基于电磁-流热双向耦合的变压器绕组温升计算及结构参数优化

作者：袁发庭; 杨文韬; 韩毅凛; 陈炜; 姜岚; 唐波

来源：高电压技术, 2024, 50(03): 952-961.

DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.20221530

• 油浸式变压器
• 电磁-流热耦合
• 绕组结构参数
• 响应面法
• 多目标优化

变压器温升是影响其运行状态和使用寿命的关键因素。为了更准确地得到油浸式变压器绕组区域的温度场分布，采用有限元法对绕组的电磁-流热耦合过程进行了数值研究。根据电磁场及流体-温度场分布的特点，建立了变压器及绕组区域的计算模型。基于异构网格节点数据映射方法，将电磁场分析得到的绕组非平均损耗作为热源边界条件加载到流体-温度场计算网格中，并根据每次迭代时的温度对该热源进行修正，实现电磁-流热的双向耦合。在此基础上，建立热点温度与绕组结构参数之间的响应面，开展了对绕组热点温度及导体材料用量最小化的多目标优化研究。采用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)获得了Pareto最优解，并对Pareto前沿面上的4种优化方案进行了分析。结果表明，优化后的绕组热点温度及导体用量明显降低。该文研究为变压器结构的优化设计提供了一种可行方法。

• 单位
  国网湖南省电力有限公司电力科学研究院; 三峡大学