变压器热损的热流场模型与热点分析研究

发布时间：2017-07-20 22:06

  本文关键词：变压器热损的热流场模型与热点分析研究

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【摘要】：变压器是电力系统中的常用设备,变压器的安全运行直接影响着电力的安全传输以及分配。在电力系统中,变压器在长时间的运行时,变压器的内部由于各种损耗而产生大量的热,这些变压器内部产生的热量会对变压器内部部件的使用寿命产生严重的影响。目前,由变压器温升过高而引起的变压器故障越来越多,基于此对35kV油浸式变压器进行建模分析,采用Maxwell电磁场仿真软件计算35kV油浸式变压器在稳定满载运行过程中各部分损耗情况的损耗产热,将其损耗数据转换为发热载荷输入ANSYS CFX中对该35kV油浸式变压器进行温升分析,得到该油浸式变压器的温升分布。通过对35kV油浸式变压器的热流场以及绕组铁芯的温度分布情况的研究,可以为变压器的设计人员提供一种变压器的温升仿真计算方法,也可以为变压器检测人员对变压器进行温度检测时提供一定的参考。本文主要的研究内容如下：(1)根据热传导、对流换热、辐射散热三种热量传递原理以及固体区域、固液交界、油流场三方面的计算模型,利用ANSYS软件建立35kV油浸式变压器的有限元分析模型。主要针对铁芯、绕组、以及油箱三者进行建模。(2)采用Maxwell电磁仿真软件对35kV油浸式变压器进行电磁仿真；结合热力学理论知识,得到铁芯损耗、高压绕组损耗、低压绕组损耗以及涡流损耗,根据损耗计算出铁芯、高压绕组、低压绕组以及结构件的发热量以及热密度。(3)将计算出的热量载荷输入ANSYS CFX中,对35kV油浸式变压器的有限元分析模型进行实际的仿真参数设置,在考虑变压器油流动的基础上,采用ANSYS CFX对该35kV油浸式变压器热油的流动分布情况进行研究。从30min、 60min、120min三个时间段对变压器整体温度场、油流情况以及铁芯、绕组的温度分布进行仿真分析,找出变压器各组件的最热点分布以及相应的温度值,在此基础上绘制变压器内部各组件的温升曲线。
【关键词】：油浸式变压器 热损 热流场 热点分布
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM401
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题研究背景与意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 变压器热损耗研究现状14-16
• 1.2.2 变压器热流场以及热点研究现状16-17
• 1.3 主要研究内容17-20
• 第二章 油浸式变压器的结构以及热量传递过程20-34
• 2.1 油浸式变压器的结构和组成20-23
• 2.1.1 铁芯21
• 2.1.2 绕组21-22
• 2.1.3 与变压器温度有关的附件22-23
• 2.2 变压器的热传递分析23-27
• 2.2.1 热传导24-25
• 2.2.2 热对流25-26
• 2.2.3 辐射散热26-27
• 2.3 变压器的内部热量传递过程27-29
• 2.4 油浸式变压器的温升限值29-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 变压器热流场计算模型与仿真建模34-44
• 3.1 变压器的热流场计算模型34-36
• 3.1.1 固体区域计算模型34
• 3.1.2 流固交界计算模型34-35
• 3.1.3 油流场计算模型35-36
• 3.2 35kV油浸式变压器模型的建立36-43
• 3.2.1 仿真模型的数据归纳36-39
• 3.2.2 仿真模型的建立39-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第四章 35kV油浸式变压器热损以及热流场的仿真分析44-68
• 4.1 变压器稳定工作下的损耗分析44-51
• 4.1.1 变压器的热损分析44-45
• 4.1.2 变压器的热损仿真45-51
• 4.2 35kV油浸式变压器热流场及热点的ANSYS CFX分析51-65
• 4.2.1 变压器整体的温度分布仿真54-56
• 4.2.2 变压器油液流动仿真56-58
• 4.2.3 低压绕组的温度分布仿真58-61
• 4.2.4 高压绕组的温度分布仿真61-63
• 4.2.5 铁芯温度分布仿真63-65
• 4.3 变压器各组件温升分析65-66
• 4.4 本章小结66-68
• 第五章 工作总结与展望68-70
• 5.1 工作总结68
• 5.2 工作展望68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-76
• 附录A：攻读硕士学位期间参与项目及科研成果76

【参考文献】

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本文编号：570198