基于ANSYS的电压互感器磁路耦合分析

压互感器模型，施加磁力线平行于表 面的边界条件。图3 为耦合并加载边界条件之后的模型。

2 求解及后处理

2.1 电压互感器空载时的求解及后处理

输入命令流，求解完成后，在后处理中，通过*get 命令取出原边电压的实部voltrP 和虚 部voltiP，以及副边电压的实部voltrS 和虚部voltiS，从参数列表中取出电压误差ERRPS= 0.6924163301469E-04，本文实例中用传统方法求得的电压误差为0.06%;取出相位差ERRF =0.042′，实例中用传统方法求得的相位差为0.17′。可以看出利用ANSYS 软件计算出的电压误差略小于传统方法算出的电压误差。图 4 为开路时的磁通曲线图。

2.2 短路时的求解及后处理

电压互感器工作时二次绕组基本处于开路状态，绝对不能短路。为保证设备和工作人员 的安全，电压互感器二次侧短路电流密度不能超过160A/mm2[1]。在后处理中，通过*get 命 令取出原边电流的实部currRP 和虚部currIP，以及副边电流的实部currRS 和虚部currIS， 从参数列表中取出原边电流有效值IP=1.11A 和副边电流IS=390.52A，分别除以原边和副 边的导线截面积，得到二次侧短路电流密度为75.9 A/mm2，实例中用传统方法计算出的二 次侧短路电流密度为77 A/mm2。可以看出用ANSYS 软件计算出的电流密度略小于传统方 法算出的电流密度。图5 为短路时的磁通曲线图。

3 计算结果的比较和分析

通过以上两种情况的计算分析可知，运用ANSYS 计算得到的电压误差和短路电流密度 均小于传统方法计算的结果，这主要是因为传统方法中采用了一些近似公式，同时在ANSYS 计算中，没有考虑磁滞和涡流损耗。

4 结论

运用 ANSYS 对单相三柱式电压互感器进行磁路耦合有限元分析，可以获得详实的计算结 果数据、形象的二维实体磁场分布和其他相关变量的结果描述。与理论数据相比，结果较为 精确，如果网格剖分越密，计算精度会越高。

本文作者创新点：本文实现了单相三柱式电压互感器在ANSYS 中的磁路耦合分析，通过与 理论计算的数据比较，结果较为精确。