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文档简介

2012 ANSYS Inc January 14 2015 1 ANSYSANSYS电力变压器多物理 场解决方案 ANSYS Inc 2012 ANSYS Inc January 14 2015 2 目录 电力变压器电磁 流体耦合分析 电力变压器其他应用 其他电力 高压设备电磁分析实例 总结 2012 ANSYS Inc January 14 2015 3 变压器油既是绝缘介质又是冷却介质 变压器结构非常复杂 包含成百上千的导体 支架 压板以及油路等 变压器结构尺寸比较大 但导体里的透入深 度又比较小 导体中由于集肤效应和邻近效 应产生的涡流损耗会随着位置的不同而不同 电力变压器是一个典型的复杂电磁场 流体 热 多域耦合问题 电力变压器介绍及分析难点 2012 ANSYS Inc January 14 2015 4 Cut away of typical 3ph oil filled power transformer Oil flow though winding having LV layers and HV disks 电力变压器模型 2012 ANSYS Inc January 14 2015 5 CFD Results Maxwell 3D Model CFD 3D Model Geometry 耦合分析计算流程 2012 ANSYS Inc January 14 2015 6 变压器案例 单相油浸式变压器 磁芯在中间 高压绕组在外面 盘式线圈 低压绕组在里层 箔绕组结构 绝缘管道 支架 隔板等构成油路 冷却方式为对流换热 在油箱壁上添 加热传递系数来等效油箱与散热器的 换热 2012 ANSYS Inc January 14 2015 7 Maxwell 3D 设置 Maxwell 3D Eddy Current solver used Frequency 60Hz sinusoidal Linear core permeability 300 with zero conductivity since laminated steel Skin and proximity effects considered in LV layer winding only Model reduced to symmetry 2012 ANSYS Inc January 14 2015 8 Core clamp and tie plate mesh Winding and insulation mesh disk key spacers layer vertical spacers winding tubes main HV LV insulation complicated insulation structure mesh 435 000 tets 变压器模型和网格划分 2012 ANSYS Inc January 14 2015 9 Maxwell 计算资源 RAM Usage 8GB Solve Time 1 5 hr using 8 processors Number of elements 435 000 tets 2012 ANSYS Inc January 14 2015 10 Magnetic H Field Current Density Loss Distribution 电磁场仿真分析结果 2012 ANSYS Inc January 14 2015 11 Total amount of loss matches exactly that from Maxwell 32690 w Ohmic loss distribution in Maxwell Ohmic loss distribution in CFD Maxwell CFD损耗计算 2012 ANSYS Inc January 14 2015 12 Cell count 12 M Element Hex in most regions Conformal fluid solid mesh Copper mesh Insulator mesh Fluid mesh Steel core mesh 变压器模型及流体网格 2012 ANSYS Inc January 14 2015 13 Fluid flow at top of layer windings directed by insulation layers and top winding plate LV绕组流速分布 2012 ANSYS Inc January 14 2015 14 Temperature distribution in Kelvin shows rise over ambient in innermost LV layers 温度分布 2012 ANSYS Inc January 14 2015 15 温度测试 2012 ANSYS Inc January 14 2015 16 目录 电力变压器电磁 流体耦合分析 电力变压器其他应用 其他电力 高压设备电磁分析实例 总结 2012 ANSYS Inc January 14 2015 17 Analyze complicated insulation system of oil and pressboard collars Determine areas of high electric field stress 变压器绝缘系统设计 2012 ANSYS Inc January 14 2015 18 geometry Cross section voltage plot Electric field plot Subsequent fillet modeling Electric field detail Accurate field in filleted edge region Mesh operation 变压器模型 electrostatic 2012 ANSYS Inc January 14 2015 19 Determine peak E field Determine cumulative stress along creep path HV Ph A HV Ph B LV Ph B TV Ph B Core LV Ph A TV Ph A Pressboard Insulation System for Oil filled transformer Oil 变压器绝缘系统设计 2012 ANSYS Inc January 14 2015 20 Voltage contours between windings Reduced E field observed in pressboard collars Peak E field occurs on corners of static plate Voltage Plot E field Plot 变压器绝缘系统设计 2012 ANSYS Inc January 14 2015 22 变压器模型 静磁场 Power Cell A2 Power Cell A3 Power Cell B1 Power Cell B2 Power Cell B3 Power Cell C1 Power Cell C2 Power Cell C3 Induction or synchronous Motor Series Cell Multilevel MV Drive Perfect Harmony 3 Phase Input Power Cell A1 VARIABLE AC OUT AC in from XFMR Power Cell large inductance matrix Power transformer System level model 2012 ANSYS Inc January 14 2015 23 Harmony drive model phase A of transformer model inductance matrix from Maxwell Harmony Drive model model data from SIEMENS AG Output voltage and currents 2012 ANSYS Inc January 14 2015 24 目录 电力变压器电磁 流体耦合分析 电力变压器其他应用 其他电力 高压设备电磁分析实例 总结 2012 ANSYS Inc January 14 2015 25 断路器模型 Initial pos Intermediate pos Final pos Force distribution on electric arc Device provided courtesy of ABB Schweiz AG Initial pos Intermediate pos Final pos 2012 ANSYS Inc January 14 2015 26 轴对称同心高压设备电场分析 2012 ANSYS Inc January 14 2015 27 轴对称同心高压设备电场分析 2012 ANSYS Inc January 14 2015 28 共箱三相母线的Maxwell 3D静电场分析 电场云图分布 电场云图分布 2012 ANSYS Inc January 14 2015 29 共箱三相母线的Maxwell 3D静电场分析 该截面位于A相高压 模型和接地外壳之间 Emag云图YZ平 面分布 2012 ANSYS Inc January 14 2015 30 共箱三相母线的Maxwell 3D静电场分析 AC相母线间画了一条线 右图即为其场强变化趋势 Emag数据和曲线输出 2012 ANSYS Inc January 14 2015 31 百万伏级设计实例 静电场和直流传导场分析 2012 ANSYS Inc January 14 2015 32 接地部分 导体 钢 高压部分 500KV 导体 铝 绝缘部分 陶瓷 变流器分析 2012 ANSYS Inc January 14 2015 33 变流器电场分析结果 2012 ANSYS Inc January 14 2015 34 变流器电场分析结果 2012 ANSYS Inc January 14 2015 35 变电站电磁场分析 2012 ANSYS Inc January 14 2015 36 变电站电磁场分析 2012 ANSYS Inc January 14 2015 37 变电站电磁

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