2025大赛优秀作品 | 基于optiSLang的干式变压器温升预测模型

作品名称：基于optiSLang的干式变压器温升预测模型

作者： 张家铭 | 日立能源（中国）有限公司 研发工程师

关键词：干式变压器，箔式线圈，温升，Ansys optiSLang

利用optiSLang建立数学模型

本文建立了一种针对干式变压器绕组温度分布的预测模型，主要对象为低压箔式绕组和高压饼式绕组。传统上，计算绕组温度分布常用CFD仿真和零维（0D）计算方法。CFD仿真精度相对较高但效率偏低，0D计算响应快但误差较大。本文基于CFD仿真数据，利用optiSLang工具开发元模型，兼具快速的数值模拟原理与CFD的物理模型分析，实现了准确性与效率的结合。经过训练与优化后，元模型的平均预测误差仅为5*10⁻¹¹K，且能在3秒内完成计算。该方法能助力电气设计过程中的温升预测，帮助工程师更快优化结构和材料选择。同时，由于能准确预测温升，设计裕度可被缩减，从而降低材料成本。该模型为不同应用场景下高效、可靠的配电变压器设计提供了指导。

挑战/需求

干式变压器温升示意图

作者所在机构希望通过仿真工具在有限时间内精确地评估电磁设计方案的温升情况，而传统的计算形式如CFD计算具备较高的计算精度但结果响应较慢，0维计算具备较快的响应时效却缺乏模拟精度，希望结合二者优势，形成既快又准的工具。

使用工具

optiSLang

最终成果

利用optiSLang建立的温升预测模型

利用Ansys optiSLang，结合Python形成了干式变压器自动化温升预测工具，单次算例可在3秒内完成计算，其中高压绕组的响应结果平均误差为5*10⁻¹¹K。此工具可实现快速准确预测温升的目的，达到了缩减设计裕度，降低材料成本，提高设计效率的目的。