM401．1文献标识码：B文章编号：1001－8425（2010）10－0009－04CalculationofLeakageMagneticFieldandShor

2、tCircuitImpedanceofPowerTransformerHANFang-xu,LIYan,SUNXin（ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110870,China）Abstract：The3Dleakagemagneticfieldandequivalentcircuitmodelsoftwo-windingon-load-tap-changingpowertransformerareestablished.Theleakagemagneticfieldandtheshortci

3、rcuitimpedancearesimulatedandcalculatedwithfield-pathcouplingmethod.Keywords：Powertransformer；Shortcircuitimpedance；Finiteelement；Leakagemagneticfield方法仿真得到了不同分接型式下的磁场能量和绕组1引言电压，进而准确地计算出短路阻抗，并与试验数据进短路阻抗Uk（%）是电力变压器性能指标中的一行了对比分析。个重要参数，它的大小涉及变压器的成本、效率、电2短路阻抗计算方法压变化率、机械强度和短路

4、电流等，对其出厂时的实测值与规定值之间的偏差要求很严。因此准确计算变变压器中的漏磁场主要是由绕组电流产生，准[1]压器的短路阻抗是电力变压器设计时的重要工作。确计算漏磁场及其分布对确定变压器短路阻抗至关根据漏磁场计算方法的不同，短路阻抗的计算分为重要。就一般变压器而言，除小容量变压器之外，都[2]解析法、磁路法、能量法和场路耦合法等。当变压具有Ukx(%)>>Ukr(%)的关系。只有当变压器的容量小器绕组采用不同的分接型式时，漏磁场的分布规律于1000kVA时，才需要考虑电阻分量Ukr(%)的影将发生变化，传统的设计计算方法常常难以满足

5、计响，所以对于大中型变压器，Ukr（%）一般可以忽略不算的要求精度。因此，本文中笔者采用基于有限元的计，近似取电抗分量，因此，大中型变压器短路阻抗场路耦合方法对电力变压器的漏磁场及不同分接型的计算主要是短路电抗Ukx（%）的计算。式下的短路阻抗进行仿真分析。2.1能量法笔者以两台双绕组有载调压变压器为分析对变压器中储存的磁场能量，是在磁场建立过程象，针对电力变压器的复杂结构，进行了合理简化与中由外源做功转换而来，由磁场分布就可以求得磁假定。采用电磁场有限元分析软件，分别建立了变压场储能，进而计算出绕组的短路阻抗，这种基于磁场器二维和三维

6、漏磁场有限元模型，利用场-路耦合能量计算短路阻抗的方法即为能量法。当绕组中通基金项目：辽宁省高校创新团队项目资助（编号2009T076，LT2010080）10第47卷有电流Ik时，磁场能量Wm为：12Wm=LIk2式中Wm———磁场能量，JL———绕组电感，HyIk———相电流，AxG漏电抗与磁场能量的关系为：zWmXk=4πf2Ik式中Xk———漏电抗，Ωf———电源频率，Hz当短路阻抗的电阻分量可以忽略不计时，漏电抗即为短路阻抗，因此，短路阻抗百分数为：图13D计算模型(变压器的1/2)Uk%≈Ukx%=XkIk×100%Fig.

7、13Dcalculationmodel(1/2oftransformer)Uk式中Uk———相电压，V段高度为调压区。Uk%———短路阻抗百分数结构件材料属性如表1所示，铁心和油箱材料2.2电压法分别为30RGH120硅钢片和Q235钢，磁导率赋予根据短路阻抗定义，将一个绕组接成短路，另一非线性B-H曲线，不考虑铁心叠片的涡流损耗，电个绕组施加额定值大小的电流时，根据磁势平衡原导率给定为0。理，短路绕组中电流也达到额定值。此时励磁绕组的表1变压器结构件材料属性电压降为U，利用下式即可计算出短路阻抗值。Table1Materialprop

8、ertiesoftransformerstructureUUk%=×100%结构件材料磁导率电导率/S·m-1UN铁心30RGH120B-H2.22×106曲线式中U———励磁绕组的计算电压，V绕组电工铜—