10 kV油浸式立体卷铁芯变压器温度流体场分析

变压器温度流体场三维仿真是准确计算变压器绕组热点温度的重要方法.文章构建了 S13-M·RL-100 kVA/10 kV型立体卷铁芯变压器三维仿真计算模型,对变压器在不同负载率条件下的温度流体场分布进行了计算,同时采用短路法温升试验对计算结果进行了验证,试验中通过在变压器绕组内敷设光纤温度传感器来测量变压器绕组温度,在...     

基于谐波电阻的变压器箔式绕组温升在线修正

绕组热点温度是配电变压器在线监测的重要指标,而现有的绕组温升在线计算方法未考虑箔式绕组结构产生的影响。通过配电变压器不同谐波下等效电阻比值对箔式绕组结构进行辨识,然后对比线绕式和箔式两种绕组结构发热差异,对一种通过绕组电阻变化计算绕组温升的算法进行了在线修正。该方法提供了一种通过谐波电阻比值预测箔式绕组热点温度的新思路。     

基于绕组热分布的改进油浸式变压器绕组热点温度计算模型

为准确计算变压器的绕组热点温度,给变压器的过载能力及绝缘寿命评估提供依据,在分析变压器绕组热分布热性及导热途径的基础上,提出了一种改进的基于底层油温的变压器热点温度等效计算模型。该模型通过明确定义热点温度的等效热源并考虑变压器油粘度及铜损的温度特性,得到了变压器热点温度等效计算模型的解。通过搭建变压器温升试验平台,采用光纤测温系统对变压器绕组的热点温度进行了测试分析。将实测数据与热路模型的计算结果及其它现有热路模型计算得到的温度曲线的对比分析结果表明,依据所提出的改进热点温度模型计算得到的变压器绕组热点温度曲线所对应的误差系数明显小于其它方法的计算结果,至少减小了40%,具有更高的预测精度。     

基于反传热模型的干式变压器绕组热点温度计算

针对干式变压器绕组热点的问题,提出了一种将直接测量与间接计算相结合的绕组三维反传热模型,得到了变压器在额定负荷及0.8,1.2,1.3,1.5倍的额定负荷下的绕组最热点温度值。基于高精度的红外测温系统获得的高压绕组温度的分布及仿真运算初始化的低压绕组的温度分布,运用共轭梯度法不断修正低压绕组温度分布,使得通过正向数值求解高低压绕组传热方程所得的高压绕温度分布与实际测量所得的高压绕组温度分布之间的误差最小即为最优解,整理数据后得到整体绕组的最热点温度。将算例求解结果与IEEE干式变压器热点温度计算模型计算的结果进行对比,对比结果表明:三维反传热模型计算的结果与IEEE干式变压器热点温度计算模型的计算结果之间的误差不超过1.2%,从而证明了该计算模型可以准确的计算出干式变压器绕组热点温度。     

基于温度流体场耦合的油浸式变压器热点温度计算*

提出了一种10 kV油浸式变压器热点温度的三维温度流体场耦合分析方法,仿真中考虑变压器内部金属结构件对绕组热点温度的影响,利用变压器空载试验和负载试验确定变压器内部总损耗,基于有限体积法,对变压器温度流体场进行计算,进而获取变压器绕组热点温度.绕组热点温度计算结果与预埋光纤测温系统的变压器温升试验结果相吻合,最大误差不超过3℃,验证了该方法的有效性和准确性.     

计算法获得变压器绕组温度的研究

分析了测量变压器绕组温度的各种方法,指出了热模拟法存在的问题.通过一次实际计算的数据及结果比较,证明了通过直接计算法获得的变压器绕组温度数据可靠真实.     

基于磁-结构场耦合的变压器绕组变形的因素分析

变压器绕组在短路电动力冲击作用下,受多重因素的影响,绕组的形变量发生显著变化.本文采用磁-结构场耦合的有限元仿真方法,建立变压器的三维模型,运用Ansys Maxwell计算出绕组的短路电动力体密度分布,采用顺序耦合的方法把电动力体密度耦合到Ansys Workbench中的结构场,进行绕组的静力学分析;运用相关理论分别分析温度、预紧力等变化对绕组的形变量的影响.结果表明,温度和预紧力均能影响绕组强度,温度对绕组辐向形变量影响更大,预紧力对绕组轴向形变量影响更显著,在电磁力分布较大的区域,二者的影响效果均明显增加.研究结果对变压器抗短路设计有一定参考意义.     

