樹脂澆注干式變壓器溫度場(chǎng)數(shù)值計(jì)算及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、干式變壓器的使用壽命及其運(yùn)行狀況在很大程度上取決于干變繞組的絕緣性能。而干式變壓器內(nèi)部的產(chǎn)熱與散熱情況與其絕緣性能又相互影響，共同決定了干變的整體工作性能。當(dāng)干式變壓器內(nèi)部發(fā)生絕緣損壞時(shí)，在絕緣損壞部位，其溫度將會(huì)急劇上升；而當(dāng)溫升達(dá)到一定極限值時(shí)，又會(huì)使絕緣加劇惡化，從而造成惡性循環(huán)；如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致變壓器絕緣擊穿、爆炸起火等事故，引起電力系統(tǒng)局部甚至是大面積停電，造成不可估量的損失。因此，對(duì)干式變壓器內(nèi)部溫度場(chǎng)進(jìn)行分析，并

2、進(jìn)行溫度在線監(jiān)測(cè)，對(duì)于保證干式變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，維護(hù)電網(wǎng)的安全有著重要的意義。
　　本文首先根據(jù)干變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其運(yùn)行中的各部分損耗進(jìn)行計(jì)算分析。結(jié)合傳熱學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)原理，對(duì)干變運(yùn)行中的生熱和散熱進(jìn)行了理論分析，為進(jìn)行干變溫度場(chǎng)數(shù)值計(jì)算提供了理論基礎(chǔ)。然后結(jié)合一臺(tái)10kV開閉所站用的樹脂澆注干式變壓器，根據(jù)其實(shí)際結(jié)構(gòu)，通過簡化處理，以干變單相1/4結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，構(gòu)建了三維溫度場(chǎng)分析模型。利用ANSYS軟件中的FLOTRAN C

3、FD模塊，對(duì)模型的溫度場(chǎng)及流體場(chǎng)進(jìn)行了流固耦合數(shù)值計(jì)算，獲得了干式變壓器額定負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在自然對(duì)流散熱和強(qiáng)制冷卻散熱狀態(tài)下的內(nèi)部溫度場(chǎng)分布情況。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在自然散熱狀態(tài)下，其內(nèi)部最熱點(diǎn)溫度處于低壓繞組縱向高度約60％～70%的位置；而在底部風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻散熱狀態(tài)下，其內(nèi)部最熱點(diǎn)溫度處于高壓繞組縱向高度約80%～90%的位置。通過對(duì)干變各部件內(nèi)部最熱點(diǎn)溫度與上端部的相對(duì)溫差情況對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)低壓繞組內(nèi)部最熱點(diǎn)與上端部相對(duì)溫差在各狀態(tài)

4、下變化較小，因此，建議選擇對(duì)低壓繞組的上端部進(jìn)行監(jiān)測(cè)來反映其內(nèi)部最熱點(diǎn)溫度，這為進(jìn)行干式變壓器定點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)，本文對(duì)干變?cè)诓煌瑺顟B(tài)（負(fù)載系數(shù)、風(fēng)機(jī)風(fēng)速、風(fēng)機(jī)位置）下內(nèi)部溫度場(chǎng)進(jìn)行了仿真分析，給出了其最熱點(diǎn)溫度相應(yīng)的變化規(guī)律，為保證干變有效地運(yùn)行提供理論研究。
　　最后，本文設(shè)計(jì)了一套干式變壓器溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。采用基于ZigBee無線技術(shù)的溫度傳感器對(duì)干式變壓器三相溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后通過成熟的配網(wǎng)自動(dòng)化DMS