分体式变压器温度计算模型与冷却效能评价方法

发布时间：2020-04-13 16:42

【摘要】：随着城市化进程的不断加快,大型城市呈现出人口密集、高层建筑成群、电力负荷密度高的特点。同时,城市中心土地资源稀缺的问题日益突出。为了兼顾变压器的散热效率和变电所的空间限制,采用分体式变压器建设地下高电压大容量变电站是满足城市不断增长的电力负荷需求的理想解决方案。分体式变压器和传统的一体式变压器的本质区别在于,分体式变压器之中本体和散热器的结构是分离的,这种结构特点直接导致了两种变压器的温度特性并不完全相同。变压器内部的温度分布反应并影响了变压器的绝缘状态。因此,分体式变压器内部温度的相关研究和计算对保证分体式变压器安全稳定运行具有重要意义。此外,目前对于变压器冷却效能的评估和判断大多依靠传统经验和主观判断,尚无完整的科学评价方法,因此评价分体式变压器的冷却效能可以对分体式变压器的出厂装配和在线监测提供指导和技术支持。针对上述两个问题,本文进行了以下两部分研究:本文使用有限元法对分体式变压器的温度场和流速场进行研究与计算。为兼顾计算结果的准确性和运算速度,本文在分体式变压器复杂结构的基础上建立二维的简化模型。对二维模型进行计算得到分体式变压器的温度分布及油流分布。将计算结果与现场试验数据进行对比,验证仿真结果基本可靠。将一体式变压器的温度分布与分体式变压器的温度分布情况进行对比,分析了分体式变压器的结构特点对其温度分布所产生的影响。为了进一步研究不同布置方式下本体和散热器的相对位置对变压器内部温度分布产生的影响,本文分别对不同水平距离和垂直距离结构情况下的分体式变压器进行建模,并对其顶层油温、进出油口温度以及油流速度进行了分析和讨论。本文提出了一种对分体式变压器冷却效能进行评价的定量分析方法。对如何选取合理的评价指标进行研究讨论,建立了分体式变压器冷却效能评价指标体系,构建了基于ADC法的分体式变压器冷却效能评价模型。本文结合多因素分级处理,通过层次分析法确定冷却效能评价指标的权重。在评价指标的优劣量化过程中,为了对专家的定性评价进行量化,采用模糊综合算法将专家的定性评价转化为具体分数,用具体数值代替表示指标的优劣性。本文提出的基于ADC法的分体式变压器冷却效能评价方法,实现了对不同情况下冷却效能的量化评估,对分体式变压器的设计和运维具有一定的意义。
【图文】：

变压器,散热器,户内,分体式

为了解决封闭空间对户内变和地下变散热性能的不利影响，同时兼顾城区逡逑空间限制，户内变和地下变开始采用在室外和地上设置散热器的布局方式。比如逡逑图１－２所示，为上海市电力公司宛平２２０ｋＶ地下变电站３号主变的地下变压器本逡逑体和地上散热器，其结构与传统变压器明显不同。这种油箱本体与散热器采用分逡逑离结构设计方式的变压器，，统称为分体式变压器。逡逑＿＿逡逑（ａ）变压器本体逦（ｂ）散热器逡逑图ｌ－２邋２２０ｋＶ宛平站分体式变压器逡逑２逡逑

绕组热点,变压器绕组热点,温度计算模型,变压器

导则计算法是间接计算法中最基础的方法，ＩＥＥＥ邋Ｓｔｄ邋Ｃ５７．９１－１９９５和逡逑ＧＢ／Ｔ１５１６４－１９９４《油浸式变压器负载导则》中变压器绕组热点温度求解模型逡逑如图１－３所示。逡逑Ｈｇ逡逑绕组商度个逦ｆｌ邋ｉ油顶部温升逦户逦予、热点温度逡逑绕组上端一逡逑／邋／逡逑＿油平均温升．ｇ逦＾４组平均温度逡逑／逦／逡逑环境温度丨逦／逦／逡逑０ａ邋｜逦／逦／逡逑＾——？）逦／邋／逡逑１逦＾逦丨油底部温升／逦／逡逑绕组下端N逦Ｍ逦？／逦／逦．逡逑逦ｊ逦／＿逦／逦逡逑０逦温ｆｉ逡逑图１－３变压器绕组热点温度计算模型逡逑该方法数学模型包括变压器外部环境温度、变压器顶层油温和绕组热点温度逡逑４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】