Mr. Denis Boksha

Transformer Electrical Design Engineer at Siemens Energy

在本篇文章中，我想探讨无法用轴向旋转或平面平行几何形状表示的区域的电场强度分布的计算。通常，有两种方法可用于评估此类几何形状：

1）几何形状的3D模拟，这允许高度精确的计算，但需要更多的时间进行模拟和使用专门的FEM（或BEM）软件。

2）平面/平行或轴向旋转模型中不同横截面的一个或几个模型的模拟。

第二种方法需要较少的模拟时间，但提出了哪个2D横截面可以准确地表示3D几何形状的场分布的问题。要解决这个问题，工程师必须具有丰富的经验和对现场分布的良好理解。

在日常业务中，使用二维工具建立评估标准情况的规则以节省三维模拟的时间是有意义的。但是，创建这些规则仍然需要三维工具。

使用COULOMB软件，制作了导线出线区域绕组间电场分布仿真(利用边界元法)的三维模型。这个强大的3D工具可以在所需的表面上产生电场分布，以及油中的电场线（这些线表示电场的方向，表示粒子的最小能量的路径）。电场强度的分布也可以针对任何横截面来显示。

一旦3D模拟的结果可用，就可以针对不同的横截面在2D中模拟相同的几何形状，以确定哪一个提供与3D结果最接近的匹配。通常，在2D中评估几何形状需要至少两个模型，每个模型代表特定电极的最高应力（在这种情况下，一个模型用于评估绕组拐角上的场，第二个模型用于导线的场）。此外，由于不可能获得与3D模拟中相同的结果，因此通常需要应用校正因子。

研究三维电场模拟对于更好地理解电场分布也是至关重要的。在这个模型中，我们可以观察到内部绕组拐角处的电场强度达到最大值在引线旁边的区域，而外部绕组拐角处的电场强度在该区域达到最小值（因为引线具有保护功能）。引线的场分布表明，受力最大的区域不一定是最关键的区域，因为从该区域产生的场线的长度比引线的其他区域短得多。