油浸铁心串联电抗器设计优化及多物理场分析
油式电抗器及变压器类产品结构原理功能简介
油浸式产品型号说明
并联电抗器型号含义
• 其中，设计序号目前均为空；举例说明： • BKS-60000/35表示35kV等级容量为60000kvar的油浸式铁心并联电
油电浸抗式器产的品分种类类
电力系统配电线路经消弧线圈接地，为小电流接地系统的一种。 油浸式磁控电抗器
磁控电抗器用作无功补偿可以平滑的调节输出的无功，比一般的无 功补偿设备具有更多的作用。 （1）提高功率因数，降低网损，可以使功率因数达到0.9-0.99的要求； （2）阻尼系统振荡，提高阻尼极限，提高输电线传输能力； （3）提高电网的电压稳定能力；
为了保证变压器在最低温度时其绝缘、电气部分依然被油浸泡(保护)，最高温 度时油又不溢出，因此设置一个与油箱想通的可容纳此种体积变化的容器就 是储油柜。
储油柜的分类： 储油柜按其内部变压器油是否与空气接触分为敞开式和密封式； 密封式储油柜按其内部隔离空气和变压器的材料分为胶囊式、隔膜式和波
纹管式； 波纹管式储油柜按其波纹管与变压器油的相对位置分为外油式和内油式
中性点侧相连，用于补偿三相并联电抗器相间电容和相对地电容，限制 过电压，消除潜供电流（当故障相线路自两侧切除后，非故障相线路与 断开相线路之间因存在电容耦合和电感耦合）。 油浸式消弧线圈
当电网发生单相接地故障后，故障点流过电容电流，消弧线圈提供 电感电流进行补偿，使故障点电流降至10A以下，有利于防止弧光过零 后重燃，达到灭弧的目的，降低高幅值过电压出现的几率，防止事故进 一步扩大。
线圈：电抗器的电路部分，用纸包、漆包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。
基于Maxwell的油浸式电力变压器物理场的仿真分析及应用研究
基于Maxwell的油浸式电力变压器物理场的仿真分析及应用研究近年来，由于我国经济发展迅猛，人民生活水平不断提高；同时，电力需求也急剧增长。
逐步建设和发展特高压电网是解决电力需求持续增长的唯一途径。
在电网的建设中，作为输变电主设备之一，也是电力系统中最重要的电气设备之一的油浸式电力变压器得到更为广泛的应用。
目前，电力变压器发展方向之一：向大容量、特高压方向发展。
随着变压器容量的扩大、电压等级的提高，必须充分考虑变压器绝缘、损耗和温度等问题。
因此，关于这些方面的研究也受到越来越多的重视。
数值分析是目前用于分析变压器电磁问题和温度场的主要方法。
其中，数值分析中的有限元法由于其适用于多种介质，求解速度快及计算精度高等优点，是应用最为广泛的方法之一。
本文使用的Ansoft Maxwell软件正是采用这种算法。
本文以实际油浸式电力变压器为例，根据变压器的结构特点、主要技术参数、以及合理的简化和假设等，建立了仿真模型。
通过采用Ansoft Maxwell有限元仿真软件，分析油浸式电力变压器绕组电场、漏磁场和温度场的分布情况。
论文首先对电场进行分析，研究变压器工作在额定电压下的绕组电场分布情况和电场强度；同时，对比分析在长期工作电压、雷电冲击电压和操作过电压三种过电压形式下的电场分布情况。
其次对漏磁场进行研究，分析绕组漏磁场的分布情况和由于漏磁场作用而引起的绕组涡流损耗。
接着在分析绕组涡流损耗的基础上，进一步研究绕组温度场的分布情况。
此外，从工程应用研究的角度出发，重点分析绕组端部的电场强度和绝缘问题，提出降低绕组端部最大电场强度和加强绝缘的相应改进方法；然后提出三种改善漏磁场分布的方法，降低绕组涡流损耗；其次通过采取降低热源的方法，改善绕组的温度分布；最后，结合实际变压器运行情况，将该模型应用到实际工程研究中，分析不同运行年限的变压器温度场分布情况，其仿真结果与实际试验测得结果相符合。
因此，在油浸式电力变压器的实际工程应用中，该模型的仿真分析结果在研究绕组端部绝缘、有关电磁参数计算和温度分布情况等方面提供一定的参考，以及对变压器早期故障检测和诊断具有一定的参考依据。
油浸式并联电抗器结构分析及设计优化措施
油浸式并联电抗器结构分析及设计优化措施作者：宫林平来源：《科技创新导报》2019年第09期摘要：本文以油浸式并联电抗器产品结构分析为出发点，阐述了在并联电抗器结构设计方面可采取的优化措施，通过研究并联电抗器产品的结构特点，并在并联电抗器的产品设计中加以运用，已经有国内外多台并联电抗器产品的成功投运。
在总结了这些产品取得的研究成果的基础上，进行结构设计优化，使我公司的并联电抗器技术性能指标达到同行业先进水平。
关键词：并联电抗器结构特点优化措施中图分类号：TM472 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（c）-0096-02我公司生产制造电压等级从10kV到1100kV，容量从10kvar到200Mvar的电抗器类产品。
从国内电抗器产品在结构设计过程中，经过了认真的验证和评审，保证了后续生产的顺利实施和产品试验一次合格。
通过一系列国内电抗器项目产品的试验，为我公司承接出口国外大批量电抗器的产品结构定型，打下了坚实的基础。
电抗器的总体结构方案都进行了严格的验证计算，同时在设计过程中严格考虑产品在运输及运行过程中的安全可靠性。
1 产品结构特点在保证绝缘性能长期运行可靠的情况下，电抗器类产品的特点是振动、噪声和局部过热，因此我公司产品结构特性主要保证振动、噪声和局部过热，下面将从上述几个方面进行分析。
1.1 铁心结构铁心结构是产品磁路的基本保证，同时更是保证电抗器产品损耗、振动和噪声指标的关键，为了使结构设计、生产过程中得到更好的管控，经过分析并联电抗器的产品结构特点，制定了以下方案及措施。
1.1.1 厚轭结构铁芯结构采用大厚度铁轭结构，端部没有大饼，器身端部磁屏蔽结构，用铁轭厚度来屏蔽主漏磁空道。
如图1所示，图中铁芯饼和线圈之间的距离为主漏磁空道，多数漏磁通在这个空道中流通。
当加厚铁轭后，铁轭将吸引这些漏磁通，阻止漏磁通流向别处。
防止由漏磁通引起的局部过热现象，并大大降低了产品的损耗。
基于ANSYS软件的油浸式变压器温度场有限元仿真计算
