【正文】 2015年 6 月 1 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要變壓器引線溫度場(chǎng)的計(jì)算研究摘要：隨著人們生活水平的提高，大家對(duì)電力系統(tǒng)的供電量以及它的安全性能也有了更高的要求，變壓器在供電過程中發(fā)揮著不可或缺的作用，這就要求變壓器引線絕緣層的工作溫度不能超過其耐熱壽命允許值。通過模擬計(jì)算不同材料、不同電流密度下的引線溫度場(chǎng)，給出對(duì)變壓器引線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有益的建議。temperature field。二是使變壓器有更高的阻抗、更低的噪音、更節(jié)能、更小巧。引線一般分為繞組線段與套管連接的引出線、繞組端頭間的連接引線和繞組分接與開關(guān)相連的分接引線三種。引線的材料一般采用圓導(dǎo)線，母線和電纜線。有變壓器引線接頭而引發(fā)的故障主要有:引線短路、引線斷路、引線接觸不良。高壓套管的作用是將變壓器的引線引到油箱的外部，高壓套管不僅對(duì)引線的對(duì)地絕緣起到不可或缺的作用，而且還可以固定引線[4]。高壓套管對(duì)變壓器的安全運(yùn)行起著尤為重要的作用，因此對(duì)高壓套管溫度場(chǎng)的研究意義也是十分重要的[5]。例如德國的西門子公司，60年代、70年代、80年代分別研制出了500kV變壓器、750kV變壓器以及1200kV的特高壓變壓器。由此可見，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電力變壓器技術(shù)在西方主要發(fā)達(dá)國家已經(jīng)達(dá)到了很高的水平[6]。下面結(jié)合國內(nèi)外期刊，介紹超高壓電力變壓器高壓引線分析的主要研究現(xiàn)狀。在計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的梯度矢量中采用了微商法，而且導(dǎo)出了相應(yīng)公式，以克服用差商計(jì)算帶來的誤差，從而提高了設(shè)計(jì)變量數(shù)及模擬電荷數(shù)[8]。 (4)王澤忠1990年在華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)上發(fā)表了文章，他利用蒙特卡羅法計(jì)算了變壓器均壓球及附近的電位，采用導(dǎo)體表面電場(chǎng)強(qiáng)度的插值公式計(jì)算了均壓球表面的電場(chǎng)強(qiáng)度。 (7) 2002年，Elzbieta Lesniewska對(duì)電力變壓器引線絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了二維電場(chǎng)的分析和討論，提出了一種較好的裝置結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)通過反復(fù)計(jì)算和修改，得出保證裝置的電場(chǎng)強(qiáng)度不超過絕緣系統(tǒng)中任何部分的場(chǎng)強(qiáng)[13]。分析了接地內(nèi)屏蔽的位置和尺寸與電場(chǎng)分布的影響，并對(duì)接地內(nèi)屏蔽的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，為126kV SF6套管接地內(nèi)屏蔽的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)[16]。 (14) 2008年，河南平高電氣公司的鐘建英等對(duì)特高壓復(fù)合套管進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和分析，結(jié)果表明套管內(nèi)絕緣能承受峰值2400kV雷電沖擊電壓，外絕緣滿足2000m的海拔，套管和絕緣件內(nèi)外表面場(chǎng)強(qiáng)小十其沿面臨界放電場(chǎng)強(qiáng)，絕緣件內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度滿足長期運(yùn)行的要求，其余部位也有相當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)裕度[20]。1．3 本文的主要工作（1） 本課題的主要研究對(duì)象是高壓變壓器的引線部分，主要對(duì)引線的溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算研究，因此首先對(duì)變壓器引線的種類以及其結(jié)構(gòu)做出選擇。2 變壓器引線概述 引線的形式在變壓器線圈外部連接線圈各引出端的導(dǎo)線稱為引線。電纜裸母線排紙包圓線紙包圓線高電壓引線之間及其與低電壓引線之間盡量不交叉，如有交叉須可靠夾持或綁扎，并加大交叉處的絕緣裕度。(1)引線的電氣性能：在保證足夠電氣強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡可能地減小器身的尺寸。對(duì)于這些方程的求解方法，一般包括兩大類：一是解析法，二是數(shù)值法。