潮流反轉(zhuǎn)工況下變壓器磁熱流多物理場(chǎng)仿真APP一、潮流反轉(zhuǎn)仿真思路潮流反轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致變壓器低壓側(cè)電壓抬高，從而形成低壓向高壓的反向送電，在comsol環(huán)境下模擬潮流反轉(zhuǎn)的仿真思路如圖1所示。圖1.潮流反轉(zhuǎn)仿真思路二、開發(fā)需求研發(fā)變壓器潮流頻繁切換運(yùn)行能力評(píng)估數(shù)字化平臺(tái)一套，可以完成220kV及以下主變壓器設(shè)備電、磁、熱等多物理場(chǎng)分布計(jì)算和負(fù)荷承載力、損耗、熱點(diǎn)溫升、熱壽命損失評(píng)估。針對(duì)220kV、110kV、35kV變壓器實(shí)現(xiàn)不同潮流反轉(zhuǎn)程度下電、磁、熱等多物理場(chǎng)分布計(jì)算與負(fù)荷承載力、損耗、熱點(diǎn)溫升、熱壽命損失評(píng)估（1）電、磁、熱等多物理場(chǎng)分布計(jì)算①電場(chǎng)：變壓器電場(chǎng)分布圖。②磁場(chǎng)：磁場(chǎng)分布。通過(guò)電-磁耦合仿真，得到變壓器磁通密度分布圖、鐵芯截面磁通密度方向圖。③熱場(chǎng)：溫度分布。通過(guò)前面的電-磁耦合仿真得到變壓器鐵芯、繞組損耗，將損耗添加到鐵芯、繞組作為熱源，和變壓器油進(jìn)行流-熱耦合仿真，得到變壓器溫度分布圖（可分為變壓器整體溫度分布圖、變壓器鐵芯溫度分布圖、變壓器繞組溫度分布圖）。④流場(chǎng)：變壓器油流速度分布圖。通過(guò)流-熱耦合仿真得到。（2）負(fù)荷承載力、損耗、熱點(diǎn)溫升、熱壽命損失①負(fù)荷承載力：Imax式中In為額定電流，θmax為變壓器熱點(diǎn)溫度最大允許值（此處為98℃），ΔθH為熱點(diǎn)溫度與頂層油溫差值，θA為環(huán)境溫度，Δθ②損耗：變壓器鐵芯損耗、繞組損耗、總損耗，以及變壓器損耗分布圖。通過(guò)電磁耦合仿真得到的結(jié)果，對(duì)變壓器損耗進(jìn)行積分得到總的損耗。③熱點(diǎn)溫升：在流熱仿真中變壓器運(yùn)行過(guò)程中的溫度最大值（熱點(diǎn)溫度）和環(huán)境溫度的差值。④熱壽命損失：通過(guò)得到的熱點(diǎn)溫度，結(jié)合熱壽命損失公式，計(jì)算得到變壓器的相對(duì)老化速率。以參考熱點(diǎn)溫度98℃，得到變壓器的相對(duì)老化速率：式中θh為變壓器的實(shí)際熱點(diǎn)溫度。三、APP整體布局（建議）（1）輸入設(shè)置①材料設(shè)置鐵芯電導(dǎo)率：（默認(rèn)1S/m）繞組電導(dǎo)率（默認(rèn)4.626e7S/m）：硅鋼片B-H曲線：②激勵(lì)設(shè)置潮流反轉(zhuǎn)程度（低壓側(cè)電壓抬高）：0%-5%（精度：0.1%）變壓器外殼對(duì)流換熱系數(shù)（W/(m2·K)）：潮流反轉(zhuǎn)低壓側(cè)容性負(fù)載電容大?。J(rèn)98uH）：③求解設(shè)置電磁求解設(shè)置：步長(zhǎng)（默認(rèn)5e-4s）結(jié)束時(shí)間（默認(rèn)0.04s）熱流求解設(shè)置：步長(zhǎng)（默認(rèn)60s）結(jié)束時(shí)間（默認(rèn)9600s）圖2.APP概念圖④輸出圖案例（建議）幾何模型圖網(wǎng)格構(gòu)建圖變壓器電場(chǎng)分布圖變壓器磁通密度分布圖