利用最小能量原理计算变压器零序阻抗的方法.pdf

《利用最小能量原理计算变压器零序阻抗的方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、利用最小能量原理计算变压器零序阻抗的方法周国伟李洪春刘文洲（江苏华鹏变压器有限公司江苏溧阳213300）摘要：本文介绍了一种利用最小能量原理准确计算变压器零序阻抗的方法。关键词：变压器；零序阻抗；有限元；最小能量原理前言三相变压器的零序阻抗指三相电压相序完全相同的情况下的阻抗电压值。变压器的零序阻抗是一台变压器的重要性能参数，其大小对变压器的运行具有重要意义。由于常规变压器的磁路是为正常状态下的正序阻抗电压下运行而设计的，因此，当变压器通过零序电流时，其零序磁通将与正序电流下的磁通分图二布出现差异，相应阻抗数

2、值一般也不相同。由于磁路分布的不确定性，给零序阻抗的计算对于这种复杂磁场分布的情况，我们最好的办带来了一定的困难，行业上大多采用经验系数来估法是借助有限元方法计算磁场分布，根据公式(1)算，这带来了较大误差，下面介绍一种比较精确的计算出磁场总能量，从而得出电抗值。但是，用这计算方法。种方法计算时我们不但要知道所计算的题目中材理论基础料特性、边界条件，还要知道各个线圈实际通过的零序阻抗因变压器结构不同而不同，一般来电流值，再建立泊松方程并计算出各点的磁位分讲，三相三柱变压器铁心不能为零序磁通提供一完布，而如上面

3、说明，由于在零序电流下，磁力线不整的闭合磁路，其磁力线大部分要穿过上下铁轭再再完全按铁心的路径分布，一次线圈的磁通并不能经过夹件、油箱壁之后形成闭合回路，磁阻较大，完全被二次线圈所交链，因此，它们的偶合系数也磁场总能量较小，变压器零序阻抗值也就相对较将小于正序状态下的近似1，也就是说二次的短路小，如图一。电流是小于额定电流，具体数值不能直接确定。在这种情况下，最直接的解决办法就是完全将二次按实际导线建立模型，按时谐场计算出二次的感应电流，得到磁场分布，可是这样按实际导线模型建立的模型离散后单元数量都在几十万以

4、上，计算量将变得非常巨大，一般并不适用于整个场的工程计算，因此这个方法这儿并不推荐。这儿介绍另外一种计算零序阻抗的方法。大家知道，磁场的最小能量原理是——磁场总是按磁场总能量最小的分布形式来分布的。由前面所述，我图一们只是不能确定二次感应电流的大小，如在可能得而三相五柱铁心则不同，其旁轭能为零序磁通范围内假定不同的二次电流来计算，会得到不同的提供回路，因此其零序阻抗值较接近正序阻抗，同磁场分布，但是，根据能量原理我们知道，实际的时，因铁轭截面积相对较小，磁通将出现饱和，其二次感应电流一定是所有假定的二次电流中

5、产生励磁电流将大大增加。如图二。磁场总能量最小的电流值。因此，我们只要将这些另外，如果二次侧为三角接，则三角正好提供假定情况下的磁场分布全部计算出来，再根据公式了一个二次零序电流来平衡一次侧的大部分磁势，(1)计算出各自的总能量，那么，其最小能量值即实零序阻抗较小，而二次星型连接时，则不能通过任际的磁场能量值，对应的二次电流和磁场分布也就何零序电流，在相同的磁路下，这种情况阻抗相对是实际的二次感应电流和磁场分布，再根据公式要大。(2)、(3)便能计算出百分数或欧姆数表示的零序阻抗了。YNa0+d11。低压容量

6、为30000kVA，我们就以高压基本计算公式如下：送电，中压、低压开路的方式计算高中零序阻抗。根据计算需要我们画出了变压器二维平面场1u0212(1)W=∫AJdV=∫HdV=LI图，和计算正序阻抗时不同，此时因为通过夹件、222油箱等结构件闭合的漏磁通占总的磁通的比例很ωLI4πfW大，所以画图时并不能忽略油箱和夹件，如图三所(2)X==TUUI示。4πfW(3)X=R2IW磁场能量X电抗(%)TX电抗(Ω)R简化的程序实现的流程图如下：画出有限元计算结构图设置材料、边界和一次额定电流对结构进行自适应剖分预

7、设100%二次额定电流解算有限元方程组图三我们计算出了不同的二次电流下的磁场能量计算出磁场能量并存入数组值，如表一，磁场能量计算如图四所示。为方便表示，表中只列出90%至100％的电流值。从表中数值和图中可以看出，当低压电流为否863.1A，对应的磁场能量W为极小值1586.82为焦数组出现极值？二次电流降低耳，根据公式(3)可以计算出高压零序等效电抗为一个计算步长160.8Ω，实际测量值为158.66Ω，。这和理论上的是大小以及实测值都非常吻合。2.再以一台低压三角接的三相三柱变压器为根据公式计算零序阻抗例

8、。变压器型号：SF10-31500/35下面以几个不同类型的计算实例来具体说明。联结组别：YNd11计算实例电压：35（±2X2.5%）/10.5kV1.先以一台OSFSZ11-160000/220自耦变压器结构及磁力线分布如图六所示。为例。这台变压器为三相三柱结构。联结组别为磁场能量磁场能量(焦低压电流(A)尔)909.091682.9516809001650.661650890.91624.83