本文结合课题“大型电力变压器螺旋绕组轴向电流效应”工作,在全面深入地总结相关文献的基础上,集主要精力于大型变压器三维瞬态涡流场和螺旋绕组轴向电流效应的问题,针对与课题相关的理论与计算难题,进行了全面、深入、系统地研究,取得了一些具有理论意义与工程实际价值的成果。 全文主要包括三部分内容。第一部分由第二章组成,在该部分用数值积分的方法对螺旋绕组磁场的分布进行了详细的计算。针对变压器螺旋绕组扭转变形强度问题,就轴向电流分量对辐向磁场的影响进行了分析,从而为进一步进行大型变压器瞬态涡流场的数值计算提供了依据。 第二部分包括第三章和第四章。该部分深入系统对瞬态涡流场问题及相关技术进行了研究。详细推导给出了适用于电压源约束的二维场路耦合及基于A-V-A法的三维非线形瞬态涡流场计算的场路耦合数学模型,通过给出电压约束条件,可对变压器各种瞬态过程进行仿真计算。对电磁场图形后处理技术进行了研究,给出了数据预处理画家算法。对数值振荡的抑制、通用ICCG指针存储寻址等相关理论进行了研究。开发了功能齐全、使用方便、适用范围广的场路耦合瞬态涡流场及图形后处理工程软件。 第三部分由第五章和第六章组成。该部分主要应用上一部分给出的模型算法及所编制的软件,对具有低压螺旋绕组结构的DEPI-240000/500、SEP-720000/500型等大型电力变压器的瞬态涡流场的空间分布规律等进行了分析研究,并对突发短路、非同期并网等电力系统扰动引起的变压器瞬变过程进行了仿真计算。首次对大型变压器低压螺旋绕组的扭转变形问题开展了系统深入的研究。分析计算了变压器结构、材料参数等对扭转电磁力的影响,给出了低压螺旋绕组扭转变形的分布规律,提出了一些结论和抑制螺旋绕组扭转变形的建议,为变压器开发设计人员提供了有价值的参考依据。 本论文的成果对拓宽瞬态电磁场数值计算理论的实际应用和提高大型变压器产品的可靠性起到积极的促进作用。