多物理场耦合下不同短路与接地故障对变压器绕组状态影响的仿真研究

为研究不同短路与接地故障对变压器多次冲击后绕组状态的影响，基于变压器电、磁、热、力物理场理论，搭建了三相变压器的三维模型，考虑了温度对绕组材料属性的影响，采用迭代方法对电磁-热场进行了双向耦合仿真，然后将各故障类型下的电、磁和温度等物理量导入瞬态结构场，实现了绕组形变位移的仿真计算。结果表明，变压器内部的最大漏磁密对应故障为低压侧三相短路；绕组中部线饼服从整体磁密分布，其余部分线饼呈现一端大，另一端小的分布规律；绕组最高温度对应故障为低压侧三相短路，最高温度为97.36℃，位于A相低压绕组0°处；单次冲击下，位移最大对应故障为低压侧三相短路，其出现在高压绕组-20°～20°范围、高度1/3～2/3范围内；多次冲击后，绕组最大累积位移对应故障为低压侧两相接地，累积位移随冲击次数的增加而增加，直至趋于饱和。研究为变压器的多物理场耦合数值仿真提供参考。