CN107451351B - 铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法及装置，方法包括：建立非晶合金变压器模型，对非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分，对剖分后的非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的电场仿真分析，得到非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和不放置铁芯碎片的电场分布曲线，对非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的磁场仿真分析，得到非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和不放置铁芯碎片的磁场分布曲线，确定铁芯碎片对非晶合金变压器的影响。本发明实施例通过有限元分析，能够简便、快速、较为准确地得到放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的非晶合金变压器性能的影响。
Description
技术领域
本发明属于电气技术领域，尤其涉及一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法及装置。
背景技术
近年来，节能减排成为我国工业发展的主题之一，发展节能型变压器成为电力发展的一大趋势。素有绿色金属之称的非晶合金因为高磁导率和低损耗的特点越来越多的被用在配电变压器中。但是，非晶合金在拥有优良电磁性能的同时，也具有机械敏感性极易产生铁心碎片的缺点。在非晶合金变压器投入运行后，铁心碎片会对非晶合金变压器的性能产生影响，导致变压器温升过高，使绝缘介质劣化更快，绝缘失效，变压器有效工作时间变短。因此，分析铁心碎片对非晶合金变压器的性能影响，是实现非晶合金变压器安全、高效运行的迫切需要，也对电网高效运行与电力相关企业节能减排意义非凡。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法及装置，能够简便、快速、较为准确地得到放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的非晶合金变压器电磁场分布，通过分析比较得到铁芯碎片对非晶合金变压器电磁性能的影响。
本发明实施例的第一方面，提供一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法，包括：
通过设定铁芯和高低压绕组，建立非晶合金变压器模型；
设置所述铁芯和高低压绕组的材料；
建立外加激励电路模型，并将所述外加激励电路模型与所述非晶合金变压器模型连接；
对所述非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分；
通过所述外加激励电路模型，对剖分后的非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的电场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线；
通过所述外加激励电路模型，并使用瞬态磁场求解器，对所述非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的磁场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线；
通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线比较，对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响。
本发明实施例的第二方面，提供一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析装置，包括：
变压器模型建立模块，用于通过设定铁芯和高低压绕组，建立非晶合金变压器模型；
材料设置模块，用于设置所述铁芯和高低压绕组的材料；
外加激励电路模型处理模块，用于建立外加激励电路模型，并将所述外加激励电路模型与所述非晶合金变压器模型连接；
有限元网格剖分模块，用于对所述非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分；
电场仿真模块，用于通过所述外加激励电路模型，对剖分后的非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的电场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线；
磁场仿真模块，用于通过所述外加激励电路模型，并使用瞬态磁场求解器，对所述非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的磁场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线；
性能确定模块，用于通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线比较，对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响。
本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法及装置，首先，通过设定非晶合金铁芯和高低压绕组，建立非晶合金变压器模型，设置所述非晶合金铁芯和高低压绕组的材料；然后建立外加激励电路模型，并将所述外加激励电路模型与所述非晶合金变压器模型连接，对所述非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分，最后通过所述外加激励电路模型，对剖分后的非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的电场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线，并通过所述外加激励电路模型，并使用瞬态磁场求解器，对所述非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的磁场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线，对所述的电场分布曲线进行比较和对磁场分布曲线进行比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器的影响。由于本发明实施例通过有限元分析，能够简便、快速、较为准确地得到放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的非晶合金变压器电磁场分布，通过分析比较得到铁芯碎片对非晶合金变压器性能的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例提供的一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法的流程示意图；
