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1、第45卷第5期Vol.45No.52008年5月TRANSFORMERMay2008空心接地电抗器的磁场和电抗计算1234刘东升,胡国龙,郑泉,李晓峰(1.保定天威保变电气股份有限公司,河北保定071056;2.长春供电公司,吉林长春130022;3.天威集团保定保菱变压器有限公司,河北保定071056;4.辽河油田电力集团公司,辽宁盘锦124010)摘要:对空心接地电抗器的磁场分布和电抗进行了二维有限元计算,并与实际产品的测试结果进行了对比分析。关键词:电抗器;磁场;电抗;计算+中图分类号:TM401.1文献标识码:B文章编号:1001-8425(20
2、08)05-0005-04CalculationofMagneticFieldandReactanceofEarthReactorwithAirCore1234LIUDong!sheng,HUGuo!long,ZHENGQuan,LIXiao!feng(1.BaodingTianweiBaobianElectricCo.,Ltd.,Baoding071056,China=2.ChangchunPowerSupplyCompany,Changchun130022,China=3.BaodingBaolingTransformerCo.,Ltd.,Tianw
3、eiGroup,Baoding071056,China=4.ElectricPowerGroupCompany,LiaoheOilField,Panjin124010,China)Abstract:Themagneticfielddistributionandreactanceofearthreactorwithaircorearecalculatedwith2Dfiniteelementmethod.Theirresultsarecomparedandanalyzedwithonesofproducts.Keywords:Reactor;Magneti
4、cfield;Reactance;Calculation产品的电抗进行了计算,其计算值与实测值的最大1概述误差为-0.87%,验证了计算结果的精确度。磁场和电抗的精确计算是电抗器设计和研制2带磁屏蔽空心电抗器磁场和电抗的二维有开发的重要环节。电抗是产品要求和设计中的重要限元计算参数,电抗计算值必须具有足够的精确度。磁场分布计算是电抗计算、损耗计算、温升计算以及分析2.1磁场求解场域模型的确定局部过热、降低振动及噪声和进行结构优化的基带磁屏蔽空心电抗器的磁屏蔽呈条状分散布置础。传统磁场分布和电抗计算方法的精确度不能满在油箱内壁上(见图1)。对于磁屏蔽来说,
5、不具备轴足电抗器产品开发的要求,因此,笔者研究出了一对称条件,但电抗器的其他部分则与无磁屏蔽空心种具有高精确度磁场和电抗计算的方法。电抗器相似,属于轴对称旋转体。为了简化计算,可应用有限元法计算中性点接地电抗器的磁场将整个带磁屏蔽的空心电抗器的三维磁场简化为二和电抗是一种非常有效的方法。在分析中性点接地维轴对称场来处理。由于磁屏蔽内储存的磁场能量电抗器结构特点的基础上,通过对实际物理模型的极少,可忽略不计,所以,非轴对称布置磁屏蔽的简合理简化,建立了二维轴对称有限元计算场域模化处理,对于电抗计算结果的影响很小。型。以ANSYS/Emag电磁场计算软件为研
6、究平台,由于结构上的需要,带磁屏蔽的空心电抗器的通过分析比较场域外边界大小对计算结果的影响,绕组,距油箱箱盖的尺寸一般要大于其距箱底的尺确定了场域模型外边界的选取方法;另外,通过分寸。也就是说,从场域模型的建立角度考虑,带磁屏析比较有限元网格总数与单元分布对计算结果的蔽的空心电抗器在高度方向上不具备对称性,应建影响,确定了网格剖分控制方法。笔者对几台实际立全场域模型。6第45卷油箱前已叙述,对于计算场域的各子域,要明确材料特性,包括相对磁导率和电阻率等,对恒定磁场的计算,只要明确各子域的磁导率即可。对于带磁屏蔽和油箱的空心电抗器,计算场域内有空气区、变压
7、器油区、铜绕组构成的电流源区、钢板和电工钢带构成的磁屏蔽铁磁区等。空气、变压器油和绕组的磁导率近似等于真空的磁导率。所以,这些子域的相对磁导率均定义为μr≈1,铁磁区按线性考虑,电工钢带的相对磁导绕组率可由磁化曲线得到μr≈14000,钢板的相对磁导图1磁屏蔽布置图率取μr≈500。Fig.1Distributionofmagneticshield2.4场域的剖分在圆柱坐标系下建立的带磁屏蔽空心电抗器电抗器磁场有限元法计算是一个重要环节,要的磁场计算模型,如图2所示。根据所要求解问题的特点,对计算场域进行合理地场域分成电流源区(即绕组区)、空气区、磁屏网
8、格剖分。对二维有限元计算场域仍使用三角形或蔽区和油箱区。场域的最外层为空气区,便
