箱式变电站电磁及热问题研究

发布时间：2020-07-17 16:13

【摘要】：箱式变电站以其成套性强、外观简洁、体积小、运行可靠、日常维护简单等特点逐渐代替传统土建式配电站成为国家电网建设与改造中广泛应用的重要电力设备。箱式变电站内部发热设备主要通过壁面上的开孔进行散热,因此良好的通风散热结构是保障箱式变电站安全稳定运行的前提,对工程设计具有重要的实际意义。本文以一台型号为ZBW-1000/35箱式变电站为研究对象,采用理论分析与数值模拟相结合的方式对变压器磁场进行分析。结果表明:空载损耗、负载损耗与解析值之间误差分别为3.63%、-7.8%,误差均在工程计算允许范围内。根据传热学、流体力学知识,基于热-流耦合方法,建立箱式变电站的数值计算模型,分析箱式变电站流体场、温度场的分布情况。结果表明:变压器室正面排风口排风效率低于侧面排风口;低压室同一轴向高度且面积相同的进、排风口通风量基本相同,为了低压柜更好的散热,应使排风口至少高于柜体。总体上,箱式变电站的温度场数值模拟结果与温升试验值的相对误差≤11%,满足工程计算的要求。以箱式变电站流体场分布情况及高、低压绕组、铁心等重要参考对象的热点温升和平均温升为评判依据,通过调整变压器室的风口布置方式、出风口中心高度、进风口位置及面积来对比不同方案下箱式变电站的通风散热效果。结果表明:变压器室侧进正排的风口布置方式更优;当排风口中心高度Y=2.5m时散热效果较为理想,此时排风口的下边与变压器上铁轭顶部恰好水平对齐;进风口中心位置应保持正对变压器铁轭,且当进风口中心高度Y=0.25m时散热效果较为理想,此时进风口的下边与变压器下方风机恰好水平对齐;当变压器室侧面进风口总面积为正面排风口面积的1.2倍时,箱式变电站的散热效果较好。通过对箱式变电站通风散热结构的一系列改进,最终使箱式变电站低压内层绕组的最热点温升和平均温升与原方案相比分别下降了16.1K、12.8K,降幅达到23.9%、33.6%。提出了合理的改进方法,可为同类型箱式变电站的工程设计提供参考。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM63
【图文】：

变压器模型

应磁通0 ，即主磁通，其路径为铁磁材料。原因不同，漏磁通是由原边、副边绕组的磁动势负载电流及变压器的容量所决定。变压器的漏磁件的附加损耗会产生一定产生影响，其数值大小铁磁材料。所带来的热效应是使变压器温度升高的主要原因析是研究箱式变电站热问题的重要环节之一。 ZBW-1000/35 箱式变电站的主变压器型号为 SC Yd11，其绝缘耐热等级为 H。变压器从内到外依-高压绕组。铁心采用 30RGH120 硅钢片叠制而成，铜扁线。高压绕组为多段式结构，段间有绝缘树脂缘端封。利用上、下夹件对铁心进行夹紧固定，

电流密度分布,三维计算模型,变压器,绕组

表 2.1 变压器绕组的主要参数Tab. 2.1 Main parameters of transformer winding流/A 段数每段高度/mm 绕组匝981 16 50195（hv1 hv2 hv7 hv8 h194（hv3 hv4 hv5 hv6 h9.1 2 690 99.1 2 690 12漏磁场进行计算分析前可做出如下简化与假设：于绕组中心连线前后对称；涡流、绕组内环流以及金属结构件材料的磁滞特随时间按正弦规律变化，对高次谐波不作考虑；电流密度分布均匀。构的对称性，可采用实际模型的一半进行计算。.2 所示，图中包含了铁心、上下夹件、绕组。

云图,磁密,云图,漏磁

图 2.3 空载情况下铁心的磁密云图g. 2.3 Magnetic dense cloud diagram of iron core under no-load 空载情况下上夹件的漏磁磁密分布云图，可以看出漏的两端及与铁心相邻近的位置，最大漏磁磁密有效值图 2.4 空载情况下上夹件的漏磁磁密云图ic dense cloud diagram of magnetic flux leakage of upper clamp 况下的漏磁场分析

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