基于热路模型的干式变压器绕组热点温度计算

环氧浇注式干式变压器具有环保、防火防爆、免维护等优点,广泛应用于配电网中.但其封闭的结构,易导致绕组热点温度超标,对变压器绝缘寿命构成威胁,因此对环氧浇注式干式变压器绕组热点温度的预测和计算已成为国内外普遍关注的重点问题.针对SCB10-400/10型干式变压器,建立了等效热路模型,研究在自然对流和强迫对流两种不同散热方式下环氧树脂材料的导热系数和绕组绝缘层厚度对绕组热点温度的影响.研究结果表明,随着环氧树脂导热系数的增大,绕组热点温度降低并趋于稳定;强迫对流散热相比于自然对流散热,低压绕组热点温度最大降低34.48％,高压绕组热点温度最大降低24.14％;低压绕组的层间绝缘厚度减小对低压绕组的热点温度影响不大,但高压绕组的包封绝缘厚度减小可显著降低高压绕组的热点温度.     

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...     

基于反传热模型的干式变压器绕组热点温度研究

干式变压器热点温度对于指导变压器的设计运行及评估变压器的寿命有重要的意义。目前获得变压器热点温度的方法有直接测量和数值计算两种方法．直接测量获得绕组热点温度是通过在设计阶段预埋入绕组内部热电偶或采用光纤温度传感器来实现的;数值计算大多是采用有限元或有限差分方法。本文建立了高低压绕组的反传热计算模型,采用高精度的红外传感器采集高压绕组外表面温度,并通过计算,获得了低压绕组的温度分布及绕组热点温度将计算结果与IEEE绕组热点温度计算模型对比误差都在一定范围内,这为干式变压器绕组热点温度的获得提供了一种新的思路。     

500 kV充油海底电缆导体温度分布式光纤传感监测及应用

依据海南联网系统500 kV海底电缆捆绑特殊海底光缆的实际情况,通过分布式光纤传感技术结合经有限元仿真模型优化的IEC60287热路模型的方法可以监测海底电缆内部的温度分布。在实验室中搭建岸上模拟实验平台,利用中压电缆捆绑光纤的结构进行捆绑电缆岸上模拟实验。同时,将经验证的温度监测方法应用于海南联网系统500 kV海底电缆,以C相空气段为例监测捆绑电缆光单元的温度。采用有限元仿真计算电缆表面的温度,根据电缆表面的温度基于热路模型推导出对应的导体温度,得到电缆导体在实际运行过程中的温度变化。岸上模拟实验测量的导体温度与数值计算得到导体温度的误差低于1.77%, 验证了海底电缆导体温度监测方法的准确性。     

基于修正热路模型的变压器顶层油温及绕组热点温度计算方法

提出基于修正热路模型方法进行变压器顶层油温及绕组热点温度计算的方法,对变压器的传热过程进行了研究,建立了热路模型。介绍了根据不同油温进行热路参数的调整并利用调整后的热路参数进行变压器顶层油温及热点温度的计算。采用文中计算方法与国家标准计算方法,对某220 kV变压器进行计算,将计算结果与变压器的温升试验数据进行比对,表明在考虑油流粘度变化的情况下,计算结果能够反映变压器热传递的暂态过程信息。     