图2为外加激励电路模型的电路图；
图3a为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的电场在x轴方向上的分布曲线示意图；
图3b为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的电场在y轴方向上的分布曲线示意图；
图3c为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的电场在z轴方向上的分布曲线示意图；
图4a为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的电场在x轴方向上的分布曲线示意图；
图4b为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的电场在y轴方向上的分布曲线示意图；
图4c为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的电场在z轴方向上的分布曲线示意图；
图5a1为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在x轴方向上的分布曲线示意图；
图5b1为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在y轴方向上的分布曲线示意图；
图5c1为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在z轴方向上的分布曲线示意图；
图5a2为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在x轴方向上的分布曲线示意图；
图5b2为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在y轴方向上的分布曲线示意图；
图5c2为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在z轴方向上的分布曲线示意图；
图6a1为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在x轴方向上的分布曲线示意图；
图6b1为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在y轴方向上的分布曲线示意图；
图6c1为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在z轴方向上的分布曲线示意图；
图6a2为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在x轴方向上的分布曲线示意图；
图6b2为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在y轴方向上的分布曲线示意图；
图6c2为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在z轴方向上的分布曲线示意图；
图7为本发明一个实施例提供的一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析装置的结构框图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图1，图1为本发明一个实施例提供的一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法的流程示意图，本实施例详述如下：
S101：通过设定铁芯和高低压绕组，建立非晶合金变压器模型。
在本发明实施例中，非晶合金变压器可以是SBH15-M型10kV非晶合金变压器。可以通过ANSYS软件对非晶合金变压器几何建模。根据SBH15-M型10kV非晶合金变压器三相四框五柱的铁心结构，铁心的模型采用整体结构与原模型1:1建模。
S102：设置铁芯和高低压绕组的材料。
S103：建立外加激励电路模型，并将外加激励电路模型与非晶合金变压器模型连接。
在本发明实施例中，外加激励电路模型为非晶合金变压器提供电源电压，通过电场仿真和磁场仿真可以得到非晶合金变压器模型的电磁场分布情况。
S104：对非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分。
在本发明实施例中，通过对非晶合金变压器模型的主体部分进行有限元网格的划分。具体的，有限元网格的划分可以是三维的，包括x轴、y轴、z轴三个方向。
S105：通过外加激励电路模型，对剖分后的非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的电场仿真分析，得到非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线。
在本发明实施例中，根据外加激励电路模型提供的电源电压和Maxwell瞬态电场仿真可以得到非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线。其中电场分布曲线可以包括x轴、y轴、z轴线上的电场变化曲线。
S106：通过外加激励电路模型，并使用瞬态磁场求解器，对非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的磁场仿真分析，得到非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线。
在本发明实施例中，外加激励电路模型提供的电源电压和瞬态磁场求解器，对非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的磁场仿真分析，得到非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线。其中磁场分布曲线可以包括x轴、y轴、z轴线上的磁场变化曲线。
