樹脂澆注干式變壓器溫度場數(shù)值計算及在線監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、干式變壓器的使用壽命及其運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，在絕緣損壞部位，其溫度將會急劇上升；而當(dāng)溫升達(dá)到一定極限值時，又會使絕緣加劇惡化，從而造成惡性循環(huán)；如不及時發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重的會導(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，對干式變壓器內(nèi)部溫度場進(jìn)行分析，并

2、進(jìn)行溫度在線監(jiān)測，對于保證干式變壓器的穩(wěn)定運行，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，對其運行中的各部分損耗進(jìn)行計算分析。結(jié)合傳熱學(xué)和流體動力學(xué)原理，對干變運行中的生熱和散熱進(jìn)行了理論分析，為進(jìn)行干變溫度場數(shù)值計算提供了理論基礎(chǔ)。然后結(jié)合一臺10kV開閉所站用的樹脂澆注干式變壓器，根據(jù)其實際結(jié)構(gòu)，通過簡化處理，以干變單相1/4結(jié)構(gòu)為研究對象，構(gòu)建了三維溫度場分析模型。利用ANSYS軟件中的FLOTRAN C

3、FD模塊，對模型的溫度場及流體場進(jìn)行了流固耦合數(shù)值計算，獲得了干式變壓器額定負(fù)載穩(wěn)定運行時，在自然對流散熱和強(qiáng)制冷卻散熱狀態(tài)下的內(nèi)部溫度場分布情況。通過對比發(fā)現(xiàn)，在自然散熱狀態(tài)下，其內(nèi)部最熱點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)部最熱點溫度處于高壓繞組縱向高度約80%～90%的位置。通過對干變各部件內(nèi)部最熱點溫度與上端部的相對溫差情況對比分析，發(fā)現(xiàn)低壓繞組內(nèi)部最熱點與上端部相對溫差在各狀態(tài)

4、下變化較小，因此，建議選擇對低壓繞組的上端部進(jìn)行監(jiān)測來反映其內(nèi)部最熱點溫度，這為進(jìn)行干式變壓器定點在線監(jiān)測提供了理論基礎(chǔ)。同時，本文對干變在不同狀態(tài)（負(fù)載系數(shù)、風(fēng)機(jī)風(fēng)速、風(fēng)機(jī)位置）下內(nèi)部溫度場進(jìn)行了仿真分析，給出了其最熱點溫度相應(yīng)的變化規(guī)律，為保證干變有效地運行提供理論研究。
　　最后，本文設(shè)計了一套干式變壓器溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)。采用基于ZigBee無線技術(shù)的溫度傳感器對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)自動化DMS