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。     

基于分体解耦方法的变压器温度场模拟

为快速准确计算变压器内部温度场和热点,提出一种基于油箱和散热器出入口油温互约束模型的分体解耦计算方法,通过建立单个散热器组的有限元仿真模型,得到散热器及油箱出入口油温的互约束模型,再利用该模型和Comsol软件对油箱温度场进行模拟计算。该方法在变压器温度场计算中将油箱和散热器分离,针对油箱进行仿真建模和模拟计算时,无须考虑多个散热器组的剖分问题,可避免重复性网格剖分和对变压器整体剖分时单元尺寸差异较大导致的计算精度差和难以收敛的问题,计算量和迭代次数明显减少。以S9-1600/10/0.4型变压器为算例的温度场仿真结果表明,变压器在不同负载率下的温度场、热点值等均符合相关理论分析结果,同时因考虑了散热器的对流和辐射散热作用,计算结果的准确性也得到提高。     

利用模拟热荷法计算地下电缆稳态温度场

根据电场和温度场的相似性,提出了用于计算地下电缆群稳态温度场的模拟热荷法。利用热路的方法将电缆金属套损耗和铠装层损耗归算到电缆导体。利用调和平均法对电缆导体外的多层介质进行处理,最终将电缆等效为导体和外护层的2层结构。根据换热量相等的原则,将地表空气对流换热系数等效为一定厚度的土壤。在电缆线芯和空气中用模拟热荷代替原来的线芯损耗和空气对土壤温度场的影响。然后根据镜像法,按照地表空气等温、导体等温以及外护层和土壤边界温度梯度相同列出约束方程组。利用高斯法求解方程组,求得地下电缆群稳态温度场的分布。试验和有限元仿真验证了模拟热荷法在地下电缆群稳态温度场计算中的有效性。     

A hybrid transformer model for determination of partial discharge location in transformer winding

Partial discharges are well known as a source for insulation degradation in power transformers. A hybrid transformer model is introduced to simulate the transformer winding transient response. Transformer structural data is used to determine the hybrid model parameters. Calculations of the hybrid transient model parameters are based on the parameters of the lumped parameter equivalent transformer model and electromagnetic rules. Modern computation techniques and optimizations are employed beside this model for PD location using the multi conductor transmission line model and also to analyze its propagation aimed at achieving (i) more reliable simulation results (ii) less computational time (iii) accurate results for a wide range of frequency. The simulation results on a 66 kV, 25 MVA fully interleaved winding are presented. The measurement results on this winding are employed to validate this model     

树脂绝缘干式变压器内部温度场的计算

树脂绝缘干式变压器内部局部温度过高会导致绝缘老化加速,大大降低变压器的使用寿命.以SC9系列一台低压箔绕单风道高压线绕无风道的树脂绝缘干式变压器为研究对象,建立了简化二维轴对称物理模型.利用该模型,通过ANSYS有限元软件仿真得到了干式变压器内部的稳态温度场.同时,还利用热路解析法,建立了干式变压器的等效热路模型.通过测量变压器表面周围空气的温度,分别对于式变压器内部的稳态温度场和暂态温度场进行了求解,并开发出基于Visual Basic的计算程序.     

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。     

发热缺陷下GIS内部温度分布数值分析

通过使用数值分析的方法,主要针对GIS母线存在内部导体发热故障的情况进行温度场仿真分析。分别选取水平放置的220 kV单相母线和220 kV三相共箱母线导体作为研究对象,对导体存在发热缺陷的工况进行二维温度场分析,得到了不同工况下GIS壳体温度的分布规律。本文对GIS壳体的现场红外测温工作具有一定的参考意义。     

电压互感器温度场计算研究

电压互感器是电力系统中重要的测量设备,温度是影响其测量精度的一个主要因素。为了分析电压互感器的温度场分布、提高电压互感器的散热能力,采用ANSYS软件与CFX软件进行电压互感器的温度场和流体场耦合仿真计算的方法,以10 kV电磁式电压互感器为研究对象,建立了简化的温度场仿真计算模型。通过仿真计算,在考虑空气对流散热,采用扫描剖分的条件下,获得电压互感器模型的温度分布及热点温度位置。分析了影响热点温度的因素。计算结果表明,低压顶部绕组是电压互感器温度最高的部位,是温度监测的关键;油的热导率与粘度在正常温度范围内对温度场计算影响不大,可以忽略,侧表面的对流换热系数对热点温度的影响较大。采用增加侧表面换热能力的方法,可以增强电压互感器的散热能力。