基于Fluent油流模型的油浸式变压器绕组温升计算.pdf

《基于Fluent油流模型的油浸式变压器绕组温升计算.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第47卷第4期Vol.47No.42010年4月TRANSFORMERApril2010基于Fluent油流模型的油浸式变压器绕组温升计算1，21111井永腾，李岩，孙昕，李洪奎，余小辉（1.沈阳工业大学输变电技术研究所，辽宁沈阳110870；2.特变电工沈阳变压器集团有限公司，辽宁沈阳110025）摘要：给出了计算变压器绕组区域导线和油温升分布的方法，并针对一台实际变压器给出了计算结果。关键词：电力变压器；温升；油流分布＋中图分类号：TM401．1文献标识码：B文章编号：1001－8425（2010）04－0009－04

2、CalculationofWindingTemperatureRiseinOil-ImmersedTransformerBasedonFluentOilFlowModel1,21111JINGYong蛳teng,LIYan,SUNXin,LIHong蛳kui,YUXiao-hui（1.ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110870,China；2.TBEAShenyangTransformerGroupCo.,Ltd.,Shenyang110025,China）Abstract：

3、Themethodtocalculatepartialwindingconductorandoiltemperaturerisedistribu-tionoftransformerispresented.Thecalculationresultsofatransformeraregiven.Keywords：Powertransformer；Temperaturerise；Oilflowdistribution2绕组冷却结构简介1引言电力变压器是电力传输中较重要的电气设备之电力变压器在运行时，作为电力变压器电路和一，其可靠

4、性对于电力系统的安全运行是非常重要磁路的主要组成部分，即绕组和结构件是主要热源。的。当电力变压器绕组温升超出国标规定限值时，油因为这些部件伴随电磁能量转换会产生损耗，这些浸纸绝缘在80℃～140℃范围内，热点温度每升高6K损耗又全部转化成热量。绕组中的损耗约占总损耗绝缘老化率将增加一倍。温升过高会使绝缘材料提的80%左右，所以绕组是电力变压器内部的主要热前老化从而降低绝缘性能，缩短使用寿命，进而影响源。电力变压器绕组区域通常采用的冷却油道结构[2-3]电力变压器的效率和正常运行。因此，定量地准确计如图1所示。算变压器的温升

5、分布并以此为基础进行变压器设计油浸式电力变压器绕组结构中的冷却油道包括是非常必要的。然而，由于变压器绕组等部件以及油由绕组与围屏之间形成的垂直油道和绕组线饼、绝流温升的计算是一个多学科问题，且变压器的结构缘垫块间形成的水平油道两种。由于设计了导向挡较复杂，影响传热的因素较多，因此对电力变压器内板用来交替闭塞内外垂直油道，可以假定由此形成[1]部各点温升的计算是困难的。了各区内的油流分布不受其他区的影响而独立存为此，笔者以有限元方法、流体力学及计算传热在，并且避免了“死油区”的形成。在高、低压绕组区学为基础，以AutoCAD

6、、Gambit、ANSYS及Fluent通的油道中，油从下部流入，在入口侧垂直油道内反复[4]用软件为工具，给出了油浸式电力变压器绕组及油分流，经过水平油道后再反复汇流到达出口。流温升的计算模型和方法，针对一台实际变压器，计3计算与分析算了在不同冷却介质和冷却方式下绕组各点温升、温度场和冷却介质的流场以及温度、流速的分布。3.1计算模型10第47卷由AutoCAD绘制的，应用ANSYS及Gambit建立了变压器油流-温升模型，并对其进行了网格剖分。油流出3.3边界条件铁心水平油道（1）入口油温的确定。油流从绕组底部进入绕组

7、，曲折流经绕组内各挡板个线饼油道后从其顶部流出。进入绕组底部的油流垂直油道挡板低压绕组高压绕组温度Tin，即入口油温。流出绕组的油流温度为Tout，线饼即出口油温。除了现场运行的电力变压器可以通过围屏电力变压器进口油温测量得到该数值外，在其他情况下此数值是一个未知量。其值与电力变压器的损耗值和外部冷却系统的冷却性能有关。图3给出了油浸式电力变压器油和绕组温度随高度的近似变化关系示意图。油流入图1油浸式电力变压器绕组结构Fig.1Windingstructureofoil-immersedpowerHToTctransfor

8、merTout笔者对一台240MVA油浸式变压器绕组的温升、绕组区域温度场和变压器油的流场以及温度、流速的分布进行了计算与分析。由于绕组沿轴向对称，这样可以将实际三维的温度场分布近似用二维温度场计算。由于绕组在圆周方向上温度变化比较小，所Tin以二维场计算可以满足工程要求。简化后的二维计算模型如图2所示