随着计算机技术的发展和电磁软件的逐步普及，越来越多的变压器生产制造企业开始使用电磁软件对新、特产品的研发进行仿真分析和计算。仿真软件的应用提高了企业的技术能力，同时减少了产品开发过程中的费用，提高了产品开发进度。但是在软件的使用过程中，对软件的正确使用提出了较高的要求。如果在条件设置中出现失误（如材料属性、边界条件、激励值、联结方式、绕组型式等），则整个计算结果就是错误的，甚至误导设计人员。
本文介绍了一例低压箔绕的干式双分裂变压器在进行电磁仿真阻抗计算时出现较大误差的情况及问题的分析和解决，供同行业人员参考。
变压器型号SCFB10-900/6.6
变压器联结组D/doy11
高压绕组容量900kVA
低压1绕组容量800 kVA ；d接
低压2绕组容量100 kVA ；y接
高压绕组电压6.6kV
低压1绕组电压0.48kV
低压2绕组电压0.415kV
全穿越阻抗6%
负载损耗≤8130W
空载损耗≤1770W
铁心采用30Q120硅钢片，直径取为228毫米，高压绕组采用0.6毫米厚的铝箔绕制，549匝，分为11段。低压1绕组采用1毫米厚的铝箔，38匝，共1段。低压2绕组采用1.3毫米厚铝箔，19匝，共1段。
变压器设计、制造完成后，负载损耗及阻抗实测值如下表：
关于磁场能量法进行变压器阻抗的仿真计算方法及原理，相关参考文献中已有详细说明，在此不再赘述。初次建立的仿真模型如下：
图1 高、低压均按匝线圈整体建模模型图
全穿越阻抗仿真结果与实测值对比：
半穿越阻抗仿真结果与实测值对比：
仿真结果与实测值对比结果分析：
从上述仿真结果可以看出：全穿越阻抗时虽然仿真结果有一定的偏差，但比较接近，仿真结果可以采用；但半穿越阻抗时仿真结果与实测值具有非常大的偏差，已经没有参考价值。说明仿真建模过程中存在问题，影响了仿真分析的结果。
由于在进行半穿越阻抗仿真计算时出现了较大的误差。我们首先仔细核对了所建的模型尺寸、绕组匝数、激励及材料属性等情况，没有发现问题。但从半穿越的仿真结果可以看出，阀侧的电流畸变严重。下表为高、低压箔式绕组均按匝线圈型式建模后的全穿越仿真电流值：
从仿真电流看，高压电流的仿真结果没有问题，低压电流的仿真结果出现了很大的偏差，尤其是低压2的电流偏差巨大，因此将会给仿真结果带来很大的偏差。
查阅相关文献，其中《变压器箔式绕组挤流效应及涡流损耗的研究》一文提到箔式绕组具有很强的挤流效应。通过对箔式绕组与普通绕组的结构及差异分析，可以发现绕组端部横向漏磁对两种绕组的影响具有明显不同。普通绕组由于匝间具有绝缘，且各匝间是串联关系，电流大小不变，只是端部有较大的横向涡流损耗。而对于低压箔式绕组，由于整个纵向是一体的，巨大的挤流效应使箔式绕组两端的电流密度变化很大。而此台产品由于低压绕组分裂，不是整个纵向一体结构，导致两个箔绕低压的电流相对匝线圈形式变化很大（如果低压是一个纵向一体的绕组，虽然有挤流效应，但只会导致电流在纵向上的电流密度分布不同，匝电流没有变化），从而影响变压器的半穿越阻抗值。从而得出初步结论：仿真结果出错的原因可能是低压绕组型式设置问题导致的，即应该将箔式绕组设置成solid模式，不能按匝线圈（strand）设置。
为了验证我们的分析判断，决定建立一个低压按层每匝建模的模型，进行仿真验证。
通过对问题分析后，重新建立了变压器的三维模型。新模型低压绕组采用分层设置，每层为一个单匝的线圈，低压绕组1、2变为多个单匝线圈串联组成。修改后建立的仿真模型图如下：
图2 两个箔绕低压绕组按solid线圈建模模型局部放大图
再次用MagNet软件进行仿真，仿真结果如下：
图3 两个箔绕低压绕组按solid线圈建模全穿越磁场图
图4 两个箔绕低压绕组按solid线圈建模低压1开路，低压2短路时磁场图
全穿越阻抗时仿真与实测值对比如下：
半穿越阻抗时仿真与实测值对比如下：
对低压箔式绕组采用solid模式每匝建一个线圈后，软件的仿真结果与实测值非常接近，证明了我们对问题的分析判断是正确的，同时也证明了MagNet软件在电磁场仿真方面的可靠性。
1、在采用箔式绕组的分裂变压器进行阻抗仿真时，如果没有对箔式绕组进行分层建模和采用solid绕组模式，在进行全穿越阻抗计算时精度会降低，但仿真计算结果与实测值比较接近，需要快速仿真时可以采用。
2、对于双绕组的箔绕变压器在进行阻抗仿真计算时对箔式绕组进行不分层建模也是可行的，即采用匝线圈（stranded）设置，仿真结果可以满足工程计算的需要。
3、对于分裂变压器半穿越阻抗计算仿真时，必须对阀侧箔式绕组采用分层建模，即一匝一建，且绕组模式为solid，这样才能保证仿真结果的准确性。
4、对于高压绕组虽然也是箔式层绕，但在纵向高度上为整体串联方式，端部的挤流效应对高压影响较小，所以在进行阻抗仿真时对仿真结果影响不大，所以仍可以将高压箔式绕组设为匝线圈（stranded）设置，以提高仿真效率。
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感谢文章作者分享
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闫兴中 南瑞集团公司（国网电力科学研究院）
蒋志勇 通用电气上海研发中心
参考文献：
[1] 朱博、程志光等. 变压器箔式绕组挤流效应及涡流损耗的研究．《变压器》 2012 年 9 期
[2] 张伟红、 贾建刚. 一种 36 脉波干式移相整流变压器的阻抗计算.《变压器》 2011 年 6 期
[3] 王建民、 景崇友等.干式变压器箔绕导体三维涡流场与附加损耗的数值仿真研究.《电力工程》 2012 年 03 期
[4] 蒋志勇.典型结构的环氧浇注干式变压器漏磁场仿真与分析. 《第 12 届全国变压器技术学术年会论文集》 2016 年
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