基于ANSYS软件的油浸式变压器温度场有限元仿真计算薛飞;陈炯;周健聪;李忠【摘要】应用传热学和流体力学原理分析了变压器内部生热以及散热机制,建立了流固耦合的变压器温度场有限元分析模型,并在此基础上选取了适当的边界条件及求解参数,在综合考虑非线性热源以及随温度变化的油动力粘度的前提下,采用有限元分析软件ANSYS计算了变压器内部的温度场分布,确定了热点的温度及位置.【期刊名称】《上海电力学院学报》【年(卷),期】2015(031)002【总页数】5页(P113-116,126)【关键词】油浸式变压器;热点温度;温度场;流固耦合;有限元;ANSYS软件【作者】薛飞;陈炯;周健聪;李忠【作者单位】上海电力学院电气工程学院,上海200090;上海电力学院电气工程学院,上海200090;国网四川省电力公司资阳供电公司,四川资阳641300;国网四川省电力公司资阳供电公司,四川资阳641300【正文语种】中文【中图分类】TM411;TM743随着电力建设的不断推进，电力设备朝着大型化方向发展，但大型变压器的内部温升控制问题一直是近年来困扰电网运行部门的技术难题之一.《GB/T 1094.7—2008油浸式电力变压器负载导则》中明确指出:“绕组最热区域内达到的温度，是变压器负载值的最主要限制因素，故应尽一切努力来准确地确定这一温度值”.[1]当热点温度超过指定限值时，会加速绝缘老化，缩短变压器寿命，影响变压器的正常运行.因此，开发合适的温度场计算技术，准确计算绕组热点温度及位置是亟待解决的问题.目前，计算变压器热点温度的依据一般是实验结果和实践经验，但其误差较大，不能反映最热点温度和变压器内部整个温度的分布，并且难以确定热点的准确位置.[2]因此，笔者从传热学和流体力学理论出发，结合强大的有限元分析软件ANSYS，建立了油浸式变压器的有限元分析模型，分析并计算了变压器稳态运行下的温度场分布，较为准确地定位出热点的位置.1 发热及传热原理1.1 变压器的热源变压器内部的热量主要由损耗转化而来，包括绕组损耗和铁心损耗，可以表示为:[3]式中:PT——总损耗;PC——铁心损耗;PL——绕组损耗.绕组中的损耗包括直流电阻损耗、涡流损耗及杂散损耗等，其中直流电阻损耗占主要部分，可表示为:式中:I2R——绕组的电阻损耗;PW——绕组中的涡流损耗;PZ——杂散损耗.铁心损耗主要由铁心中的磁滞损耗和涡流损耗构成，可以表示为:式中:P1——铁心中的磁滞损耗;P2——铁心中的涡流损耗;δh——磁滞损耗系数;δe——涡流损耗系数;f——电流频率，Hz;Bm——磁通密度的最大值，Wb/m2.绕组的涡流损耗和直流电阻损耗产生的热量直接作用于绕组，从而引起绕组温度升高，并且也是变压器内部热量的主要来源.1.2 传热机理分析对于油浸式变压器来说，运行中所产生的热量主要以传导和对流方式进行传递，其热量散失过程如图1所示.图1 变压器内部传热原理示意热量的传递过程分为4个部分:一是铁心、绕组产生热量，经内部传导，热量传递到与油接触的外表面;二是外表面的热量经过对流传递到油，油温逐渐升高;三是变压器油向上流动，接触油箱壁，油温下降，油向下流动;四是冷油回到底部又重新流入绕组，形成了闭合的对流路线.油箱壁对空气的辐射传热可忽略不计.因此，热传递在变压器内部固体间表现为热传导，在固体与油之间表现为对流.通过适当假设以及参照能量守恒定律可得出热传导的数学模型[4]假设如下.(1)绕组为各向同性的连续介质.(2)导体的密度、比热容和导热率均为常物性.(3)导体内部有热源且均匀分布.q v为单位体积的生热率，V为导体体积，则qv=P/V.所得微分方程式如下:式中:a——热扩散率，即导温系数;λ——导热系数;c——比热;ρ——密度.在不考虑时变的稳态传热时，式(4)可简化为:对流主要取决于对流换热系数、固体与油流温度差、换热表面积，实际工程中采用牛顿冷却公式:[2]式中:hf——对流换热系数;S——换热表面积;tw——固体表面温度;tf——油流温度.由于对流过程中油的导热系数、比热及密度都是温度的函数，因此正确确定hf是计算变压器内部温度场的关键.[5]2 ANSYS模型的建立ANSYS软件是融合电场、磁场、温度场于一体的大型通用有限元分析软件.其强大的多物理场耦合计算功能使其在跨领域多变工程中得到广泛的使用.[6] ANSYS Workbench Environment(AWE)作为新一代多物理场协同 CAE仿真环境，集建模、有限元分析、优化设计3大模块于一体，为设计人员提供了系统级的解决方案.本文就是利用Workbench对油浸式变压器内部流固耦合的环境进行仿真分析.2.1 确定边界条件及物性参数本仿真过程为稳态求解，即发热和散热达到热平衡.固体所用的比热、导热系数及材料密度均为常数，油的物性参数采用拟合输入，见表1.热源密度为常数，环境温度及初始油温为20℃.表1 变压器油物性参数油的物性数拟合公式动力粘度μ μ=11.71exp(－0.02T)密度ρ ρ=894－0.6(T－273)比热 C C=807.163+3.58T本文所模拟的油浸式变压器只考虑自然对流，并且忽略油箱壁对空气的辐射散热，因此用到两类边界条件，即第1类边界条件和第3类边界条件.油与铁心、绕组及油箱壁之间是典型的对流换热，属第3类边界条件，满足:式中:λ——导热系数;n——法方向.由于油箱的几何形状比较规则，因此自然对流换热系数hf可取均值.式中:Nu——努塞尔数;Ra——瑞利数，Ra=GrPr;G r——格拉晓夫数;α——热膨胀系数，α =1/T;β——运动粘度，m2/s;H——特征尺寸，m;Δt——温差，℃;C，n——比热和法方向，数值由试验确定;Pr——普郎特数.油流与绕组的对流散热比较复杂，由于各绕组的生热率、几何形状及空间位置都不同，使得它们与油之间的hf相差较大，不能采用均值.事实上，油流可分为层流和湍流，两者换热效果相差较大，可通过雷诺系数Re来判断:式中:v——流体流速;ρ——流体密度;L c——特征尺寸;μ——动力粘度.当Re＜2 300时，流动为层流，反之为湍流.