全户内变电站通风系统数值模拟及优化研究

发布时间：2017-10-02 13:31

  本文关键词：全户内变电站通风系统数值模拟及优化研究

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【摘要】：全户内变电站作为今后变电站建设的主流,已经纳入到城市规划与建设之中,高电压、大容量的电力变压器置于户内后,虽然具有节约土地、消除噪声干扰和与周围建筑风格相协调等优点,然而却存在着电气设备布置空间狭小、通风不良等缺点。另外,全户内变电站电气设备的发热量会随着用电负荷的变化而变化,这决定了全户内变电站不能照搬其它场所通风散热的研究方法,只能根据自身的特点和要求进行研究。近年来,CFD技术的兴起和突飞猛进的发展,为全户内变电站典型电气设备间通风散热的工程设计和优化提供了新的方式和手段,能够大大地降低研发成本和缩短设计周期。本文将现场测量和数值模拟相结合,首先通过实地调研获得典型全户内变电站通风散热面临的问题及其影响因素,其次进行有针对性的理论分析与优化研究,最终将研究结果用于指导工程优化和设计,达到全户内变电站节能降耗和稳定运行的目的。本研究对三座典型全户内变电站进行实地调研和数据采集,计算表明：散热器的散热量占整个变压器系统损耗发热量的77.66%～85.31%；辐射散热是变压器本体的主要散热方式,占变压器本体散热总量的55.15%～70.25%；对流散热是散热器的主要散热方式,辐射散热仅占2.18%～11.34%。以某110kV全户内变电站作为研究对象,采用Standard κ-ε湍流模型进行数值模拟,得到自然通风临界温度为24℃,夏季极端气候条件下最小机械通风速率为0.3m/s。机械进风口宽度是影响油浸式变压器通风系统散热的最重要因素,机械进风口距离和机械通风速率次之,自然通风速率的影响程度最小。根据可控弱气流通风思想,在不改变变电站整体布置格局的前提下,安装导流结构对气流组织进行优化,如在散热器室进风口处加装导流板、在散热器上方加装导流罩和变压器室通风口处加装导流板。另外分别研究了影响散热器本体散热能力的主要单因素,获得各单因素对散热能力的影响规律。
【关键词】：全户内变电站 数值模拟 通风散热 气流组织 优化
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU834;TM63
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 主要符号表6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 国内研究现状11-13
• 1.2.2 国外研究现状13-14
• 1.2.3 通风散热技术分类及优缺点14-16
• 1.3 可控弱气流通风原理16-17
• 1.4 本文研究路线及内容17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 全户内变电站典型电气设备散热特性19-30
• 2.1 变电站电气设备损耗及计算19-22
• 2.1.1 电力变压器损耗19-20
• 2.1.2 变压器损耗的影响因素20-21
• 2.1.3 变压器损耗计算21-22
• 2.2 变电站电气设备散热及计算22-28
• 2.2.1 传热学模型22-24
• 2.2.2 散热量计算24-27
• 2.2.3 散热量分析27-28
• 2.3 本章小结28-30
• 第三章 片式散热器散热特性的数值模拟30-38
• 3.0 模型建立及网格划分30-31
• 3.1 边界条件选择31
• 3.2 控制方程31-33
• 3.3 模拟方案安排与结果分析33-36
• 3.3.1 进口油速的影响34-35
• 3.3.2 散热片数的影响35
• 3.3.3 散热片高度的影响35-36
• 3.3.4 散热片间距的影响36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 新型通风方式下全户内变电站通风数值模拟38-50
• 4.1 变电站简介38-39
• 4.2 变电站通风的数值模拟39-43
• 4.2.1 模型建立及网格划分39-41
• 4.2.2 边界条件设置41
• 4.2.3 正交试验设计41-43
• 4.3 模拟结果与分析43-48
• 4.3.1 自然通风临界温度43-44
• 4.3.2 夏季极端气候条件下最小机械通风速率44
• 4.3.3 各种气候条件下最小机械通风量44-45
• 4.3.4 各参数对温度变化的影响45-47
• 4.3.5 各参数对散热效率的影响47-48
• 4.4 参数的优化分析48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 全户内变电站气流组织的数值优化50-64
• 5.1 散热器室导流罩影响因素及数值优化50-57
• 5.1.1 导流罩优化描述50-51
• 5.1.2 模型简化与边界条件51
• 5.1.3 模拟结果与分析51-57
• 5.2 进风口导流板数值及结构优化57-60
• 5.2.1 进风口导流板数值优化57-59
• 5.2.2 进口导流板结构优化描述59-60
• 5.3 变压器室通风口数值及结构优化60-62
• 5.3.1 变压器室通风口的数值优化60-61
• 5.3.2 变压器室通风口结构优化描述61-62
• 5.4 本章小结62-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 全文总结64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果70-71
• 致谢71

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本文编号：959899