油浸式电力变压器饼式绕组温升的影响因素分析

对油浸式电力变压器饼式绕组的油流流速及温度分布特征进行了研究,同时分析了水平油道宽度等参数对油道油流流速及绕组温升的影响。以1台容量为321.1 MV·A的油浸式换流变压器网侧绕组结构为原型,建立了绕组温升的物理计算模型。结合变压器设计原理设置不同的油道参数,计算了绕组油道油流流速以及温度的分布情况,分析了入口油流速度、水平油道宽度、饼式绕组分区数量以及导线匝间绝缘厚度等参数对油道油流流速及绕组温升的影响。结果表明:饼式绕组热点位置位于最后一个分区中心线饼附近;不同的入口油流流速、水平油道宽度及饼式绕组分区数将影响水平油道中的油流速度分布,进一步影响绕组的温度分布及热点温升;导线匝间绝缘厚度对油流速度分布没有影响,但对绕组的温升有一定的影响。     

大型油浸式风冷变压器绕组温度场及流场分析

阐述了油浸式风冷变压器绕组的热源和冷却结构,采用热-流耦合方法建立了温度场和绝缘油流场的有限元模型,通过fluent软件对1台180 MVA油浸风冷变压器进行计算,得到了绕组稳态温度分布及油流分布,并分析了挡油板位置及数量对绕组温度场及油流分布的影响.计算结果表明,在绕组辐向加油道和加挡油板均会起到较好的散热效果,在端部设置较少的挡油板会比沿绕组轴向均匀设置挡油板散热效果好.     

大型油浸式变压器绕组温度场的有限元分析

大型油浸式电力变压器负载损耗较高,且绕组及油道结构复杂,为更好地掌握大型油浸式电力变压器绕组温度场分布特性,文中针对220 kV大型油浸式电力变压器,在分析变压器损耗与传热的基础上,建立了变压器流体力学-温度场耦合的仿真模型,基于有限元分析求得变压器内部温度—流体场,研究结果表明:由于绕组内部起导油作用的油道隔板的影响,温度沿绕组轴向高度呈周期性上升趋势;绕组局部温度分布不均衡,对绕组油道结构进行优化设计可改善绕组温度分布的局部不均衡性,降低绕组热点温度。     

油道高度对植物油变压器绕组温升的影响

本文中作者建立了1mm～10mm油道高度的植物油绕组温升分析模型，采用仿真计算研究了不同油道高度下的绕组温度分布和油流速度分布。研究结果表明，增加油道高度可有效改善植物油变压器绕组温升，但改善的效果在油道高度较小时比较明显，当油道高度达到6mm之后，增加油道高度对绕组温升的改善不明显，在油道高度达到8mm时，温度分布的均匀性达到最好。     

基于流体-温度场耦合的油浸式变压器温升特性仿真分析

针对变压器铁芯、绕组等因电磁损耗可能产生过高热量导致绝缘老化而影响使用寿命的问题,建立了基于流体-温度场耦合的油浸式变压器二维轴对称模型,对变压器油流速度及油流通道入口宽度对其温升特性的影响进行了仿真分析。结果表明,当油流速度从0.05 m/s增加到0.20 m/s时,铁芯最高温度降低11.62 K,高压绕组则降低9.26 K,低压绕组变化不明显;当入口宽度从30 mm增加到100 mm时,铁芯最高温度降低14.27 K,低压绕组和高压绕组则分别降低6.87 K和16.06 K。进一步分析后发现,增大入口宽度可加快变压器油在循环散热时流经其部件时的速度,从而提高散热效率。     

分体式油浸自冷变压器三维温度场和流场仿真与分析

分体自冷式变压器内部温度场的仿真分析多基于二维仿真,缺乏对油流流场影响的分析。文中建立110 kV水平分体式油浸自冷变压器的三维全尺寸模型,采用有限元分析方法仿真变压器内部温度场和流速场的分布,研究变压器本体与散热器间的水平布置距离对温度场和流速场的影响,分析变压器流场和温度场的耦合关系,并采用短路法温升试验验证仿真结果的准确性。结果表明,变压器内部热点出现在低压绕组B相两侧距绕组底部约0.68 H处,热点温度达369.7 K。随着变压器本体与散热器间的水平布置距离的增大,变压器低压绕组热点温度平均上升3.9 K/m,顶层的油温平均上升5.1 K/m;对比短路法温升试验数据,各关键位置的仿真温升偏差均小于2.5 K。温度与流速的变化趋势相反,当流速变化为-4.9×10-3m/s,温度最大可变化9.2 K。散热器水平布置距离从5.2 m增加到6.4 m,变压器本体与散热器间连接管道中油流速从0.067 m/s降到0.056 m/s。     