对于油箱壁面则用到了传热学中的第1类边界条件，即规定流体边界上的温度为常数20℃.2.2 仿真模型及网格划分本文所选变压器为三相对称，且各相关量的变化成轴对称，即温度场的分布在变压器内部沿圆周方向没有梯度变化，这里选用其中一相，作1/4三维轴对称圆柱体模型进行温度场计算.模型的参数如下:油箱尺寸为820 mm×800 mm×500 mm;铁心导热系数为40 W/mK;生热率为9 651.39 W/m3;绕组导热系数为336W/mK;低压绕组平均生热率为28 954.17 W/m3;高压绕组平均生热率为12 578.81 W/m3.网格划分的方式对分析结果影响较大，本模型为流固耦合模型，因此采用完全非结构化分段划分方法，[7]在耦合交界面以及温度梯度较大的部位网格较细，这样在保证精度的前提下又不至于过分影响系统的计算效率.网格划分后的局部模型如图2所示.图2 模型上端部网格划分2.3 程序计算流程仿真计算流程如图3所示.需要注意的是，要先建立流体场分析模型，在此基础上再建立固体模型，添加材料属性和划分网格.计算结束后对每一次的计算结果进行收敛性以及精度的判断，当精度未达到要求时，返回修改流场参数及网格参数，然后再次进行迭代计算，直到达到足够精度为止.[8]图3 仿真计算流程2.4 仿真结果及分析利用ANSYS软件计算了在环境温度20℃下，额定容量为2 500 kW且在额定负荷运行下的变压器的温度场分布情况，其轴截面温度场分布如图4所示.图4 温度场分布从图4可以看出，铁心及绕组的温度分布都不均匀，下部温度低，上部温度高;最低温度出现在铁心的下端部分，最热点则出现在低压绕组内侧轴向80% ～85%处，其温度为85.7℃，低于变压器所规定的参考温度98℃.[1]从传热学及流体力学的角度考虑，热量从绕组的内侧以一定的传导系数向外传热，在绕组表面与油接触后进行对流换热，沿轴向向上流动，因此要带走一部分热量;同时，绕组上端部散热效果比下端部差，从而使得上面温度高于下面温度;高压绕组在外层，散热效果比低压绕组好，因此温度低于低压绕组.3 结语本文采用ANSYS软件对油浸式变压器进行了建模与仿真，考虑油粘滞度随温度的变化及非线性的绕组发热功率，最后得到变压器内部温度场分布图，并结合传热学及流体力学的原理对所得结果进行了分析.经与经验测量结果及 IEEE推荐方法计算值对比发现，计算精度可满足工程要求，同时也为热点位置的定位提供了理论依据. 参考文献:【相关文献】[1]中国电器工业协会.GB/T 1094.7—2008油浸式电力变压器负载导则[S].北京:中国标准出版社，1994.[2]傅晨钊，汲胜昌，王世山.变压器绕组温度场的二维数值计算[J].高电压技术，2002，28(5):10-12.[3]陈伟根，苏小平，周渠，等.基于顶层油温的变压器绕组热点温度计算改进模型[J].重庆大学学报，2012，35(5):69-75.[4]曲德宇，刘文里，韩波.干式变压器绕组温度场的二维数值分析[J].变压器，2011，48(12):21-25.[5]崔伟，张喜乐，李永刚，等.基于Fluent软件的干式变压器绕组热点温度计算与分析[J].电力科学与工程，2011，27(1):32-35.[6]温波，刘爽，冯加奇，等.油浸式电力变压器绕组温度场的二维仿真分析[J].变压器，2009，46(9):35-38.[7]杜莉，王秀春.油浸式变压器内流场和温度场的数值模拟研究[J].变压器，2012，49(1):19-22.[8]李季，罗隆福，许加柱.电力机车主变压器油箱三维温度场有限元分析[J].高电压技术，2005，31(8):21-23.。
油浸式变压器铁心和绕组的振动特性有限元分析
油浸式变压器铁心和绕组的振动特性有限元分析随着变压器容量越来越大,电力变压器的安全平稳运行的重要性愈加明显,进而对变压器故障进行迅速、有效、准确诊断的意义更为重大。
据历年统计,在变压器出现故障的情况中,绕组出现故障的事故率最多,约占到1/3,而铁心故障事故率紧随其后,达到1/7。
由此可见对变压器的部件进行振动特性分析,找出各自的振动特征是减少故障、提高经济性的有效措施之一。
本文主要讨论以S11-800/10型号的油浸式变压器为模型,将有限元计算和振动信号分析结合起来。
通过利用Pro/E软件对此油浸式变压器进行实体建模,然后运用ANSYS软件调用模态分析模块、谐响应分析模块和瞬时动力学模块对油浸式变压器进行分析。
本文所做工作如下：(1)简要介绍油浸式变压器的主要结构,详细描述振动的传播途径；理论上分别分析铁心和绕组的振源及影响振动信号的因素,并建立铁心振动和绕组轴向振动的数学模型；(2)简要介绍Pro/E三维建模的便捷、互动性等优越性：阐述ANSYS对结构分析模块的多样性、全面性。
利用这两款软件之间的无缝连接,分别建立S11油浸式变压器的铁心、绕组、器身和油箱的实体模型及划分好网格的有限元模型。
(3)调用模态分析模块求解各组件的固有频率：调用谐响应分析模块求解铁心和绕组的幅频响应,确定铁心和绕组正常状态下各自振动贡献最大的频率区间。
通过两者对比,可以有效地对铁心和绕组的结构进行改进和优化。
并假设故障产生的激振力作用在铁心和绕组不同位置,试图通过幅频响应图找出其曲线特征为指导实践中的故障诊断提供依据。
(4)通过对器身及其内部组件模型进行模态求解和谐响应分析,从而了解油浸式变压器主体的动力学特性；对油箱的分析则考虑变压器油对油箱频率和振型的影响,找出箱体受力最大的位置来优化设计。
无功补偿装置串联电抗器及补偿容量的优化算法
无功补偿装置串联电抗器及补偿容量的优化算法摘要：高次谐波对并联电容器的影响表现在三个方面：增加电容器损耗、增加无功输出、引起谐波过电压或过电流，这些现象均可引起电容器过热，从而导致电容器损坏。
为减少和避免高次谐波对电容器的危害，应从供电系统和无功补偿装置设计上采取措施。
本文就对低压并联电容器装置串联电抗器及补偿容量进行分析和讨论，并进行补偿容量的准确计算，作为低压并联电容器装置的容量设计和配置的参考。
关键词：低压补偿；无功功率；功率因数；电容器；电抗率1.引言一般工业企业消耗的无功功率中，异步电动机约占70%，变压器占20%，线路占10%，设计中应正确选择电动机和变压器的容量，减少线路感抗。
