本發明涉及變壓器制造技術領域，特別涉及一種防止雙餅式繞組局部過熱的分析及改進方法。

背景技術：

在整流變壓器和電爐變壓器中，由于低壓繞組電壓低，電流大，需要采用多路并聯的方法達到目的，最常用的是多路并聯雙餅式繞組結構，這種結構由于電流分布不均勻會引起局部過熱。傳統的漏磁場法無法準確的計算電流分布，進而無法依據電流分布改進雙餅式繞組的結構，防止雙餅式繞組局部過熱。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種防止雙餅式繞組局部過熱的分析和改進方法，根據分析結果改進雙餅式繞組的結構，從而防止雙餅式繞組局部過熱，延長變壓器壽命。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種防止雙餅式繞組局部過熱的分析方法，其特征在于：所述分析方法包括以下步驟：

步驟1：建立計算模型，根據變壓器器身結構建立計算模型；

步驟2：設置計算模型各部分的材料屬性；

步驟3：生成繞組，將計算模型中的高壓繞組和低壓繞組生成繞組屬性；

步驟4：施加激勵，將計算模型中的高壓繞組和低壓繞組加入電路中，模擬運行狀態；

步驟5：運行仿真，利用計算機通過有限元軟件進行電磁場仿真，計算雙餅式繞組的電流分布；

步驟6：根據仿真結果改進結構并仿真，根據雙餅式繞組的電流分布情況，判斷雙餅式繞組局部過熱的線餅位置，進而改進計算模型的結構參數，重復步驟1-5計算改進后的雙餅式繞組結構的電流分布。

優選的，所述的二維模型包括：鐵芯、高壓繞組、低壓繞組、油箱和利用計算機有限元軟件仿真需要的空氣包。

優選的，所述的計算模型各部分的材料屬性為：鐵芯為硅鋼片材料，高壓繞組為銅導體材料，低壓繞組為銅導體材料，油箱為結構鋼材料。

優選的，步驟6中改進的計算模型結構參數包括：增大低壓繞組首末兩端各一個并聯支路的導線截面、減小低壓繞組首末兩端相鄰兩個并聯支路的導線截面，并增加低壓繞組軸向高度。

一種防止雙餅式繞組局部過熱的改進方法，其特征在于：增大低壓繞組首末兩端各一個并聯支路的導線截面、減小低壓繞組首末兩端相鄰兩個并聯支路的導線截面，并增加低壓繞組軸向高度。

優選的，低壓繞組首末兩端并聯支路的導線橫截面為中部正常雙餅導線軸向高度的1.4-2倍。

優選的，低壓繞組3首末兩端相鄰兩個并聯支路的導線橫截面尺寸為中部正常雙餅導線軸向高度的0.7-0.9倍。

優選的，低壓繞組的軸向高度比高壓繞組的軸向高度高出30-60mm。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：利用計算機采用有限元方法計可以方便、準確的計算雙餅式繞組的電流分布，進而通過電流分布改進雙餅式繞組的結構，防止局部過熱，延長變壓器壽命。

附圖說明

圖1是本發明分析流程示意圖；

圖2是本發明改進前的結構示意圖；

圖3是本發明改進后的結構示意圖；

圖4是圖3矩形框的局部放大圖；

圖5是本發明改進前的電流分布；

圖6是本發明改進后的電流分布；

其中，1、鐵芯；2、高壓繞組；3、低壓繞組；4、油箱；5、空氣包。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下對照附圖并結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1所述,按以下步驟用有限元方法分析雙餅式繞組的電流分布。

1. 建立計算模型。按變壓器器身結構尺寸建立二維軸對稱模型，模型結構示意圖如圖2所示，包括鐵心1、高壓繞組2、低壓繞組3、油箱4以及軟件仿真所需的空氣包5。其中，建立模型時，位于外側的低壓繞組3按雙餅支路數目建立，每個雙餅支路建立一個支路單元，有多少個雙餅支路就建立多少個支路單元。本實施例中建立52個支路單元，低壓繞組并聯支路單元號由低壓繞組頂部至底部為1-52。位于內側的高壓繞組建立三個單元，分別位于繞組的上、中、下部，高度分別為繞組整體高度的1/5、3/5、1/5。

2. 設置模型各部分的材料屬性。對仿真模型中的各部分賦予材料屬性，其中鐵心1為硅鋼片，高壓繞組2和低壓繞組3為銅導體，油箱4為結構鋼，包圍整個模型建立一個空氣包5作為求解域。

3. 生成繞組。將高壓繞組2和低壓繞組3生成繞組屬性，按每一部分的實際匝數賦值。

4. 電路連接，施加激勵。高壓繞組2和低壓繞組3加入電路中，在高壓繞組2側施加額定電流激勵，低壓繞組3各支路單元并聯并短接，模擬運行狀態。

5. 采用有限元軟件進行仿真。

6. 結果及后處理。通過有限元軟件對變壓器運行情況進行仿真，結果如圖5所示，發現繞組容易出現局部過熱的線餅在繞組兩端各一個并聯支路處，該處的電流大大超過整個繞組平均值，而與其相鄰的兩個并聯支路中電流相對較小。

7. 根據仿真結果改變模型結構，如圖3、圖4所示，包括：增加低壓繞組3的軸向高度，根據不同的產品，低壓繞組3比高壓繞組2高30-60mm ，增加低壓繞組3兩端第一個并聯支路的導線軸向高度，為中部正常并聯支路的1.4-2倍，低壓繞組3兩端第2、3個并聯支路的導線軸向高度減小為中部正常并聯支路的0.7-0.9倍。重復步驟1-5仿真改進后的雙餅式繞組模型電流分布，計算結果如圖6所示，低壓繞組各并聯支路中的電流密度均勻，端部單元中的電流密度降低至繞組平均電流密度，有效的防止了局部過熱現象的發生，避免了變壓器絕緣的快速老化。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。