油浸式变压器绕组热点温度的计算与影响因素的研究

利用计算软件Fluent得到了变压器绕组温度分布和热点位置,并研究了导向区数、油流方向、水平油道尺寸以及垂直油道宽度对绕组热点温度的影响。     

油浸变压器的温度和温升

1　温升限值与最热点温度GB 10 94 .2中油浸变压器绕组的温升限值为 6 5K。该值系用电阻法量测 ,测出的是绕组平均温度 ,并非指最热点温度。油浸变压器最热点温度 ,一般是指变压器绕组靠近顶部最热点的温度。这里说靠近顶部并未指出确切位置 ,准确位置不易计算 ,也很难测出。它不同于故障点最热点温度 ,例如存在匝间短路又在继续运行的油浸变压器 ,其最热点多在匝间短路处 ,不一定在绕组顶部。油浸电力变压器的设计温升也是指平均值 ,首先计算绕组对油的温升 ,它与绕组的热负荷、绕组的型式、绕组的表面积以及变压器油路的结构有关。计算…     

外置式散热模块对配电变压器热点温升的影响

对于电网季节性过载引起的配电变压器温升过高情况,文中提出在油浸式配电变压器的散热片上安装外置式散热模块强化变压器散热能力,以降低热点温升。为验证该方法的可行性,以一台S13-M-200/10型配电变压器为研究对象建立三维模型,在变压器模型的散热片上建立外置式散热模块。改变散热模块建立的位置与数量从而形成4个不同计算模型。通过有限体积法计算4个模型在不同负载状态下的热点温升。对部分仿真结果使用短路法温升试验验证,仿真与计算误差小于3 K。试验与仿真结果表明合理的安装外置式散热模块可以使油浸式配电变压器的热点温升降低10 K左右,为配电变压器的温升降低提供一种新的思路。     

油浸式电力变压器绕组温度场的二维仿真分析

介绍了用于计算油浸式电力变压器绕组温升的FLUENT模型,对其模拟方案进行了分析,并对油浸式电力变压器绕组的温度场分布及热点温度进行了研究.     

油浸式电力变压器动态热路改进模型

油浸式电力变压器绕组的热点温度是指导变压器负载运行方式和影响变压器绝缘寿命的重要参数,准确计算绕组热点温度具有重要意义。在分析运行变压器散热过程的基础上,考虑油箱外壁与周围环境的热量传递,利用传热学原理和热电类比方法,定义非线性热阻和集总热容,并考虑油粘度随温度的变化,建立电力变压器动态等效热路的改进计算模型。将模型的计算结果与实验室自然油循环自然空气(oilnatural-air natural,ONAN)冷却方式下100 kVA/5 kV油浸式温升试验变压器实测数据和IEEE Std C57.91推荐方法计算值进行对比,比较结果表明:通过改进模型计算的变压器顶层油温和绕组热点温度具有较高的精度。     

油浸式电力变压器绝缘寿命在线评估技术研究

针对ANSI/IEEEC57.91和IEC 354.9导则中推荐的绕组热点温度预测方法存在物理上难以解释和预测的绕组热点温度低于实测值的问题,研究了基于热平衡及热吸收原理的温升计算方法,建立了基于底层油温的热点温度预测模型。利用在绕组电磁线安装光纤光栅传感器的ONAN,10±5%/0.4 kV的配电变压器进行热点温度试验。试验结果表明,该方法在线预测变压器热点温度有效可行。最后在绕组热点温度计算的基础上,建立了绝缘寿命损失模型,实现变压器绝缘寿命在线预测,为油浸式变压器运维决策提供参考。     

配电变压器中植物绝缘油直接替换矿物绝缘油温度场仿真计算及现场温升试验分析

为研究10 kV配电变压器中,在不改变原矿物绝缘油变压器结构设计和制造工艺条件下,直接用植物绝缘油替换矿物绝缘油后,对变压器温升特性影响。特制造两台结构设计和加工工艺完全相同的S11-M-315 kVA/10 kV配电变压器,分别填充克拉玛依25号矿物绝缘油和FR3植物绝缘油,通过Ansys CFX仿真软件对两台配电变压器进行油流和温度的模拟仿真,得到两台变压器在模拟温升实验中的差异,并通过对两台变压器实际现场温升试验,分析比对植物绝缘油直接替换矿物绝缘油后对变压器温升性能的实际影响,并通过植物绝缘油的理化性能对实验数据进行分析。研究表明,对于10 kV配电变压器,在不改变原矿物绝缘油变压器设计结构与制造工艺条件下,用FR3植物绝缘油直接替换25号矿物绝缘油,植物绝缘油变压器整体温升均比矿物绝缘油变压器高约3～6 K,但仍满足GB 1094.2—2013《电力变压器第2部分:液浸式变压器的温升》标准对温升限值要求;在同等温升条件下,植物绝缘油在变压器中的油流速度明显比矿物绝缘油慢,在本事例中仅为矿物绝油流速的1/2,这是导致其温升偏高的原因。在变压器油流速度和温度热点分布方面,植物绝缘油变压器与矿物绝缘油具有相同趋势,两台变压器温度最高点均集中在中间绕组的上部,且位于外侧的高压绕组比位于内侧的低压绕组温度高;两台变压器油流速度最大值均出现在上部绕组之间。现场温升试验和模拟仿真均相互验证了以上结论。最后,根据研究结论,分别提出降低植物绝缘油配电变压器温升和提高温升限值的方法。     