在功率条件适当时，采用同步电动机以及选用带空载切除的间隙工作制设备等措施，以提高用电单位自然功率因数。
当自然功率因数不满足要求时，可采用并联电容器补偿装置进行无功补偿。
2.用户自然平均功率因数的计算由式（4-7）可以看出，相同的电容器在串联电抗器后，不仅有滤波的作用，对外输出容量也会随着电抗器的电抗率增加而增大。
但必须要注意的是，因为串联电抗器后电容器的端电压会被抬升，对电容器的额定电压要求也相应提升，电容器的额定电压不能低于串联电抗器后的计算电压。
结语（1）为了抑制谐波对电容器工作电流，可串联适当比率的电抗器，串联电抗器后会对电容器的输出容量及补偿单元的输出容量产生影响。
（2）本文对实际工程中无功补偿的补偿容量提出了具体的配置方法，分析计算了无功补偿装置串联电抗器后的补偿容量，并推导出了具体的计算公式。
（3）本文分别对串联电抗器前后的补偿输出容量进行了推导，工程设计人员可根据电抗率的大小精确计算出补偿容量。
（4）本文提及的补偿装置的合理设计方法，已获国家知识产权局多项发明专利，并在实际工程中大面积推广应用，对工程设计和具体应用有良好的实践意义。
参考文献：[1] 《并联电容器装置设计规范》GB50227-2008。
4功率_高压_高频变压器的串联优化设计
4功率_高压_高频变压器的串联优化设计高压高频变压器是一种常见的电力转换设备，用于将输入电压转换为输出电压，通常用于工业生产、医疗设备、通信设备等领域。
串联优化设计可以提高变压器的性能和效率，本文将从四方面介绍高压高频变压器的串联优化设计。
一、磁路设计高压高频变压器的磁路设计是提高变压器性能的关键。
磁路设计应考虑到磁路的导磁性能、铁损耗和漏磁损耗等因素。
导磁性能可以通过选择高导磁材料和合理设计磁路截面积来提高，铁损耗可以通过合理设计磁路长度和材料厚度来降低，漏磁损耗可以通过绕组的合理布局和磁路屏蔽来减小。
二、绕组设计绕组设计是高压高频变压器的另一个重要方面。
绕组的合理布局可以减小绕组的电阻和电感，提高变压器的效率。
绕组采用多层绕组，可以减小绕组的尺寸，提高变压器的功率密度。
绕组的选择应考虑到高频信号的传输特性，采用较短的导线和合理的绕线方式，减小电阻、电感和串扰等因素的影响。
三、冷却设计高压高频变压器在工作过程中会产生大量的热量，因此冷却设计是必不可少的。
合理的冷却设计可以提高变压器的散热效果，保证变压器的稳定工作。
常见的冷却方式包括自然冷却、强迫冷却和液冷却等。
自然冷却适用于功率较小的变压器，强迫冷却适用于功率较大的变压器，液冷却适用于要求散热效果更好的变压器。
冷却设计时应注意选择适当的散热介质、合理布置散热器和风扇等。
四、绝缘设计高压高频变压器工作时会产生高电压和高频电场，因此绝缘设计是非常重要的。
绝缘设计应考虑到变压器的工作电压和频率，选择合适的绝缘材料和绝缘结构。
绝缘材料可以采用绝缘纸、绝缘漆等，绝缘结构可以采用缠绕、层间隔离等方式。
绝缘设计时还应注意绝缘层的厚度和抗击穿能力，以确保变压器的安全运行。
总结：高压高频变压器的串联优化设计是提高变压器性能和效率的重要手段。
通过磁路设计、绕组设计、冷却设计和绝缘设计的优化，可以提高变压器的导磁性能、减小损耗、提高功率密度、提高散热效果和确保安全运行。
油浸式铁芯并联电抗器损耗分析
油浸式铁芯并联电抗器损耗分析摘要：本文阐述了油浸式铁芯并联电抗器损耗种类、影响因素，及因其铁芯的特殊性导致该类型产品漏磁损耗的特殊性。
并通过实例，介绍了硅钢片单位铁损对同型号及相同结构油浸式铁芯并联电抗器损耗的影响。
关键词：铁芯并联电抗器；漏磁通；绕组损耗；铁芯损耗1.油浸式铁芯并联电抗器损耗组成油浸式铁芯并联电抗器损耗主要由铁芯损耗、绕组损耗、杂散损耗组成。
其中铁芯损耗主要包括：硅钢片的磁滞损耗、电抗器铁芯气隙边缘漏磁所引起的环流损耗；绕组损耗主要包括：直流电阻损耗、绕组内的涡流损耗、电抗器铁芯气隙边缘漏磁所引起的绕组涡流损耗；杂散损耗主要包括：电抗器漏磁通在铁芯夹件、拉螺杆、油箱等金属结构件中所产生的损耗【1】。
1.油浸式铁芯并联电抗器由于漏磁通所产生的漏磁损耗的特殊性油浸式铁芯并联电抗器铁芯柱主要由铁芯饼及铁芯饼间的气隙组成。
主磁通在铁芯饼导磁介质中流通，当主磁通流经铁芯饼间的气隙时，由于气隙的磁阻较硅钢片磁阻大，所以部分磁通从铁芯饼边缘绕过饼间气隙进入下一个铁芯饼，这部分磁通称之为衍射磁通。
衍射磁通在芯柱中的流通路径为：从铁芯饼的外表面—绕过饼间气隙—进入下一个铁芯饼。
因此，油浸式铁芯电抗器主磁通在芯柱流通，遇到铁芯饼间的气隙时可以分为两部分：一部分为直接流过气隙的磁通，另一部分为绕过气隙的衍射磁通，衍射磁通的绕行路径近似归结为半圆形【1】。
图2-1漏磁通在芯柱中的流通路径漏磁通对油浸式铁芯并联电抗器引起的不利影响主要有：在铁芯中产生环流和环流损耗；在绕组中产生涡损；在金属结构件中产生漏磁损耗；使铁芯硅钢片之外的其它铁磁物体变成磁铁，从而在交变的漏磁场的交变电磁力作用下产生磁体的机械振动，从而发出电磁噪声和机械噪声【2】。
1.影响油浸式铁芯并联电抗器损耗的主要因素1.铁芯损耗方面油浸式铁芯并联电抗器铁芯损耗分为：硅钢片的磁滞损耗、硅钢片中的涡流损耗，铁芯损耗计算近似为：单位铁芯损耗与铁芯重量的乘积。
一起 500 kV 油浸式电抗器故障调查及防范措施分析
DOI: 10.19783/ki.pspc.200246
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
Vol.49 No.2 Jan. 16, 2021
一起 500 kV 油浸式电抗器故障调查及防范措施分析
Fault analysis and preventive measures for a 500 kV oil-immersed , XU Peng2, WANG Hailiang3, CHU Yang1, CHEN Hao2 (1. Xuchang Ketop Electrical Research Institute Co., Ltd., Xuchang 461000, China; 2. State Grid Jiangsu Electric Power
