基于流體網(wǎng)絡(luò)的電力變壓器繞組溫度預(yù)測.pdf

1、隨著我國特高壓輸變電工程的迅速發(fā)展，電力變壓器的容量和電磁負(fù)荷也在不斷提高。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，變壓器損耗過大，或散熱性能不良，會導(dǎo)致變壓器內(nèi)溫升過高，絕緣老化，內(nèi)部冷卻油物理和電氣性質(zhì)發(fā)生改變，最終引起短路事故。因此，大型電力變壓器的損耗和溫升計(jì)算問題就顯得尤為重要。
　　論文針對大容量油浸式電力變壓器內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度難于準(zhǔn)確預(yù)測的問題，根據(jù)油路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和繞組冷卻分析，建立了基于流體網(wǎng)絡(luò)的變壓器溫度計(jì)算模型。模型考慮了繞組油路軸

2、向的重復(fù)性，將冷卻回路劃分為繞組油路，冷卻器和連接結(jié)構(gòu)油路三部分，局部采用CFD方法計(jì)算流場，分析其流阻和冷卻特性，整體通過油流動狀態(tài)耦合形成流體網(wǎng)絡(luò)，求解得到全域溫度分布。
　　本文主要工作如下：
　　1.建立了大型油浸式電力變壓器的流體網(wǎng)絡(luò)模型，并從數(shù)學(xué)和傳熱學(xué)角度出發(fā)，論證了IEEE標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)算模型的不足。
　　2.建立了樣機(jī)變壓器的三維鐵心-繞組電磁計(jì)算模型。模型考慮了鐵心夾件、拉板和鐵心油隙引起的磁場分布變化

3、，按照實(shí)際尺寸逐片疊壓構(gòu)成鐵心，采用有限元法計(jì)算了繞組電阻損耗和渦流損耗，將其作為繞組熱源。
　　3.根據(jù)變壓器油路結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了油路主要結(jié)構(gòu)件的流體計(jì)算模型。本文將整體油路劃分為分段油路，對各分段油路的流體特性進(jìn)行了局部分析，得到了各結(jié)構(gòu)件的流阻-流速關(guān)系。通過網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，確定了變壓器油泵的工作點(diǎn)，計(jì)算出了油路流速分布。
　　4.利用繞組油路軸向上的重復(fù)性，對繞組油路模型進(jìn)行了簡化。僅需對不同結(jié)構(gòu)的繞組油路分段建模，即可得出流

4、體網(wǎng)絡(luò)繞組部分所需參數(shù)。模型中，考慮了墊塊、撐條和絕緣紙等實(shí)際結(jié)構(gòu)，沿軸向以線餅的形式構(gòu)建了繞組。通過局部熱分析得到了各繞組餅上的平均換熱系數(shù)，結(jié)合流體網(wǎng)絡(luò)和提出的公式，確定了繞組溫度分布和熱點(diǎn)位置。
　　論文以一臺240000kVA，330kV油浸式電力變壓器為例，采用本文所述方法對樣機(jī)繞組溫度進(jìn)行了計(jì)算，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的有效性。結(jié)果證明：該方法在保證計(jì)算精度的同時(shí)，大為減小了模型，節(jié)約了計(jì)算時(shí)間。同時(shí)，由于本方法具有一般