微槽群复合相变变压器绕组的温度场研究

发布时间：2017-09-16 23:13

  本文关键词：微槽群复合相变变压器绕组的温度场研究

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【摘要】：变压器是电网中最为重要和昂贵的设备之一,其运行的可靠性直接影响整个电网的安全与稳定。一般情况下,变压器的寿命终结是因为丧失了可靠的绝缘能力,其主要因素是变压器运行中绕组发热,变压器内部温度升高导致绝缘老化。随着生活与生产的发展,单台变压器容量的日益增加,对变压器的要求越来越高,绕组温升及局部过热问题已成为变压器制造与电力运行部门普遍关心的问题之一。变压器绕组温升不仅限制了变压器的负载能力,且对变压器的运行安全可靠性、使用寿命及制造成本有一定的影响。因此,研究变压器绕组温升情况,对延长变压器绝缘寿命具有重要的意义。本文将微槽群复合相变(Micro-Grooves composite phase change,MGCP)冷却技术应用在变压器散热上。根据传热学和流体力学的原理,建立了基于MGCP冷却技术的新型1000k VA三相变压器有限元模型,深入研究了微槽群复合相变变压器的绕组温度场。主要工作如下:分析了国内外变压器冷却方式以及MGCP冷却技术的研究现状,在此基础上提出了本文的研究意义和主要研究内容。针对变压器发热与散热的过程,研究了变压器温升的相关理论,并分析了变压器损耗的产生过程以及各类常用变压器的允许温升,为MGCP变压器温度场的建模研究奠定了理论基础。提出了MGCP变压器的结构,对研究对象做出基本假定,给出MGCP变压器的内部传热过程分析。考虑到微槽群复合相变冷却变压器的特殊空心绕组结构,就其产热机理及热量传递过程展开了研究。基于微槽群复合相变的冷却机理,建立了MGCP变压器的温度场模型,利用ANSYS进行三维温度场仿真。在建立MGCP变压器温度场模型的基础上,对变压器绕组分别做了额定工况、局部过热和负荷波动三种工况下的三维温度场分析;并将MGCP变压器绕组的温度场分布与普通干式变压器进行对比研究,分析比较了两者额定工况下长时间工作的温度分布情况。结果表明采用微槽群复合相变冷却技术进行冷却的变压器具有更好的散热能力,能够有效的降低变压器的实际运行温度,延长变压器的使用寿命。
【关键词】：变压器 微槽群 仿真模型 热点温度 ANSYS
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 变压器冷却方式的研究现状12-13
• 1.2.2 微槽群复合相变冷却技术的研究现状13-15
• 1.3 本文的研究目的和主要内容15-16
• 1.3.1 研究目的15-16
• 1.3.2 主要内容16
• 1.4 ANSYS简介16-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第2章 变压器的允许温升19-28
• 2.1 变压器运行损耗19-22
• 2.1.1 空载损耗19-21
• 2.1.2 负载损耗21-22
• 2.2 绝缘材料的老化22-23
• 2.3 常用变压器温升限值23-25
• 2.3.1 干式变压器23-24
• 2.3.2 油浸式变压器24-25
• 2.4 现有变压器冷却技术及其特点25-27
• 2.4.1 油浸式变压器25-26
• 2.4.2 干式变压器26
• 2.4.3 充气式变压器26-27
• 2.4.4 蒸发冷却式变压器27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 微槽群复合相变变压器热传递原理28-40
• 3.1 微槽群复合相变冷却技术28-29
• 3.2 MGCP变压器的物理模型和基本假定29-31
• 3.2.1 物理模型29-30
• 3.2.2 基本假定30-31
• 3.3 MGCP变压器的传热过程31-32
• 3.4 MGCP变压器内部换热分析32-36
• 3.4.1 热传导计算33
• 3.4.2 对流散热计算33-34
• 3.4.3 微槽群复合相变换热计算34-36
• 3.5 热传递过程的边界条件36-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 MGCP变压器的内部温度场仿真分析40-52
• 4.1 有限元仿真40-45
• 4.1.1 分析类型及材料参数设置40-42
• 4.1.2 单元类型选择42-43
• 4.1.3 网格划分43-45
• 4.2 微槽群复合相变变压器的仿真模型构建45-47
• 4.3 温度场仿真分析47-51
• 4.3.1 额定工况温度场分析47-49
• 4.3.2 局部过热温度场分析49-50
• 4.3.3 负荷波动情况的温度场分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 结论与展望52-54
• 全文总结52
• 后期展望52-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录60-61
• 附录B 攻读学位期间所参加的科研项目目录61-62
• 附录C MGCP变压器模型建立部分命令流62-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 鲁文军;龚谦惠;王雪婷;曾崇群;;采用微槽群复合相变冷却技术变压器的温度特性仿真分析[J];电工技术学报;2014年S1期

2 范闻博;韩筛根;;有载调容变压器安全经济运行控制策略[J];电力系统自动化;2011年18期

3 陈伟根;苏小平;孙才新;潘，

本文编号：865845