Co., Ltd. Maintence Branch Company, Nanjing 210012, China; 3. XJ Group Corporation, Xuchang 461000, China)
Abstract: As an important reactive power compensation device in a power system, the high voltage shunt reactor has the function of compensating for the capacitance effect of a transmission line, regulating reactive power and voltage. A reactor fault in operation will pose a serious threat to the safety and stability of the power grid, and so it is of great significance to analyze the cause of a fault for the maintenance of power grid security. A fault on a 500 kV oil-immersed high voltage shunt reactor is analyzed based on the component analysis of characteristic gas in the oil chromatogram, the calculation of gas content ratio, the trend analysis of characteristic gas and the characteristic gas calculation of the device before return to the factory. Diagnostic tests of DC resistance, insulation and dielectric loss, vibration, noise and temperature rise etc. are carried out for further investigation, and it is concluded that the cause of the accident is poor insulation between silicon steel sheets of reactor core, this being achieved by employing winding inspection, core inspection, connection part inspection, sample detection and analysis. Finally, corresponding preventive measures are presented, providing reference for process control, fault diagnosis and maintenance of the same type of high voltage shunt reactor.
油浸式并联电抗器降噪设计及生产控制措施
- 53 -工 业 技 术近几年来，随着人们对于生活水平要求的提高，对于电抗器的噪声问题尤为关注，电抗器的噪声不但会对环境造成污染，危害人们的身体健康，影响设备正常运行。
因此，如何采取降噪措施保证制造出低噪声的电抗器显得尤为重要，结合近几年来工厂生产实践，经过多年的研究分析，降低电抗器的噪声有2个途径，即在电抗器的内部或外部采取噪声控制措施。
电抗器噪声的产生原因是铁芯的振动经变压器油和固定点的连接，向外壳传递，由此变为外壳的振动而辐射噪声。
铁心的振动又起源于磁致伸缩和横向振动等因素。
所以并联电抗器降低噪声的着眼点在噪声源及其传播途径上，从设计及生产过程提出可行的降噪措施。
１ 设计采取措施降低噪声１．１ 选用磁致伸缩性能好的优质硅钢片在并联电抗器铁心材料选取中，通过采用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片，同时根据国内与国外的不同产品噪声要求值不同，有针对性地选用高导磁，低噪声的硅钢片，实践证明当磁通密度控制在1.4 T 范围以内，在相同的磁通密度条件下，采用取向高的高导磁硅钢片能够降低噪声约2 dB （A ）。
１．２ 降低铁心的磁通密度由于铁芯饼的额定磁通密度一般取决于噪声要求值。
通过试验研究发现，当额定磁通密度控制在1.2 T~1.4 T 时，铁芯饼的磁通密度平均降低0.1 T ，其电抗器噪声可降低2 dB~3 dB （A ）。
同时选择合适的铁心尺寸，防止谐振产生。
对于并联电抗器心柱磁密的选择：基于对以往生产的电压等级为35 kV~750 kV 电抗器产品的试验结果分析和总结，得出了以下并联电抗器磁密建议值，见表1。
表1 并联电抗器磁密建议值额定容量（ＭＶａｒ）相数电压等级（ｋＶ）噪声要求ｄＢ（Ａ）铁心饼最大气隙尺寸（ｍｍ）铁心饼磁密（Ｔ）１０￣２０三相３５７５２２１．３５４５￣６０三相３５７６３０１．３１０￣６０单相１１０￣５００７６３８１．３５６０￣８０单相７５０７５３８１．３５８０￣１４０单相７５０７５４０１．３５１．３与油箱接触部位放置减振胶垫或减震器通过研究分析，本体噪声主要通过绝缘油与垫脚传递到油箱，器身上部及下部与油箱接触处采用环氧树脂浇注定位，用于固定器身；其层压木、橡胶垫板、环氧树脂都具有减振降噪的功能，从而减少了器身本体向油箱传递的噪声量。
油浸式变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法研究
