基于一种新型磁场―电路耦合法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路摘要：多绕组变压器在不同短路工况下存在不同的短路阻抗，称为复合短路阻抗；不同短路工况下的各绕组电流均不相同.针对复合短路阻抗与短路环流存在的计算困难和计算时间长等问题，给出一种基于新型磁场-电路耦合方法的多绕组变压器复合短路阻抗及短路环流计算方法.在建立简化变压器磁场模型，得到绕组的电感矩阵后，将电感矩阵与外围电路结合，可以很快得到多绕组变压器复合短路阻抗与相应的短路环流.以某8绕组变压器为例验证，实测值表明该计算方法计算精度高，耗时较少，具有良好的工程应用价值.关键词：新型磁场-电路耦合法；复合短路阻抗；短路环流；多绕组变压器：TM.47文献标识码：A多绕组变压器以其节省成本，减小占地面积，可提供多幅值电压的优势，在电力系统，机车牵引供电，交直流电能变换领域中得到了广泛的应用[1-5].由于其多绕组，大容量，多电气端口的特点，多绕组变压器的短路阻抗尤其是多对一、多对多绕组短路情况下的复合短路阻抗计算，一直是变压器设计制造的关键问题之一；而多绕组变压器在不同短路工况下的短路环流，直接影响变压器绝缘参数设计.多绕组变压器复合短路阻抗与环流计算已存在几种类型的计算方法，但也存在各自的优缺点.复合短路阻抗计算：①直接计算法.文献[6]提出采用漏磁路计算的方法，对某一种多绕组变压器短路阻抗进行计算，但其针对范围过于狭窄，不能满足对多种多绕组变压器短路阻抗计算的广泛通用性.②能量法.文献[7]首先提出用功率法求解多绕组变压器建立磁场所需要的无功功率，而无功功率的最大值即为变压器磁场能量幅值.文献[8]根据磁场能量计算了多绕组变压器两两绕组短路时的短路阻抗，进一步利用矩阵变换来计算变压器复合短路阻抗，是一种实用可行的算法.但这种计算方法求解多个单对单绕组的短路阻抗，就需要在有限元软件中进行多次计算；通过矩阵变换来计算复合短路阻抗，对于不同变压器需要具体情况具体解，增加了求解的难度.③磁场电路耦合法.文献[9-12]提出利用场路耦合法计算变压器短路阻抗，计算方法为：首先建立多绕组变压器的有限元磁场模型，再在磁场模型外建立电路模型，根据不同的短路工况，求解复合短路阻抗与短路环流.这种方法在建立变压器模型阶段，需要输入铁心饱和曲线，并且由于变压器铁心BH曲线的非线性，使得单次场路计算时间很长；需要每次设定不同的短路工况，来求解某一绕组或某些绕组的复合短路阻抗，总体的工作量与工作时间很长.多绕组变压器的短路环流测量目前存在的问题为：工程上往往采用所有高压绕组并联浇注制成，供高压绕组实验测量的端口仅为所有高压绕组的并联端，因此无法单独测量某个高压绕组上的电流大小与电流方向，只能通过计算得到.短路环流计算方面主要采用的是磁场―电路耦合法[13-14]，在有限元软件中建立变压器磁场模型与外部电路模型.这种方法单次短路工况的求解时间很长，并且由于短路工况的不同，无法一次求解出所有短路工况下的复合短路阻抗，也就无法避免重复计算带来的时间浪费.针对以上复合短路阻抗与短路环流求解存在的应用范围狭窄与时效性不足等问题，本文提出了一种基于新型磁场―电路耦合理论的求解方法.首先利用ANSOFT磁场仿真软件，一次求解所有绕组的电感矩阵；再于MATLAB软件中，围绕利用ANSOFT软件得到的电感矩阵搭建电路；在忽略励磁电流的情况下，从电路上计算多绕组变压器复合短路阻抗及各种短路工况下各绕组的电流环流.与以往的计算方法相比，这种计算方法既能避免复杂的计算公式带来的错误，又能大幅降低复合短路阻抗及短路环流计算时间，具有简明、高效的特点.1新型磁场电路耦合计算方法新型磁场电路耦合理论的基本思路是：1）将电气元件由图纸模型转换为磁场模型；2）通过磁场模型导出该元件的数学模型；3）再利用数学模型与电路耦合，得到电气元件的电路模型.具体到多绕组变压器复合短路阻抗与短路环流计算，按照以下步骤：1）通过变压器磁场仿真计算，得到变压器所有绕组的自感与互感矩阵，将变压器从图形上的磁场结构转换为数学结构；2）将得到的电感矩阵导入到MATLAB环境下的耦合电感元件中...