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。     

油浸式变压器内部温度的热-流场耦合仿真与特性分析

绕组热点温升是评估油浸式变压器运行状态及剩余寿命的关键指标。以110 kV油浸自冷式变压器为研究对象，搭建包含散热器等效几何结构的二维闭环全尺寸热-流场仿真模型，模型预测温度与温升试验结果误差小于5℃，准确性较高。仿真结果显示绕组水平油道内存在油流静止段，为改善此区域的油流循环，分析了水平油道宽度和挡油板数量对油流速和绕组温升的影响规律。研究结果表明：加宽水平油道可降低绕组平均温度和热点温度；安装挡油板可显著提升水平油道油流速，降低绕组平均温升；所设置条件下，安装5个挡油板为综合散热性能最优方案。     

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。     

不同温度下变压器油中微水运动特性仿真分析

本文中作者通过构建两相流计算流体力学仿真模型,研究变压器油温度变化时,绕组油道中微水的运动及分布规律,分析微水在绕组油道中的聚集现象。研究结果表明,微水可在绕组顶角和辐向油道低速区域形成聚集,聚集区域的微水含量可达到平均含量的三倍,0℃时吸附在绕组表面的微水比例最少。     

1200 kV SF_6绝缘试验电抗器的磁场与温升特性分析

特高压试验电抗器的磁场和温升分析与论证是其研制前期的重要基础,研究建立了1 200 kV试验电抗器的全尺寸三维仿真模型,采用电—磁—热多场耦合仿真软件Infolytica计算了电抗器内部各部件的磁场分布和温升分布,分析了该电抗器各层绕组的温升特征。研究结果表明,该型式电抗器内部磁场强度最大为1 T;电抗器工作30 min时绕组温升现象最为明显,侧面绝缘温升最高,达78℃,其次为中间层绕组、最外层绕组和环氧屏蔽,绕组结构中最内层绕组温度为65.6℃,后以平均速率2.2℃/级上升,在第7级绕组处达到峰值温度77℃,第7～21级绕组温度分布集中,呈略微下降趋势,第22～26级绕组温度以平均速率2.1℃/级下降并降至63℃,可考虑在第7级绕组处增大绕组层间气道以改善绕组的散热。     

强油导向冷却变压器线饼传热特性的实验研究

在不同结构的油区模型上,测量了线饼的温度分布,阐述了油区饼数,油道高度,油道尺寸分布对线饼的平均温升和热点温升的影响,分析了油区内油的流动情况和传热特性。     

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。     

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。     

无刷双馈电机全域多工况温度场的分析与计算

为研究无刷双馈电机(BDFM)的温度分布规律,分析了定转子间的热耦合、定子铁心与机壳间安装间隙的处理方法,考虑了导热系数随温度的变化以及散热系数随风速的变化,进而提出了定转子全域温度场计算模型。用有限元法计算了BDFM二维稳态和暂态温度场,揭示了不同结构和运行工况下BDFM的温度分布规律。结果表明,最高温度出现在接线盒附近的定子控制绕组;在控制绕组电流频率一定的情况下,增加散热翅高度、提高散热翅风速、减小负载转矩、降低控制绕组电压,可降低温升;采用控制绕组恒压频比控制策略,BDFM在双馈亚同步运行时的温升高于在双馈超同步运行时的温升,而在单馈异步运行和双馈同步运行时,温升明显降低。相似结构感应电机的温度实测数据验证了计算模型的正确性。     

谐波电流下油浸式配电变压器负载损耗及绕组热点温度分析

为了研究电流畸变情况下油浸式配电变压器负载损耗和绕组热点温度的变化规律,基于IEEE StdC57.110中的绕组涡流谐波损耗因子和杂散谐波损耗因子,并考虑绕组在谐波电流下的集肤效应会增强,定义了绕组电阻谐波损耗因子,从而建立了变压器在谐波电流下负载损耗计算模型。考虑到绕组涡流损耗密度分布不均对绕组热点温度的影响,利用文中所建立的变压器在谐波电流下负载损耗计算模型修正了IEEE Std C57.110:2008的绕组热点温度计算公式。分析结果表明,谐波电流会引起较大的额外负载损耗,谐波畸变率为40%和60%时负载损耗分别增加了近0.5倍和1倍,此时顶层油温和热点温度也有较大增加,顶层油温升和热点温升在畸变率为40%时分别达到了71.6、102.7 K,远超过温升限值。同时发现谐波频率越高,负载损耗和热点温升增加越快。     

基于ANSYS植物油变压器漏磁仿真

为改进植物绝缘油凝点高引起植物油变压器温升过高的问题,通过 ANSYS软件建立植物油变压器漏磁场仿真模型,研究绕组端部及绕组间漏磁分布情况,通过工艺加强漏磁处理,并在额定负载和1.2倍额定负载下进行温升试验,验证漏磁处理对温升的影响,为植物油变压器容量电压等级提高提供改进依据.     