油浸式变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法研究廖才波;阮江军;逯怀东;于光远;王珊珊;文武;刘超【摘要】介绍了一种基于有限元法的变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法.通过建立变压器二维模型,采用有限元法求解变压器内磁通密度分布;并计算变压器铁心及绕组损耗.随后,采用多物理场间接耦合方法将损耗作为热源加载条件求解变压器流体-温度场,分析变压器内部油流速度及温度分布.对35 kV油浸式变压器进行二维电磁-流体-温度场分析,将温度仿真结果与经验公式的热点温度计算结果进行对比,验证了方法的有效性和正确性.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)036【总页数】5页(P67-71)【关键词】油浸式变压器;多物理场耦合;流体-温度场分析【作者】廖才波;阮江军;逯怀东;于光远;王珊珊;文武;刘超【作者单位】武汉大学电气工程学院,武汉430072;武汉大学电气工程学院,武汉430072;国网山东省电力公司济南供电公司,济南250001;国网山东省电力公司济南供电公司,济南250001;国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,武汉430074;武汉大学电气工程学院,武汉430072;武汉大学电气工程学院,武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TM402作为电力系统中的重要设备，电力变压器的运行状态对电力系统的安全性和可靠性具有十分重要的意义。
在实际运行过程中，变压器损耗将引起其自身发热；而变压器局部过热则会加速绕组绝缘老化，同时影响变压器的安全稳定运行及使用寿命。
因此，通过准确预测变压器热点温度辨识变压器运行状态已经成为近几年来变压器研究热点之一。
油浸式变压器热点温升计算方法主要包括经验公式法[1,2]、热路模型法[3—5]和数值模拟法[6—12]。
采用经验公式法能够较为快速地获得变压器热点温度，在实际应用中具有一定的适用性；但不适用于特殊结构的变压器,如立体卷铁心变压器。
热路模型法主要通过热电类比建立变压器的热路模型求解热点温度，但求解结果的准确性与热路模型参数设定密切相关。
干式串联铁心电抗器振动噪声控制研究
传统 的电抗器设计方法只是局限于对产 品进行功能与造 型 器的噪音计算模 型 ，定量 化地计算 了因铁心振动 引起 的噪音大 小， 并与实测结果进行 了对 比。 针对振动和噪声产生的根源 ， 出 提 进行设计 ， 并没有考虑其 动态特 『 在产品设计 出来后 ， 生， 再对其进 振动控制的方法来达到降噪的 目的 ， 最后验证 了方案的可行性 。 行降噪处理 ， 这样 就需 要 改 变 产 品 的 局 部 或 者 整 体 设 计 ， 加 了 增 成本 ， 延长了产 品的开发周期 ， 降低 了产品的竞争力 。为此 ， 有必 要在产品设计阶段就对其进行动态特性预估 ， 从而实现产 品的优
成 为 一个 安 全 问 题 ， 对 周 围环 境造 成 了污 染 ， 而且 因此 ， 动 的 噪 振 声 控 制变 的更 加 重要 。 式 串联 铁 心 电抗 器 （ 以下 简称 为 电抗 器 ） 究 对 象 ， 多物 理 场 为研 用
有限元方法对电抗器的铁心进行振动 噪声分析。 建立 了铁心电抗
Ｌ Ｕ Ｗ ａ ｇ ｙ Ｌ ｉｇ ＺＨＡＮＧ ｎ ， ＨＵ Ｊａ ｇ Ｉ ｎ － ｕ， ＩＪｎ ， Ｙｏ ｇ Ｚ ｉｎ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｉａ ｎ ｔｍｏｉｅＥｎ ｉｅ ｒｎ ，ｏ ｔ ｈｎ ｉｅ ｓ ｙｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ａ ｇｈ ｕ５ ０ ４ ， ｈ ｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｈ ｎ ｃ ｌ ｄＡｕｏ ｔ ｇｎ ｅｉｇ Ｓ ｕｈ Ｃ ｉａＵｎｖ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ １ ６ ０ Ｃ ｉａ ｏ Ｍｅ ａ ｖ ｔ
Ｓ ＯＭ ｅ ｒ ｌｎｅｗｏ ｋ ｇ ｒ ．ｉ ０１ ２ ， ｎ ｕ ａ ｔ ｒ ｉｄｓ ｎ Ｓ — ７ ＡＣＭ ｏ ｉ ｄ ｌ ｇ ０ ， ｎ Ａｒ ｏ ， Ｓ ｌｄ Ｍｏ ｅ ｉ ’ １ Ａｎ ｂ ｒ ｎ
电力设备多物理场仿真技术及软件发展现状
电力设备多物理场仿真技术及软件发展现状发布时间：2022-07-30T02:54:20.650Z 来源：《当代电力文化》2022年6期作者：赵丽丽[导读] 多物理场建模技术在IGBT研究中已得到广泛应用赵丽丽山东省邹平县宏旭热电有限公司摘要：多物理场建模技术在IGBT研究中已得到广泛应用，但由于实际物理场的复杂性和计算机模拟本身的缺点(如计算资源消耗大、模拟难以收敛等。
多物理场建模技术需要进一步发展，以满足更多的应用和分析更复杂的机理。
本文对电力设备多物理场仿真技术及软件发展现状进行分析，以供参考。
关键词：电力设备；多物理场仿真技术；软件发展引言绝缘双极晶体管(IGBT)是双极晶体管。
Bj)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor-field effect stor，MOSFET)是新一代的场控半导体，它结合了两者的优点，不仅具有较高的开关频率和较高的耐压性，而且还具有电气调制效应。
1多物理仿真软件的技术优势物理多场建模仿真平台集成了建模所需的所有工具，可在统一的环境中模拟各种物理和技术问题，便于扩展应用程序并降低学习成本。
仿真平台可以随时断开各种物理效果，准确再现真实的工程问题，支持模型交互界面的快速自定义，并开发仿真应用程序。