基于数据与机理的OFAF冷却方式变压器绕组入口油流量分配方法研究

随着电力变压器的单机容量不断提高,以往变压器设计时所采用的绕组入口流量经验计算式不再适用,籍此计算得到的绕组温升与热点温度与实际往往偏差较大。为探究强制油冷却方式（OFAF）变压器各绕组更为准确的入口冷却油流量计算方法,本文针对一台OFAF冷却方式变压器绕组结构搭建了数值仿真平台,对绕组内部温升进行了详细的三维数值模拟...     

基于有限体积法的分体式冷却变压器热学三维仿真技术

变压器分体式冷却系统与常规冷却方式的散热器安装位置与安装方式均差别较大。由于分体式冷却系统的特殊性,在进行仿真模型研究时参数制定和模型搭建较复杂,目前对其进行热学仿真的研究较少,且仿真准确性难以验证,需要开展更加深入的仿真研究和试验比对工作。对改造的10 k V油浸式变压器进行分体式冷却方式下的模拟试验,基于模拟试验变压器及分体式冷却器的设置建立了变压器分体式冷却系统的三维流-固-热耦合仿真计算模型,采用有限体积法求解出变压器及分体式冷却器的温度场分布,得到分体式冷却器在不同布置方式下的绕组热点温度。将仿真计算结果与试验数据、IEEE导则计算结果进行比对,结果显示,仿真得到的绕组热点温升、顶层油温升的误差比IEEE导则计算结果的误差分别减小了16.6、15.15 K,验证了该仿真模型的准确性和工程实用性。分析显示,试验模型散热器中心高度增加2 m,热点温度降低了7.9 K;散热器与变压器水平距离缩短3.5 m,热点温度上升了4.1 K,从而获得了分体式冷却布置方式对变压器热点温度变化趋势的影响。     

油浸式变压器绕组油流及温升影响因素分析

本文以油浸式电力变压器为研究对象,采用有限元体积法对油浸式变压器内绕组油流分布及温升进行了计算及模拟.     

强迫油循环冷却变压器内部温度场数值模拟

利用商用CFD软件FLUENT,针对一台强迫油循环冷却的油浸式变压器内部温度分布与热点温升进行了数值模拟,重点研究分析了不同进出口位置、进口速度和内置导向结构对冷却效果的影响。研究结果表明,变压器冷却油进出口位置的设置对油的流动影响很大,合理的进出口位置有助于减少油的使用量,提高冷却效果。对于给定的变压器模型,存在最佳的进口速度,以及相应的变压器所需冷却油流量。强迫导向油循环冷却方式可强迫油在绕组中迂回导向,提高冷却效果。挡板个数与设置位置对冷却效果影响明显,在实际设计中需要合理设置挡板数和挡板位置。     

基于Fluent软件的电力变压器温度场计算与分析

温升是设计变压器时需控制的一项重要性能参数,同时也是考核变压器寿命的一项关键性指标。因此,准确地计算出温升对变压器运行的可靠性及生产成本的经济性都有重要的作用。笔者应用Fluent软件计算了自然油循环电力变压器的温度场,将仿真结果与解析结果进行了对比,在此基础上分析了水平油道高度、导向区数、发热中心与散热中心高度之比、负载系数对绕组平均温升和热点温升的影响,并给出了在设计时应综合考虑导向区数和安装散热器时在条件允许的情况下应尽可能的安装在比较高的位置以降低绕组的热点温升与平均温升的结论。     

基于数值求解的油浸式变压器瞬态热点温度计算北大核心CSCD

文中分析了变压器温度流体场耦合数值仿真求解方法,基于互感器小模型的温度流体场计算确定了瞬态数值求解的时间步长和迭代步数,进而对一台S13-M-100kVA/10kV型油浸式变压器的三维温度流体场进行了瞬态数值仿真。与预埋光纤的变压器温升试验获得的绕组瞬态热点温度相比,变压器绕组瞬态热点温度数值仿真结果与试验结果最大偏差不超过3%,基于经验公式计算的热点温度平均相对偏差为9.8%,验证了文中变压器温度流体场仿真模型的有效性及准确性。     

油浸式变压器绝缘油热特性的仿真分析

通过建立油浸式变压器二维等效模型,采用有限元法求解变压器流体-温度场,对比分析了植物绝缘油和矿物绝缘油对变压器热点温度及绕组温度分布的影响,分析了不同入口油速、不同变压器绝缘油对变压器热点温度的影响。结果表明:在同等入口油速下,植物绝缘油的散热特性优于矿物绝缘油,说明采用植物绝缘油代替矿物绝缘油应用于变压器中是可行的。