本文针对大型电力变压器磁分路漏磁效应及低压大电流引线漏磁问题,在分析总结与本课题相关的参考资料基础上,找出研究本课题的技术关键和技术路线。该课题属于大型的、二维及三维开域涡流场数值计算问题。为了保证实用性,计算方法的选择力求既能保证一定的计算精度,又能节约计算机内存和CPU时间。本文采用T,ψ-φ_m法和几何变换法计算该大型开域涡流场问题。 首先建立并推导几何变换法的数学模型。提出方便实用的、适合于内外域交界面为四边形或六面体情况的几何变换函数。给出几何变换法的伽辽金有限元系数矩阵的系数。只需对现有的有限元程序进行简单的修改就可以实现几何变换法的编程。给出几何变换函数的反函数的数学模型,以及变换域和外域之间的场量变换公式。借助于反函数和场量变换公式,可以求出外域中相应位置的场值。通过对具有解析解的无限长导线二维场的计算,验证了方法和所编程序的正确性,并将几何变换法与截断法在计算精度、CPU时间及计算机内存方面做了比较。得出几何变换法优于截断法的结论。 通过在涡流区采用矢量电位T和全标量磁位ψ,非涡流区采用简化标量磁位φ_m,提出求解变量少、精度高的T,ψ-φ_m法。给出T,ψ-φ_m法的控制方程及其离散的数学模型。该法涡流区的磁场强度不是源场和感应场的直接叠加,从而可以消除涡流区磁场强度大数相消的问题。利用毕奥-萨伐定律将源电流产生的场强事先求得,有限元网格的剖分可以不受源电流绕组形状的限制。通过对TEAM问题21模型B分别在有无铝屏蔽情况下,进行三维正弦稳态涡流场数值计算,验证了T,ψ-φ_m法对于消除涡流区磁场强度大数相消问题的有效性。验证了T,ψ-φ_m法和三维几何变换法的正确性。 利用所编软件对一台720MVA特大型电力变压器磁分路的漏磁效应进行了计算分析。分别计算了变压器在有无磁分路的情况下绕组在端部的漏磁变化,及磁分路尺寸的改变对绕组在端部漏磁、夹件漏磁和油箱漏磁的影响。得出既可以降低夹件损耗密度又可以使磁分路中磁密不饱和的磁分路尺寸。 利用所编软件研究了10～30kA低压引线电流漏磁在油箱壁及低压套管升高座中引起的涡流损耗和局部过热问题。分析计算了油箱壁材料、铜屏蔽厚度、引线电流大小、引线到油箱壁的距离、引线并联根数等对改散油箱壁和低压套管升高座局部过热的效果。得出引线并联根数为两根时,可以有效地降低油箱壁中的损耗密度,三根以上效果不明显。带屏蔽的普通碳素钢油箱壁好于低导磁钢油箱壁、低导磁钢升高座盖好于普通碳素钢升高座盖。