COMSOL-Server在部署、管理和运行模拟应用程序方面具有与COMSOL-Multiphysics相同的计算能力。
它支持远程访问、模拟应用程序运行和集成的安全管理工具，包括应用程序管理工具和用户访问管理。
2推动电力设备智能化管理 2.1三维立体巡检无死角中国电科院高压所设备评价中心团队成员利用变电数字孪生平台三维立体巡检模块发布任务，位于现场的在线智能巡检装置从不同位置和不同角度观测试验变压器，并将采集数据回传平台。
“这次采集的数据很全面，像变压器顶面、冷却器和本体连接的油管这种难以观测部位的数据都采集到了。
”该团队采用可视化模型技术思路，通过三维参数设计和实景三维扫描，构建变电设备的三维立体模型。
船用发电机内部多物理场耦合数值分析
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）
摘 要 ：本 文采 用多物理场耦合 数值方法 ，对 某船用发 电机 内部定子 、转 子的温度场 以及 内部冷却气道 的流 场 、温 度场 进行 数 值 模 拟 分 析 。基 于建 立 的 发 电 机 整 场 耦 合 分 析模 型 ，得 到 了 电机 内 部 定 子 、转 子 温 度 分 布及 气 隙 流道 内空气 的流速分布 、压力分布及温 度场分布 。计算结 果表明 ：采用多物理场耦 合数值方法 ，得到 电机 的流场与 温 度 场 计 算 结 果 更 加 准 确 ，且 通 风 管道 内 流 体 的 流 动 情 况 更 加 清 晰 ，为 优 化 电机 内部 冷却 气 道 提 供 了理 论 依 据 。
关键 词 ：船 用发 电机 ；流 场 ；温 度 场 ；耦 合 分 析 中 图 分 类 号 ：ＴＭ３１ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １６７２—７６４９（２０１８１１０—０ｌ０９—０５ ｄｏｉ：１０．３４０４￣．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１８．１Ｏ．０２ｌ
Ｃｏｕｐｌｅｄ ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍ ｕｌｔｉ－ｐｈｙｓｉｃａｌ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｍ ａｒｉｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
研究对象 ”，这造成 了一定 的误差 。 本 文 通 过 Ｆｌｕｅｎｔ对 某 型 船 用 发 电机 定 、转 子 的 流
场 与 温 度 场 进 行 了 耦 合 数 值 分 析 ，避 免 使 用 经 验 公 式 把 冷 却 介 质 对 温 度 场 的 影 响 转 化 为 散 热 系 数 进 行 加 载 ，并 且 同 时 对 电 机 定 子 、转 子 以 及 流 场 流 道 建 立 模 型 ，气 隙作 为流道 的一部 分 ，分别 与 电机 定子 、转 子 部 分发生 对流换 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ，准 确地得到 电机通风 沟 内流 体的 流动状态 与温度 分布 、电机 固体 部件 的温度分布 ，并 进 行 分 析 。
35kV油浸式并联电抗器电抗试验的探讨
绕组的电抗 。 由于现场试验设备的限制 ， 在交接试验时 ， 一般 以单相加压分别测量各绕组 的单相 电抗 ， 作为原始数据 ， 以便
今后例行试验 时进行 比较。 此方法虽能发现一些 电抗器内部故 障， 但并不全面 ， 而且无法与出厂值 比较。 介绍三相电源测 量油浸式并联 电抗器电抗 的意义与方法。三相 电源测量即是在电抗器三相上同时施加适量的三相 电流 ， 使三相绕组 间产 生互感 ， 以往的理论与实践证明 ， 绕组间的互感 因素对 电抗值 有不可忽视的影响。 同时 ， 三相电源的测量更近似运行状态 ，
图 ４某 电网 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 线路 等值 电路 图
４ ． １单 相加压 测量 单相 电抗
未 并 联 电抗 器 前 ，线 路 末 端 电 压 升 高 比为
当只是单相加压测单相电抗 ｘ Ａ ｘ 并联铁心电 抗器 的等效电路可以用图 ７ 所示的电路模型 ， 则 所测 得 Ａ相 电抗 抗 Ｘ Ａ ｘ ＝ｊ （ ｔ ） Ｌ Ａ
流增 大 ， 最 后形 成 沿面树 枝状放 电而烧毁 。 而 油浸 式铁 心 电抗 器 在运 行稳 定 、损 耗 、 占
地面积 、 漏磁 、 在线监测等多方面拥有较大优势 ，
经 过多 年 的运 行 与实 验验 证 ， 干 式空 心 电抗 器 的 劣 势正 逐渐 显现 。同时 干式空 心并联 电抗 器在 运 行稳定 、 运行监控 、 漏 磁通 损耗 和污 染 以及 占地
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图 ２三相 并联 电抗 器铁 芯结 构 图
３ 测量三相电抗器绕组正序电抗的意义
750kV_高压并联电抗器的振动测试与故障分析
确地对应每个测点的位置和信息。布置测点间的距离时，通
高压并联电抗器是电力系统中最主要的一种无功补偿
常不超过 50cm，确保测点间有足够的空间用于放置测点，并 装置，其工作的安全、稳定和可靠将影响整个电力系统的安
且能够覆盖整个电抗器的表面，以准确反映其振动特征。需 全和稳定。高压并联电抗器是可控电抗器中的一类，其结构
值为 30μm，该数值与试验设定的最大振动值一致，此时为
0 误差。对比 3 种方法的最大误差可知，该文设计方法的最
大振动误差数值有所降低，和方法 1、方法 2 相比，最大振
动误差数值降低了 50μm 以上，并且其检测出的最大振动值
与实际值最接近。该试验结果说明，该文设计的方法有效降
低了最大振动误差数值，在一定程度上提高了方法的性能，
此可知，该文设计的 750kV 高压并联电抗器的振动测试与故