S107：通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线比较，对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响。
在本发明实施例中，通过对比非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和不放置铁芯碎片的电场分布曲线，确定铁芯碎片对非晶合金变压器电场强度的影响，进而根据非晶合金变压器电场强度变化确定铁芯碎片对非晶合金变压器的绝缘性能的影响；通过对比非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和不放置铁芯碎片的磁场分布曲线，确定铁芯碎片对非晶合金变压器的磁场强度和磁感应强度的影响，进而根据非晶合金变压器磁场强度和磁感应强度的变化确定铁芯碎片对非晶合金变压器的感应电势的影响。
从上述实施例可知，由于本发明实施例通过有限元分析，能够简便、快速、较为准确地得到放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的非晶合金变压器电磁场分布，通过分析比较得到铁芯碎片对非晶合金变压器性能的影响。
在本发明的一个例子中，步骤S104中，对非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分的过程，具体包括：
对非晶合金变压器模型的铁芯和高低压绕组进行有限元网格剖分；其中铁芯的最大剖分距离为37.42毫米，高低压绕组的最大剖分距离为41.2毫米。其中，对非晶合金变压器模型的铁芯和高低压绕组进行有限元网格剖分可以采用手动和自适应剖分相结合的方法。
通过对非晶合金变压器模型的铁芯和高低压绕组分别进行有限元网格剖分可以进一步保证后续的对非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的电磁场仿真分析获得的电场分布曲线和磁场分布曲线的准确性。
在本发明的一个例子中，S101中，过设定铁芯和高低压绕组，建立非晶合金变压器模型的过程，包括：
具体地，选择四个单独的铁心框平行排列得到非晶合金变压器模型的铁芯，且各个铁心框的截面呈矩形；
选择三层圆筒式绕组得到非晶合金变压器模型的高低压绕组中的高压绕组，选择箔式绕组得到非晶合金变压器模型的高低压绕组中的低压绕组，高低压绕组的联结组别为Dyn11(D代表一次侧是三角形接，y代表二次侧是星接，n代表二次侧有中性点)。
由于实际绕组的结构十分复杂，包括线圈、绝缘油道、支撑部件等，如果完全按照变压器的绕组布线及层间结构建模，过程会变得非常复杂。因此通过将非晶合金变压器模型简化，仅设定铁芯和高低压绕组，忽略高低压组之间的绝缘油道，简化了非晶合金变压器模型的建立。
在本发明的一个例子中，S102中，设置铁芯和高低压绕组的材料的过程包括：
设置铁芯的材料为非晶合金；
设置高低压绕组的材料为紫铜。
需要说明的是，若选用ANSYS软件建模，由于ANSYS的材料库中没有非晶合金，所以需要自定义材料。由于非晶合金的磁化曲线和铁损曲线均为非线性曲线，所以需要通过数据输入得出。根据表1所示的非晶合金相关电磁特征和物理特性，为跟家准确的模拟给晶合金铁心的损耗特性，设置铁心的材料厚度为24微米，叠片系数为0.86。
表1铁心材料性能
在本发明的一个例子中，S103中，建立外加激励电路模型的过程，包括；设置外加激励电路模型的绕组的联结组别为Dyn11；将电源侧的端子与非晶合金变压器模型的高低压绕组连接；设置外加激励电路模型中的原边电阻为5.2399Ω；设置外加激励电路模型中的电源电阻为1mΩ。
下面通过一个具体的应用实例，来详细介绍铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法。
首先，可以将铁心碎片放置在非晶合金变压器的高压绕组和铁心铁轭之间。
其次，非晶合金变压器采用SBH15-M型10Kv非晶合金变压器，上述SBH15-M型10Kv非晶合金变压器的参数可以参考表2。
表2 SBH15-M型10Kv非晶合金变压器的参数
其中，非晶合金变压器的铁心的结构参数可以参考表3。
表3铁心结构参数
其中，非晶合金变压器的高低压绕组参数可以参考表4。
表4 SBH15-M型10kV非晶合金配电变压器绕组参数
然后分别对不放置铁心碎片和放置铁芯碎片的非晶合金变压器模型进行电场仿真分析，得到非晶合金变压器模型不放置铁心碎片的电场分布曲线，可参考
在ANSYS外部电路编辑器中对外加激励电路进行建模，绕组的联结组别为Dyn11，电源侧的端子通过Maxwell场路耦合设置，在编辑与仿真模型中的变压器绕组相连，激励电路中的原边电阻设置为5.2399Ω，再给电源加1mΩ的电阻，激励电路模型如图2所示。设置好电路后，导出电路的网络连接表，退出外部电路编辑器，在Maxwell 3D下设置外部激励，将外加激励电路文件导入模型。
以非晶合金铁心碎片对变压器电磁性能影响为例，在电场分析时，不考虑主绝缘和纵绝缘对电场分布的影响，仅考虑铁心和绕组结构。由于非晶合金变压器绕组和铁心关于xy面对称，为了便于施加电压激励采用二分之一结构。电压源加载到每一个线圈的一个端面，A相一次侧电压为14140sin(100πt)V，A相二次侧电压为311.1514140sin(100πt-π)V，B相和C相电压激励依次滞后2π/3。通过Maxwell瞬态电场仿真可以得到不同时刻的电场分布。
参考图3a、3b、3c，其中图3a为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的电场在x轴方向上的分布曲线示意图，图3b为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的电场在y轴方向上的分布曲线示意图，图3c为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的电场在z轴方向上的分布曲线示意图。
参考图4a、4b、4c，其中图4a为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的电场在x轴方向上的分布曲线示意图，图4b为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的电场在y轴方向上的分布曲线示意图，图4c为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的电场在z轴方向上的分布曲线示意图。
通过对比图3a、3b、3c和图4a、4b、4c，非晶合金碎片会使电场强度突然增大，使得电极附近的最大电场强度达到或超过绕组端部的油间隙起始放电场强，造成变压器绕组端部绝缘结构破坏。
