关于低压载流母线穿墙挡板发热量计算方法研究的一点想法

法研究的一点想法

1. 目的

原来的母线穿墙挡板为良导体（还需明确具体的材料类型和参数），在母线电流较大时发热严重。希望能够根据穿越挡板的母线的电流、挡板的材质和形状计算出挡板的发热功率以统计由此引起的电功率损耗。 2. 研究思路

（1） 通过查阅文献，了解与本课题类似及相关问题，主

要有：变压器/电机铁耗的计算、涡流损耗、磁滞损耗等。主要确定发热的原因、使用的计算方法及计算软件以及当前的研究现状。

（2） 了解、统计挡板的电磁特性和电磁参数，母线电流

负载情况。

（3） 选择合适的计算方法计算并确定合理的实验验证手

段。

3. 现阶段的初步研究

(1) 穿墙挡板发热原因的分析

具有导电能力的穿墙挡板在低压母线的交变磁场下讲产生涡流损耗。

如若穿墙挡板同时为导磁材料，即挡板材料的磁导率非

线性，不为常数则计算发热量时需考虑挡板在交变磁场下还产生的磁滞损耗所引起的发热量；若穿墙挡板的磁导率为常数则不会产生磁滞损耗。

(2) 材料的电磁参数

计算涡流损耗必需的材料的电磁参数：介电常数、电导率、相对磁导率、材料密度、材料比热，同时为考察材料的绝缘性能还需知道材料的介质损耗角。

(3) 计算涡流损耗的方法

实际工程中多采用商业软件计算具有复杂几何结构及材料特性的电磁场问题，主要软件有ANSYS、ANSOFT/Maxwell2D/3D及Mega等。

ANSYS软件计算涡流损耗的数学基础为有限元法。使用ANSYS软件计算涡流损耗的主要步骤为：建立计算区域的场域模型；选择计算区域的外边界并确定载荷及边界条件；对场域进行网格剖分；加载激励并求解；输出计算结果。文献《变压器漏磁场及箱体涡流损耗计算》针对变压器复杂的几何结构、材料特性、多场耦合的情况，采用ANSYS软件计算变压器箱体的涡流损耗。文章对ANSYS软件理论基础和使用步骤进行了简要的介绍。

使用ANSOFT/Maxwell2D/3D求解场域问题的步骤如下：

文献《电力变压器漏磁场及箱体涡流损耗的有限元分析》则利用电磁场分析软件-ANSOFT/Maxwell2D/3D软件对电力变压器低压三相载流引线穿过油箱顶盖进行了三维涡流计算，并对低压引出线三相间的导磁钢板上嵌入低磁钢板条或在引出线部位焊接整块低磁钢板两种措施的涡流场和过热效应进行了分析。

由该文献的介绍及应用情况来看，与ANSYS软件相比，ANSOFT/Maxwell2D/3D软件具有自上而下执行的用户界面、领先的自适应网格剖分技术、用户定义材料库等特点，因而Maxwell2D/3D更易使用。

(4) 涡流损耗的实测

文献《大型电力变压器升高座附加损耗的研究》说明了

实测涡流损耗的方法，但尚未查阅到本文献，具体的涡流实测方法还有待进一步查阅文献。

(5) 磁滞损耗的计算

文献《变压器空载损耗中的涡流损耗和磁滞损耗研究》指出实际工程中计算磁滞损耗常采用单元磁滞损耗法。具体计算方法有待进一步查阅文献。