障分析方法具备更高的故障分析准确率，有效提高了故障分 析准确性，该方法的性能更优。
方法 1 比方法 2 的故障分析准确率高，但是方法 1 的故障分
析准确率最高值仅为 98.88%，最低值达 98.50%。方法 2 的
故障分析准确率的最低值为 97.50%，最高值仅为 97.83%。
对比故障分析准确率数值可知，该文方法的故障分析准确率
提高了 0.92%，并且最趋近 100.00% 的故障分析准确率。由
方法2 97.50 97.75 97.83 97.75 97.60
根据表 3 可知，3 种方法的故障分析准确率均较高，其
数值均在 97.00% 以上。虽然 3 种方法的准确率均存在一定
波动，但波动均较小，可以满足实际需求。但是通过详细分
析可知，该文方法的故障分析准确率均高于 99.50%，并且
油浸式并联电抗器技术标准书
油浸式并联电抗器技术标准书G-YC99-63-1国家电力公司电力计划设计总院1999年10月北京油浸式并联电抗器技术标准书G-YC99-63-1主编单位：河南省电力勘测设计院批准部门：国家电力公司电力计划设计总院实施日期：1999年10月1999年10月北京工程编号工程油浸式并联电抗器技术标准书签署：编制单位：年月关于颁发变压器、互感器、电抗器、运煤自动化设备等九本技术标准书的通知电规电(1999)6号依照电力勘测设计标准化任务的安排，由东北电力设计院编制的《主变压器技术标准书》(G-YC99-60-1)、《联络变压器技术标准书》(G-YC99-60-2)、《起动/备用变压器技术标准书》(G-YC99-60-3)、《高压厂用工作变压器技术标准书》(G-YC99-60-4)，河北省电力勘测设计研究院编制的《电压互感器技术标准书》(G-YC99-61)、《电流互感器技术标准书》(G-YC99-62)，河南省电力勘测设计院编制的《油浸式并联电抗器技术标准书》(G-YC99-63-1)、《干式空芯并联电抗器技术标准书》(G-YC99-63-2)，华北电力设计院编制的《运煤自动化设备技术标准书》(G-YC99-68)等九本技术标准书已完成报批稿，经组织审查现批准发布，自发布之日起实施。
上述设备技术标准书由国家电力公司电力计划设计总院负责说明和治理。
以上设备技术标准书是依照我国现行有关标准编制的，适用于发电厂、变电所设备招(议)标用设备技术标准书的典型范本和指导性文件，可在具体工程设备招(议)标中利用。
各单位在利用设备技术标准书进程中要注意积存资料，及时总结体会，如发觉不妥和需要补充的地方请随时函告我院。
国家电力公司电力计划设计总院1999年5月16日前言为了增强设备治理和标准、指导设备招(议)标工作，原电力部电力计划设计总院前后以电规技(1994)25号文和电规技(1995)73号文下达了以下设备技术标准书的任务：主变压器技术标准书G-YC99-60-1联络变压器技术标准书G-YC99-60-2起动/备用变压器技术标准书G-YC99-60-3高压厂用工作变压器技术标准书G-YC99-60-42电压互感器技术标准书G-YC99-613电流互感器技术标准书G-YC99-62油浸式并联电抗器技术标准书G-YC99-63-1干式空芯并联电抗器技术标准书G-YC99-63-25断路器技术标准书G-YC96-646隔离开关技术标准书G-YC96-657氧化锌避雷器技术标准书G-YC96-668离相封锁母线技术标准书G-YC96-679运煤自动化设备技术标准书G-YC99-68本设备技术标准书是上述设备技术标准书中的一本。
油浸式空心磁屏蔽电抗器电感计算的研究
油浸式空心磁屏蔽电抗器电感计算的研究
刘克彬;杨宇环;商涛;谭桂新;边海峰
【期刊名称】《高压电器》
【年(卷),期】2016(52)2
【摘要】基于解析法与Ansoft电磁场仿真分析相结合的方式计算油浸式空心磁屏蔽电抗器的电感,设计制造样机,并通过对样机的试验验证了电感理论计算的准确性。
【总页数】5页(P74-77)
【关键词】空心磁屏蔽电抗器;电感计算;ANSOFT;样机制造;试验验证
【作者】刘克彬;杨宇环;商涛;谭桂新;边海峰
【作者单位】北京电力设备总厂
【正文语种】中文
【中图分类】TM478
【相关文献】
1.干式空心并联电抗器与油浸式铁芯并联电抗器比较分析
2.油浸式全磁屏蔽空心电抗器的研究
3.基于Ansoft的空心电抗器磁屏蔽研究
4.干式磁屏蔽电抗器与干式空心电抗器的性能比较
5.基于Ansoft的空心电抗器磁屏蔽研究
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油浸铁心串联电抗器设计优化及多物理场分析油浸铁心串联电抗器在电网中应用广泛,是保障电网安全运行的重要设备,主要起补偿和滤波的作用。
电力网络发展迅速,对油浸铁心串联电抗器的需求量不断增加;因此电抗器设计优化更加具有成本优势,另外油浸铁心串联电抗器中温度分布情况和最热点分布情况,是影响电抗器使用年限的重要因素。
本文首先根据电磁基本理论,给出电抗器电磁设计方法,在此基础上对电抗器进行设计;利用改进的遗传算法对油浸铁心串联电抗器进行优化分析,研究发现,改进的遗传算法优化模型收敛效果好,迭代次数少,优化后制造成本节省
4.0%。
同时利用VBA程序编写可视化操作界面,实现油浸铁心串联电抗器优化设计。
本文按照油浸铁心串联电抗器设计参数,在Solid Works中建立三维仿真模型;利用有限元法分析电抗器整体漏磁场分布情况和金属结构件损耗情况;相比其它位置,夹件处损耗较小,可在后期多物理场仿真分析时,合理赋值损耗值。
将仿真分析模型导入ansys meshing中进行网格剖分,并将剖分好的模型导入流体场软件包中利用有限体积法求解多物理场。
利用多物理场求解电抗器温度分布情况,并分析在不同负荷情况下的油浸铁心串联电抗器整体温度分布情况,最热点温度分布和位置情况;分析得出,额定负荷情况下绕组轴向高度仿真分析温度数值为93.5℃,最热点分布在距绕组底部约86%位置处;将不同负荷仿真分析结果与理论计算结果进行对比分析,结果偏差4.5℃。
这些研究对油浸铁心串联电抗器工程设计和安全运行,具有一定的指导意义。