参考图5a1、5b1、5c1、5a2、5b2、5c2，其中图5a1为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在x轴方向上的分布曲线示意图，图5b1为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在y轴方向上的分布曲线示意图，图5c1为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在z轴方向上的分布曲线示意图；其中图5a2为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在x轴方向上的分布曲线示意图，图5b2为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在y轴方向上的分布曲线示意图，图5c2为非晶合金变压器模型不放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在z轴方向上的分布曲线示意图。
参考图6a1、6b1、6c1、6a2、6b2、6c2，其中图6a1为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在x轴方向上的分布曲线示意图，图6b1为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在y轴方向上的分布曲线示意图，图6c1为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁场强度在z轴方向上的分布曲线示意图；图6a2为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在x轴方向上的分布曲线示意图，图6b2为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在y轴方向上的分布曲线示意图，图6c2为非晶合金变压器模型放置非晶合金铁芯碎片的磁感应强度在z轴方向上的分布曲线示意图。
通过对比图5a1、5b1、5c1、5a2、5b2、5c2和图6a1、6b1、6c1、6a2、6b2、6c2，存在铁心碎片时，非晶合金铁心内部磁场强度和磁感应强度比周围绝缘油中大的多，最大可达到7倍左右，而对于远离非晶合金铁心碎片的区域，磁场强度和磁感应强度几乎不发生任何变化。非晶合金铁心碎片区域磁场强度和磁感应强度比周围绝缘高得多，将产生较大的感应电势，使铁心碎片周围油温局部升高。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析装置，图7示出了本发明实施例提供的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
参照图7，该装置包括：变压器模型建立模块701、材料设置模块702、外加激励电路模型处理模块703、有限元网格剖分模块704、电场仿真模块705、磁场仿真模块706、性能确定模块707。
其中，变压器模型建立模块701，用于通过设定铁芯和高低压绕组，建立非晶合金变压器模型；
材料设置模块702，用于设置所述铁芯和高低压绕组的材料；
外加激励电路模型处理模块703，用于建立外加激励电路模型，并将所述外加激励电路模型与所述非晶合金变压器模型连接；
有限元网格剖分模块704，用于对所述非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分；
电场仿真模块705，用于通过所述外加激励电路模型，对剖分后的非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的电场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线；
磁场仿真模块706，用于通过所述外加激励电路模型，并使用瞬态磁场求解器，对所述非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的磁场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线；
性能确定模块707，用于通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线比较，对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响。
在本发明的一个例子中，有限元网格剖分模块704，具体用于对所述非晶合金变压器模型的铁芯和高低压绕组进行有限元网格剖分；其中所述铁芯的最大剖分距离为37.42毫米，所述高低压绕组的最大剖分距离为41.2毫米。
在本发明的一个例子中，变压器模型建立模块701，具体用于选择四个单独的铁心框平行排列得到所述非晶合金变压器模型的铁芯，且各个铁心框的截面呈矩形；选择三层圆筒式绕组得到所述非晶合金变压器模型的高低压绕组中的高压绕组，选择箔式绕组得到所述非晶合金变压器模型的高低压绕组中的低压绕组，所述高低压绕组的联结组别为Dyn11。
在本发明的一个例子中，所述材料设置模块702，具体用于设置所述铁芯的材料为非晶合金，设置所述高低压绕组的材料为紫铜。
在本发明的一个例子中，所述外加激励电路模型处理模块703，具体用于设置所述外加激励电路模型的绕组的联结组别为Dyn11；
将电源侧的端子与所述非晶合金变压器模型的高低压绕组连接；
设置所述外加激励电路模型中的原边电阻为5.2399Ω；
设置所述外加激励电路模型中的电源电阻为1mΩ。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法，其特征在于，包括：
通过设定铁芯和高低压绕组，建立非晶合金变压器模型；
设置所述铁芯和高低压绕组的材料；
建立外加激励电路模型，并将所述外加激励电路模型与所述非晶合金变压器模型连接；
对所述非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分；
通过所述外加激励电路模型，对剖分后的非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的电场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线；
通过所述外加激励电路模型，并使用瞬态磁场求解器，对所述非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的磁场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线；
