本发明专利技术公开了一种户内干式空心电抗器仿真方法及装置，所述方法包括获取户内干式空心电抗器的电气参数，输入预先构建的户内空心电抗器有限元模型，输出所在环境的磁感应强度以及热源参数；根据所述磁感应强度以及热源参数，计算和仿真后获取户内空心电抗器的磁场分布场图以及温度分布云图；其中，所述户内空心电抗器有限元模型的构建方法，包括：获取变电站工程参数，根据所述变电站工程参数建立户内空心电抗器仿真模型；根据所述变电站工程参数设定边界条件和基本参数，对所述户内空心电抗器仿真模型进行网格划分，构建户内空心电抗器有限元模型，本发明专利技术保证了干式空心电抗器磁场、温度分布研究。温度分布研究。温度分布研究。
【技术实现步骤摘要】
一种户内干式空心电抗器仿真方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种户内干式空心电抗器仿真方法及装置，属于电气设计
技术介绍
[0002]干式空心电抗器由于具有结构简单、线性度好、起始电压分布均匀、噪声小及安装维护方便等优点，广泛应用于我国电力系统中。
[0003]由于空心电抗器无铁芯，内部不能形成闭合磁回路，导致运行时产生的强磁场发散严重，对周围的电气设备产生干扰。漏磁在铁磁件中产生涡流，导致空心电抗器周围铁磁件发热甚至烧毁。所以磁场分析和温度场分析成为空心电抗器设计计算和优化设计的关键。
[0004]因此研究户内干式空心电抗器的建模仿真对空心电抗器的优化设计、改善周围的电磁环境具有重要意义。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种户内干式空心电抗器仿真方法及装置，保证了干式空心电抗器磁场、温度分布研究。
[0006]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种户内干式空心电抗器仿真方法，包括：
[0008]获取户内干式空心电抗器的电气参数，输入预先构建的户内空心电抗器有限元模型，输出所在环境的磁感应强度以及热源参数；
[0009]根据所述磁感应强度以及热源参数，计算和仿真后获取户内空心电抗器的磁场分布场图以及温度分布云图；
[0010]其中，所述户内空心电抗器有限元模型的构建方法，包括：
[0011]获取变电站工程参数，根据所述变电站工程参数建立户内空心电抗器仿真模型；
[0012]根据所述变电站工程参数设定边界条件和基本参数，对所述户内空心电抗器仿真模型进行网格划分，构建户内空心电抗器有限元模型。
[0013]进一步的，所述变电站工程参数包括电气参数、几何参数、材料属性中的任意一种或多种。
[0014]进一步的，所述电气参数包括空心电抗器相数、额定电压、额定电流；几何参数包括空心电抗器的包封层数、包封高度及宽度、各包封层内径和外径、气道宽度、整体高度；材料属性包括空心电抗器的设备支架、绝缘子、包封上下侧的星型架所用材料。
[0015]进一步的，根据所述变电站工程参数设定边界条件和基本参数，对所述户内空心电抗器仿真模型进行网格划分，构建户内空心电抗器有限元模型，包括：
[0016]根据材料属性进行模型材料特性设置；
[0017]根据几何参数设置户内干式空心电抗器的模型仿真求解边界；
[0018]根据电气参数在户内干式空心电抗器包封层设置激励源；
[0019]对所述户内空心电抗器仿真模型进行网格划分，构建户内空心电抗器有限元模型。
[0020]进一步的，基于ANSYS MAXWELL 3D环境，根据户内干式空心电抗器几何参数将包封层绘制成圆环柱形筒状结构，所述设备支架、绝缘子、包封上下侧的星型架由三条相差60
°
的长条形立方体组合后得到。
[0021]进一步的，对户内干式空心电抗器各包封层取绕组截面，分别加入相位差为120
°
的激励电流，依次完成A、B、C相电抗器包封层的激励源设置。
[0022]进一步的，根据所述磁感应强度，计算和仿真后获取户内空心电抗器的磁场分布场图，包括：
[0023]户内空心电抗器的磁场表示为：
[0024][0025]其中：磁感应强度B由径向分量r0和轴向分量z0组成，A为空气域及电抗器内部绝缘材料的矢量磁位；
[0026]矢量磁位A为结合公式2、公式3，利用变分原理，对方程组进行离散化求解得到，计算公式如下：
[0027][0028][0029]式中，μ为磁导率，σ为电导率。
[0030]进一步的，根据所述热源参数，计算和仿真后获取户内空心电抗器的温度分布云图，包括：
[0031]干式空心电抗器的热源包括绕组内热源和接线臂内的热源，绕组内热源包括绕组的电阻损耗和涡流损耗，其中每层线圈的损耗表达式为：
[0032]p＝p
c
+I
i2
R
i (4)
[0033]式中，p
c
为绕组内涡流损耗，I
i
为电抗器第i层线圈电流，R
i
为电抗器第i层线圈电阻；
[0034]绕组内的热源强度按单位体积生热率给出，公式如下：
[0035][0036]式中，q为绕组内的热源强度，v为电抗器每层线圈的体积；
[0037]根据所述绕组内热源和接线臂内的热源，计算和仿真后获取户内空心电抗器的温度分布云图。
