變壓器使用中油浸式變壓器內流場和溫度場的數值模擬研究

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文章來源:北京創聯匯通電氣 ????? 發布時間: 2022-05-23 13:59:26
導讀:關于油浸式變壓器內流場和溫度場的數值模擬研究這個問題,是在干式變壓器中一個比較常見的問題了,那么如何解決這個問題呢,繼續閱讀,接下來進行詳細的介紹。  油浸式變壓器內流場和溫度場的數值模擬研究 1引言 變壓器在輸配電系統中起著很重要的作用,因 此其應安全、可靠地運行|【I:油

關于油浸式變壓器內流場和溫度場的數值模擬研究這個問題,是在干式變壓器中一個比較常見的問題了,那么如何解決這個問題呢,繼續閱讀,接下來進行詳細的介紹。  油浸式變壓器內流場和溫度場的數值模擬研究
1引言 變壓器在輸配電系統中起著很重要的作用,因 此其應安全、可靠地運行|【I:油浸式變壓器由于具有 散熱好、損耗低、容量大及價格低等特點,在戶外成 為主要的產品.目前電網上運行的變壓器大部分仍 是油漫式變壓器。變壓器運行時繞組和鐵心是主要 熱源,它們產生的熱量被絕緣油吸收,從而使變壓器 和油的溫度升高.其熱量通過油箱和散熱管散發到 環境中去,從而達到熱平衡。當繞組的熱點溫度過高 時.將會影響變壓器壽命.引起故障j所以.研究變壓 器的溫度場分布對變壓器的安全運行很重要。 目前.變壓器的熱設計一般是根據多年的實踐 經驗和試驗結果而設計的。由于試驗的誤差較大,測溫度場進行數值模擬,二以往的模型一般是模擬繞組 內部的溫度場.忽略了環境溫度的影響.并且很少研 究油箱內部溫度場的分布:本文中筆者利用¨.U ENT軟件模擬了穩態的油箱溫度場.然后把油箱內 的底油溫度和頂油溫度作為繞組模型的初值和邊界 條件,模擬了繞組的溫度場,從而確定了繞組熱點溫 度和位置。
2油箱熱環境的模擬2.1 油箱的幾何模型及網格劃分 本文中以容量為lOOkV.,4t的小型三相電力變壓 器為例,建立了油箱模型。模型的基本參數如下: 空截損耗:Po=540W 負載損耗:一=2 lOOW 油箱尺寸:850minx8 1 0mmx305mm 散熱管排布:雙層圓管,共20組,尺=1 25ram。 用gambit建立了油箱的三維實體模型,采用 Tgrid混合形網格劃分油箱.采用Cooper方式劃分 散熱管,網格總數為807 282個,生成的網格如圖l 所示。2_2邊界條件 變壓器油箱的換熱綜合了導熱、對流、輻射換熱 過程,是復合換熱過程:本文中模擬的是小型油浸式 變壓器,其對流換熱只考慮自然對流。由于油箱的幾 何形狀比較規則.自然對流換熱系數h采取均值.對 計算結果影響不大。^由下式得到㈦:2.3計算結果分析 本文中模擬了變壓器在同一負載不同環境溫度 下.油箱溫度場及流場的分布:同一環境溫度不同負載下的油箱溫度場及流場的分布:圖2和圖3為額 定負載下變壓器油箱內油流的溫度場及流場:繞組、鐵心及油流之間的溫度 梯度很明顯,其中繞組的溫度分布很均勻.溫度梯度 不明顯.溫升也較大.這與銅的導熱系數與油的對流 換熱系數相比較大有關。所以當繞組溫升較高時,會 引起絕緣油的老化。從流場分布圖可以看出.自然油循環在浮生力 作用下,從油箱底部流至油箱頂部,進入肋片流至油 箱底部,如此循環:項層油流速****,且形成渦流,增 強了換熱。 當環境溫度一定時(300K).頂層油溫度和熱點 溫度隨著負載的增大而升高.如圖4所示.兩者呈現 某種線性關系,因此,可以從頂層油溫度推斷出熱點 溫度,從而為預測熱點溫度找到一種簡便的方法., 當負載一定時.頂層油溫、熱點溫度隨著環境溫 度的增加而升高,如表2所示??梢姯h境溫度對熱點 溫升有一定的影響.
3.3計算結果及分析 由變壓器油箱模型可以得到繞組的熱點值,但 不能確定其位置j繞組模型可以展現出繞組周圍油 流的溫度場和速度場,從而確定了熱點的位置。圖 6~圖8為負載為額定時繞組溫度場及**熱點位置。, 從圖6~圖8可以看出.**熱點的位置位于低壓 繞組頂部98%的位置。,本文中模擬了不同負載下繞 組的溫度場,**熱點位置都在繞組頂部98%左右: 由于低壓繞組靠近鐵心,且單位熱負荷大于高壓繞 組.所以散熱相對于高壓繞組差.熱點應該在低壓繞 組附近。由于繞組頂部的油;I盎lL條件優于繞組通道,故 熱點應該在低于繞組頂部的位置.:由此可看出,數值 模擬符合實際情況。境溫度過高時應該附加一定的;令卻條件.確保熱點 不超過其規定的范圍,以免引發故障。同樣地,當環境溫度一定時,不同負載下頂層油溫及熱點溫度的  變化趨勢也相似.當超截運行時.溫度變化的幅度較 大,所以變壓器在超載運行時也應采取保護措施。 由于頂層油溫和熱點溫升的變化成規律性.因 此可以通過頂層油溫預測熱點溫度.為熱點預報提 供了一種新的思路。 繞組模型可以較準確地確定熱點的位置.從而 為測量熱點溫度提供了依據,并且模擬的結果符合 實際情況.因此.也驗證了FLUENT軟件模擬流場 的準確性.5問題與局限性 由于模型的建立是在假設和簡化的基礎上,模 擬的結果較實際有一定的誤差:變壓器內部熱源和熱過程隨運行條件的變化.具有許多不確定性.這也 是造成誤差的另一個原因。 FT.I_JENT軟件只能針對某一特定的模型在一定 的幾何條件和邊界條件下模擬,不具有普遍性意義。 北京創聯匯通電氣設備有限公司是一家專業從事配電變壓器制化設計、制造、營銷及售后服務為一體的綜合性電力服務企業,現擁有六大關聯公司(山東省創聯匯通電氣有限公司、河南創聯匯通電氣有限公司、陜西創聯匯通電氣設備有限公司、四川省創聯匯通電氣設備有限公司、新疆創聯匯通電氣有限公司、湖南省創聯匯通電氣有限公司)。公司總部位于北京市房山區良鄉長虹西路1698號。公司主要生產有干式變壓器、油浸式變壓器、箱式變電站、高低壓開關柜、特種變壓器和其他最新研發產品。如果您對我們的產品感興趣,請聯系我們,我們會用最優質的產品和最誠摯的服務贏得您的滿意!

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