通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线比较，对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响；
所述确定铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响具体为：通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器的绝缘性能的影响，通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器的感应电势的影响。
2.如权利要求1所述的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法，其特征在于，所述对所述非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分，包括：
对所述非晶合金变压器模型的铁芯和高低压绕组进行有限元网格剖分；其中所述铁芯的最大剖分距离为37.42毫米，所述高低压绕组的最大剖分距离为41.2毫米。
3.如权利要求1所述的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法，其特征在于，所述通过设定铁芯和高低压绕组，建立非晶合金变压器模型，包括：
选择四个单独的铁心框平行排列得到所述非晶合金变压器模型的铁芯，且各个铁心框的截面呈矩形；
选择三层圆筒式绕组得到所述非晶合金变压器模型的高低压绕组中的高压绕组，选择箔式绕组得到所述非晶合金变压器模型的高低压绕组中的低压绕组，所述高低压绕组的联结组别为Dyn11。
4.如权利要求1所述的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法，其特征在于，所述设置所述铁芯和高低压绕组的材料，包括：
设置所述铁芯的材料为非晶合金；
设置所述高低压绕组的材料为紫铜。
5.如权利要求1所述的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析方法，其特征在于，所述建立外加激励电路模型，包括：
设置所述外加激励电路模型的绕组的联结组别为Dyn11；
将电源侧的端子与所述非晶合金变压器模型的高低压绕组连接；
设置所述外加激励电路模型中的原边电阻为5.2399Ω；
设置所述外加激励电路模型中的电源电阻为1mΩ。
6.一种铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析装置，其特征在于，包括：
变压器模型建立模块，用于通过设定铁芯和高低压绕组，建立非晶合金变压器模型；
材料设置模块，用于设置所述铁芯和高低压绕组的材料；
外加激励电路模型处理模块，用于建立外加激励电路模型，并将所述外加激励电路模型与所述非晶合金变压器模型连接；
有限元网格剖分模块，用于对所述非晶合金变压器模型进行有限元网格剖分；
电场仿真模块，用于通过所述外加激励电路模型，对剖分后的非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的电场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线；
磁场仿真模块，用于通过所述外加激励电路模型，并使用瞬态磁场求解器，对所述非晶合金变压器模型进行放置铁芯碎片和不放置铁芯碎片的磁场仿真分析，得到所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线；
性能确定模块，用于通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线比较，对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响；
所述性能确定模块，具体用于通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的电场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的电场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器的绝缘性能的影响，通过对所述非晶合金变压器模型放置铁芯碎片的磁场分布曲线和非晶合金变压器模型不放置铁芯碎片的磁场分布曲线比较，确定铁芯碎片对非晶合金变压器的感应电势的影响。
7.如权利要求6所述的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析装置，其特征在于，
有限元网格剖分模块，具体用于对所述非晶合金变压器模型的铁芯和高低压绕组进行有限元网格剖分；其中所述铁芯的最大剖分距离为37.42毫米，所述高低压绕组的最大剖分距离为41.2毫米。
8.如权利要求6所述的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析装置，其特征在于，
变压器模型建立模块，具体用于选择四个单独的铁心框平行排列得到所述非晶合金变压器模型的铁芯，且各个铁心框的截面呈矩形；
选择三层圆筒式绕组得到所述非晶合金变压器模型的高低压绕组中的高压绕组，选择箔式绕组得到所述非晶合金变压器模型的高低压绕组中的低压绕组，所述高低压绕组的联结组别为Dyn11。
9.如权利要求6所述的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析装置，其特征在于，
所述材料设置模块，具体用于设置所述铁芯的材料为非晶合金，设置所述高低压绕组的材料为紫铜。
10.如权利要求6所述的铁芯碎片对非晶合金变压器性能影响分析装置，其特征在于，
所述外加激励电路模型处理模块，具体用于设置所述外加激励电路模型的绕组的联结组别为Dyn11；
将电源侧的端子与所述非晶合金变压器模型的高低压绕组连接；
设置所述外加激励电路模型中的原边电阻为5.2399Ω；
设置所述外加激励电路模型中的电源电阻为1mΩ。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 非晶合金变压器铁芯热处理技术研究;张士岩;《中国电业（技术版）》;20140915;第71页左栏第2行至第72页右栏第12行 * |
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