[0038]第二方面，本专利技术提供一种户内干式空心电抗器仿真装置，包括：
[0039]处理模块，用于获取户内干式空心电抗器的电气参数，输入预先构建的户内空心电抗器有限元模型，输出所在环境的磁感应强度以及热源参数；
[0040]计算模块，用于根据所述磁感应强度以及热源参数，计算和仿真后获取户内空心
电抗器的磁场分布场图以及温度分布云图；
[0041]其中，所述处理模块中设有模型构建模块，所述模型构建模块包括：
[0042]户内空心电抗器仿真模型建立单元，用于获取变电站工程参数，根据所述变电站工程参数建立户内空心电抗器仿真模型；
[0043]户内空心电抗器有限元模型建立单元，用于根据所述变电站工程参数设定边界条件和基本参数，对所述户内空心电抗器仿真模型进行网格划分，构建户内空心电抗器有限元模型。
[0044]进一步的，所述户内空心电抗器有限元模型建立单元，包括：
[0045]模型材料特性设置子单元，用于根据材料属性进行模型材料特性设置；
[0046]模型边界设置子单元，用于根据几何参数设置户内干式空心电抗器的模型仿真求解边界；
[0047]激励源设置子单元，用于根据电气参数在户内干式空心电抗器包封层设置激励源；
[0048]模型建立子单元，用于对所述户内空心电抗器仿真模型进行网格划分，构建户内空心电抗器有限元模型。
[0049]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0050]本专利技术提供一种户内干式空心电抗器仿真方法及装置，通过获取户内干式空心电抗器的电气参数，输入预先构建的户内空心电抗器有限元模型，输出所在环境的磁感应强度以及热源参数；计算和仿真后获取户内空心电抗器的磁场分布场图以及温度分布云图，进而分析变电站户内干式空心电抗器的磁场和温度分布情况，优化电抗器布置设计，有很强的实用性。
附图说明
[0051]图1是本专利技术实施例提供的一种户内干式空心电抗器仿真方法的流程图；
[0052]图2为本专利技术提供的户内干式空心电抗器的物理模型示意图；
[0053]图3为材料属性设定图；
[0054]图4为户内干式空心电抗器激励源设置图；
[0055]图5为户内干式空心电抗器仿真模型；
[0056]图6为户内干式空心电抗器磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种户内干式空心电抗器仿真方法，其特征在于，包括：获取户内干式空心电抗器的电气参数，输入预先构建的户内空心电抗器有限元模型，输出所在环境的磁感应强度以及热源参数；根据所述磁感应强度以及热源参数，计算和仿真后获取户内空心电抗器的磁场分布场图以及温度分布云图；其中，所述户内空心电抗器有限元模型的构建方法，包括：获取变电站工程参数，根据所述变电站工程参数建立户内空心电抗器仿真模型；根据所述变电站工程参数设定边界条件和基本参数，对所述户内空心电抗器仿真模型进行网格划分，构建户内空心电抗器有限元模型。2.根据权利要求1所述的户内干式空心电抗器仿真方法，其特征在于，所述变电站工程参数包括电气参数、几何参数、材料属性中的任意一种或多种。3.根据权利要求2所述的户内干式空心电抗器仿真方法，其特征在于，所述电气参数包括空心电抗器相数、额定电压、额定电流；几何参数包括空心电抗器的包封层数、包封高度及宽度、各包封层内径和外径、气道宽度、整体高度；材料属性包括空心电抗器的设备支架、绝缘子、包封上下侧的星型架所用材料。4.根据权利要求3所述的户内干式空心电抗器仿真方法，其特征在于，根据所述变电站工程参数设定边界条件和基本参数，对所述户内空心电抗器仿真模型进行网格划分，构建户内空心电抗器有限元模型，包括：根据材料属性进行模型材料特性设置；根据几何参数设置户内干式空心电抗器的模型仿真求解边界；根据电气参数在户内干式空心电抗器包封层设置激励源；对所述户内空心电抗器仿真模型进行网格划分，构建户内空心电抗器有限元模型。5.根据权利要求4所述的户内干式空心电抗器仿真方法，其特征在于，基于ANSYS MAXWELL 3D环境，根据户内干式空心电抗器几何参数将包封层绘制成圆环柱形筒状结构，所述设备支架、绝缘子、包封上下侧的星型架由三条相差60
°
的长条形立方体组合后得到。6.根据权利要求5所述的户内干式空心电抗器仿真方法，其特征在于，对户内干式空心电抗器各包封层取绕组截面，分别加入相位差为120
°
的激励电流，依次完成A、B、C相电抗器包封层的激励源设置。7.根据权利要求1所述的户内干式空心电抗器仿真方法，其特征在于，根据所述磁感应强度，计算和仿真后获取户内空心电抗器的磁场分布场图，包括：户内空心电抗器的磁场表示为：其...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东鑫，吕家乐，赵会龙，周亚龙，杨永前，周冰，朱磊，苏嘉彬，林冬阳，季杭为，刘云飞，
申请(专利权)人：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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