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。     

基于Fluent的植物绝缘油配电变压器温度场有限元仿真分析

为研究FR3植物绝缘油配电变压器运行时的温度场分布,应用热工学和流体力学原理分析了配电变压器内部热传导及散热机制,并且基于ANSYS的Fluent模块建立了该配电变压器温度场的仿真分析三维模型。采用有限元法求解该模型的流体–温度场,得到配电变压器的整体温度分布趋势及最热点温升。基于该模型分析对比了FR3植物油与普通矿物油对变压器热点温度及绕组温升的影响,结果表明:虽然植物油黏度大,散热性不如矿物油,但也能满足实际工程中配电变压器温升限值要求,因其燃点高、易降解的优点,未来在变压器领域可能会替代矿物油。     

基于有限元热流耦合分析的变压器油路优化设计

采用有限元热流耦合分析变压器二维流体-温度场,求解变压器热点温度;提出增加横向油道挡板改进变压器散热效果的设计方案,对比油路设计优化前后变压器热点及绕组温度分布。计算结果表明,增加横向油道挡板后变压器绕组温度降低,油路散热效果较改进之前好。     

天然酯变压器的精细化热分析与电气强度校核

由于天然酯油的理化特性,以天然酯油为冷却介质的变压器温升高于同结构矿物油变压器的温升.为了解决天然酯油变压器温升较高,且无可靠解析计算式的问题,以一台型号SWFZ-40000/132天然酯变压器为研究对象,建立变压器电磁场和流体场的精细化仿真模型,精确计算变压器的损耗;分析研究轴向油道高度对变压器绕组温升的影响,合理设...     

电动飞机永磁电机主绝缘温度场研究

以电动飞机主推进永磁电机为研究对象,结合电机开启式结构及通风性能,建立了在强冷却条件下流固耦合求解的工作域物理模型与三维数学模型。采用有限元法对主推进电机三维流体场与温度场进行耦合计算,重点分析了电机绕组绝缘情况。仿真结果显示电流密度15 A/mm2已达到主推进电机H级绝缘临界值。使用埋置检温计法进行绕组绝缘试验,得到了绕组最高温升时的绝缘温度分布情况。结果表明:绕组最大温升出现在巡航初期阶段,最高温升位于下层绕组的8号位置,达到121.8 K;最低温升位于上层绕组的15号位置,达到112.7 K。     

电动汽车动力电池箱冷却影响因素分析

针对采用通风冷却结构的电池箱冷却效果不理想的问题,提出了一种基于有限元电池模型的动力电池箱热分析方法,在此基础上,以某种结构的锂离子动力电池箱作为研究对象,对入风口风速和风道尺寸等电池箱温升影响因素进行分析。仿真结果表明,随着风速增加电池箱的温度均匀性得到了改善,当风速为5 m/s时,电池温度标准差范围在1.0～1.7之间。当风道宽度尺寸为12 mm且风速为5 m/s时,电池温升的最大值为7.3℃,电池温升的最小值为5.4℃,电池平均温度标准差为1.47,电池组工作控制在合理的温度范围内,电池组温度分布均匀性最好。     

SF_6气体绝缘变压器三维温度场的数值分析

本文详细推导了变压器内三维温度场的数学模型。用该模型对一台SF_6气体绝缘原型变压器进行了温度分布计算。计算结果和实测值吻合较好。用这个数学模型对影响最热点温升与平均温升之比的各种参数进行了计算。结果发现,绕组高度是影响绕组最热点温升与平均温升之比的最重要参数,而层间绝缘厚度,两冷却气道之间的层数只有很小影响。在设计SF_6气体绝缘变压器时必须充分考虑这一点。     

混合绝缘液浸电力变压器的热-流耦合场分析及绝缘和散热器结构的改进

由于传统的变压器温升计算公式不再适用于混合绝缘结构的液浸式新型电力变压器设计,为此笔者采用传热学和流体动力学原理建立了变压器热流耦合场的有限元模型,模型中考虑了变压器油热力学参数的非线性和绕组结构中垫快、纸筒对散热的影响,并根据不同的绕组形式进行单元离散。通过对混合绝缘结构的液浸式变压器热-流耦合问题的求解,得到了变压器内部各点的温度和流场分布状况,高低压绕组平均温升与试验结果吻合。结合计算和试验结果对变压器的绝缘材料进行了改进,充分发挥了材料的耐温特性和经济性。最后,提出了通过升高散热器进出口的高度差来达到降低变压器热点温升的有效方法。     

基于多物理场耦合的高压电抗器温度场仿真与分析

为研究干式空心电抗器整体及包封内部各层绕组温度分布特性,根据电磁热流多物理场耦合方法,建立了干式空心电抗器电磁-流体-温度三维温升计算模型。首先,基于场-路耦合的电磁学理论,采用有限元法求取电抗器各层电流,计算各层绕组损耗。然后,基于流体-温度耦合的传热理论,以各层绕组损耗为热源,采用有限体积法求解电抗器温度分布。最后,采用稳态热学分析法验证了结果的准确性。研究结果表明:电抗器温度分布呈现上区域大于下区域、中间包封大于两侧包封的变化趋势,各层绕组温升热点位于电抗器轴向高度约85%到90%。研究结果为电抗器结构优化、温度的在线监测提供了理论依据。