當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展和運(yùn)用比較成熟的數(shù)值分析方法主要有兩大類，一類是有限差分法，直接求解基本方程以及相應(yīng)定解條件的近似解，其根本思想是:首先將求解域進(jìn)行網(wǎng)格化分，然后針對(duì)網(wǎng)格上的各個(gè)結(jié)點(diǎn)使用差分方程來近似微分方程。另一類數(shù)值分析方法就是有限單元法。未知場(chǎng)的函數(shù)或其導(dǎo)數(shù)在單元內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)值及其差值函數(shù)便可以用來表示單元內(nèi)的近似函數(shù)。若是單元滿足收斂要求，近似解最終將無限接近于精確解。若是求解問題與時(shí)間有關(guān)，在初始時(shí)刻所要滿足的定解條件，稱之為初值條件。定解問題一般不具有解析解，或者其解析解難于計(jì)算。在解決各類數(shù)學(xué)物理問題、計(jì)算力學(xué)問題中，均采用限差分方法作為解決此類問題的主要數(shù)值方法。 A法 B法對(duì)于非穩(wěn)態(tài)問題，A法無法考慮半個(gè)控制容積熱容量的影響，而B法可考慮整個(gè)控制容積熱容量的影響，故推薦使用B法網(wǎng)格劃分。 3. 網(wǎng)格疏密影響計(jì)算精度，要做網(wǎng)格影響分析。 3. 沒有必要對(duì)同一量的所有項(xiàng)都采用同一種分布。對(duì)二維問題，取垂直于xy平面方向上的厚度為1，故()即為控制容積的體積。 3. 正系數(shù)原則： （3—17）符號(hào)相同（保證溫度的上升/下降同步） 4. 源項(xiàng)的負(fù)斜率線性化 （） （3—18） （3—19）若Sp0，則可能大于，違背了正系數(shù)原則，物理不真實(shí)。對(duì)于二芯結(jié)構(gòu)的電纜線，鑒于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，本文采用兩個(gè)不同的極坐標(biāo)對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將二芯結(jié)構(gòu)電纜線分為左右兩個(gè)部分，為了確?？刂迫莘e內(nèi)材料的單一性，在極軸方向上采用B法網(wǎng)格，而對(duì)于角度的劃分采用A法，具體劃分如圖（310）所示：（青色區(qū)域?yàn)閷?dǎo)線區(qū)域，藍(lán)色區(qū)域?yàn)榧堎|(zhì)材料，黃色區(qū)域?yàn)榻^緣層材料，其它為外部環(huán)境區(qū)域）二維電纜線尺寸結(jié)構(gòu)（圖39）對(duì)于左邊導(dǎo)線內(nèi)部網(wǎng)格劃分的程序編寫：（圖311）二芯電纜線網(wǎng)格化分（圖310）如圖（310）所示，導(dǎo)線內(nèi)部的一部分極坐標(biāo)角度取決于絕緣材料區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格劃分情況，故得先對(duì)黃色區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分：（圖312）而對(duì)于導(dǎo)線的其它部分采用均勻的網(wǎng)格劃分方式，則所得的網(wǎng)格劃分結(jié)果如下圖（313）所示：右半邊的導(dǎo)線區(qū)域的網(wǎng)格劃分與左邊呈對(duì)稱分布，對(duì)于絕緣材料區(qū)域的網(wǎng)格劃分的程序編寫如圖（314）所示：（結(jié)果見圖315）同樣的，對(duì)于三芯結(jié)構(gòu)的電纜線也采用相同形式的網(wǎng)格劃分。相關(guān)的程序編寫如下：圖（3—17） 溫度的計(jì)算鑒于極坐標(biāo)劃分后的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)呈環(huán)狀形式，故對(duì)每一個(gè)區(qū)域均采用CTDMA的方法來進(jìn)行溫度的計(jì)算。像這兩種情形都要用到循環(huán)三對(duì)角陣算法。下面首先找出式(76)中的系數(shù)，及常數(shù)項(xiàng)與式(75)中的，及之間的關(guān)系。同樣，對(duì)i=N3，=，于是即可算出。沒有他們的幫助和提供資料，在程序編碼寫的過程中，如果沒有他們對(duì)我的網(wǎng)格化分、溫度計(jì)算等問題的指導(dǎo)建議，我不可能在短短3個(gè)月內(nèi)順利的求出導(dǎo)線溫度場(chǎng)的精確解。結(jié) 論（小4號(hào)宋體，）…………參 考 文 獻(xiàn)[1]：機(jī)械工業(yè)出版社，[2]朱德恒，:清華大學(xué)出版社，1992.[3]肖朋. 超高壓電力變壓器高壓引線及套管電場(chǎng)分析[D].沈陽工業(yè)大學(xué),2010.[4] Ohshima I, Motegi S,Homda Metal. Break down of transformer oil and the effect of space charge on it. IEEE Trans. On PAS, 1983, 10