分体式冷却变压器温度场有限元分析与散热影响因素研究

发布时间：2020-04-12 17:06

【摘要】：变压器是电力系统的重要设备,在电力工程中的各个领域上获得了广泛的应用。变压器内部的温度变化是表征其安全稳定运行的重要判别标准,温度过高会降低变压器的绝缘能力,导致寿命缩短。随着城市化进程的不断发展,用电负荷快速增加,变压器的散热问题愈加明显,在北上广等大城市中,分体式冷却变压器的应用越来越多。关于一体式变压器的温度场研究相对成熟,而鲜有关于分体式冷却变压器的传热研究,因此迫切需要进行分体式变压器传热及散热研究,建立分体式变压器传热计算模型并掌握影响因素造成的温度变化规律,为其可靠、安全运行提供辅助依据。本文在传热学的基础上,分析了分体式变压器的热源及热传递过程,并提出分体式变压器热学解耦分析方法,通过对比有限元法、热路模型法、导则推荐法的优缺点,确定了采用有限元法进行分体式变压器温度场的研究。本文利用ANSYS软件对1台35kV分体式变压器进行二维模型建立、网格划分及温度场模拟,详细分析了内部变压器的温度场变化情况,并分析了热源结构及散热器的温度分布规律以及油流场分布情况,提出了出入口油温差作为判别分体式冷却系统散热效率新的依据,并模拟传统一体式变压器温度场,将二者进行关键位置温度对比验证了分体式变压器在结构及散热上的优越性。本文分析了分体式变压器温度场变化的影响因素,从外界环境温度、负载系数、油道高度、垂直布置高度、油道半径5个方面对模型进行修改并模拟计算,通过分析热点温度、顶层油温、油箱出入口油温差探索其温度影响规律并分析了油流速度与温度变化之间的关系,进一步地解释了各影响因素对分体式变压器温度场影响的本质原因,并提出了分体式变压器布置优化方案。最后,本文提出分体式变压器温升试验方案并搭建不同垂直布置高度的油浸式分体变压器模拟试验平台,对比了试验数据与仿真数据并进行误差分析,试验中温升变化规律与仿真数据基本相符,验证了二维模型的可靠性。
【图文】：

分体式,变压器,散热器,变压器油

第２章分体式变压器结构及传热过程分析逡逑２．１分体式冷却变压器的结构逡逑分体式冷却变压器结构上主要由两部分组成，一部分为变压器本体，其中包逡逑括铁心，绕组，油箱；铁心和绕组为变压器最基本的结构，油箱起支撑、保护、逡逑绝缘的作用，其中充满了变压器油，变压器油起热传导、冷却、绝缘的作用；另逡逑一部分为油管和散热器，油管连接变压器本体和散热器，为变压器油的流动提供逡逑通道，散热器主要由散热片组成，是变压器最主要的散热结构，，通过向外散热使逡逑变压器油降温［４４］。逡逑在实际工程中，分体式冷却变压器的布置方法主要采用上下布置式，本文主逡逑要针对此布置方式的分体式变压器进行研宄，其本体及散热器的实物图分别如图逡逑２－１⑷、（ｂ）所示。其散热器置于室外，既可以有效节省地下变电站的空间，减少逡逑建设成本，也可以保证通风加快散热。逡逑

变压器外壳,测温点,表面温度,测温

逑测温所采用的温度测量方式是利用测温枪在变压器前后表面测量，其测温点逡逑分布如图３－３所示。图中分两租水平高度：Ａｌ，邋Ａ２，邋Ａ３，Ａ４为一组，Ｂｌ，Ｂ２，逡逑Ｂ３，邋Ｂ４为一组。使用测温枪在同一高度、两个侧面上测得的外壳表面温度如表逡逑３－２所示。逡逑２１逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM41

【参考文献】