张志霄[1]2000年在《自然油循环电力变压器线圈冷却结构换热性能研究》文中提出油浸式变压器具有散热好、损耗低、容量大、价格低等特点。目前电网上运行的电力变压器大部分为油浸式变压器，其中80%以上是采用自然油循环的冷却方式。自然油循环变压器线圈中设置导向板是现在普遍采用的一种冷却结构。但关于其对线圈热特性的影响认识不足。 分别对自然油循环变压器线圈水平油隙尺寸、线圈中有无导向设置、导向区个数以及油流方向等多种因素对线圈温升分布，特别是对热点温升的影响规律进行了试验研究和数值模拟。 油浸自冷、风冷变压器线圈缩小水平油道的尺寸，使油循环流量减少，线圈换热情况变差，因而线圈的平均温升、线圈铜油温差和油平均温升均高于较大尺寸油道的相应值。在线圈中设置导向结构，有效地消除了线圈中的油流死角，从整体上改善了线圈表面的对流换热，使各线饼得到较充分的冷却，从而使线圈的平均温升、平均铜油温差比无导向时降低，且线圈平均温升下降幅度与线圈内的导向区个数的增多成正比。平均油温升也呈下降趋势。 热点的位置并不位于最端部线饼。热点温升与导向区数、水平油道尺寸等因素之间存在复杂的变化规律。水平油道减小，导向区个数增多，热点位置相应向线圈的端部移动。水平流道中的自然对流效应不可忽略，且其影响非常复杂。 线圈端部导向区内油流自外侧垂直油道向内侧垂直油道流动时，端部线饼比相反方向的油流流动时温升约低10%～20%。同时，线圈最热点温度也比油流方向相反方向时降低，其位置则相应向线圈下部移动。 导向区个数不变时，减少端部导向区内水平油道数可改善该区域内的换热条件，降低该区内最热线饼的温升。但线圈的平均温升和平均铜油温差增大。 增大线圈的发热中心与冷却中心的高度差，循环驱动力增大，流经线圈的循环油流量相应增大，线圈的各项温升值均呈下降趋势。 河北工业大学硕士研究生学位论文一 油浸自冷、风冷变压器线圈设置导向结构有利于降低线圈的平均温升。但线圈最热点温升却受一个线圈中导向区间数、每个导向区线饼数、油流方向、水平油道尺寸和外部冷却条件等多种因素的影响。线圈的水平冷却油隙尺寸。油流方向、外部冷却条件，以及导向区设胃的个数和各导向区内线饼的数目等 必对油流动阻力、油温度，进而对油粘度及循环油流量都将产生综合影响，并与。热点温升之间存在非常复杂的内在联系。因此，设置导向区时要全面考虑这些因素，以得到较理想的冷却条件。
韩鹏[2]2005年在《大型自然油循环导向冷却结构变压器温度场计算研究》文中进行了进一步梳理油浸式变压器具有散热好、损耗低、容量大、价格低等特点。目前电网上运行的电力变压器大部分为油浸式变压器。其中80%以上的油浸式变压器采用自然油循环冷却方式。为了解决变压器的“噪音扰民”问题和“油流带电”问题,在大型变压器上也开始采用自然油循环冷却方式。采用自然油循环冷却方式的直接后果是铜油温差加大,变压器的热问题更加突出。目前国内外对大型自然油循环冷却方式变压器的热性能的研究还比较少,急需建立一套方便有效的预测最热点温度和位置的方法。 本文建立了一种能够计算大型自然油循环导向冷却结构变压器线圈温度场的方法。此方法简便、有效,用该方法编写的程序具有通用性强,使用方便等特点。 本文建立了传热与流动数学模型,完成了大型自然油循环导向冷却方式变压器的油流分布和绕组温度场计算。为变压器的设计和监控提供可靠的参数依据,进而为改善变压器结构设计提供帮助。其中,把油流分布简化为一维管网流动,并采用牛顿——拉普森法对其进行求解。根据变压器的特点,温度场的控制方程采用二维圆柱坐标下的导热微分方程。采用有限差分法对其进行求解。最终找到最热点的温度和位置。 本文用VC++和MATLAB语言编写的计算机源程序可以完成上述计算,最终确定出线圈中最热点的温度和位置。本程序适用于大型自然油循环导向冷却结构的变压器。对于导向区间个数,每区中油道个数,线饼和油道的几何尺寸没有特别的限制,可任意变化。本计算方法是针对每一柱线圈进行计算的,对变压器具有几柱线圈没有要求。 编写了可以直接被变压器厂家使用的计算软件。此软件使用方便,并具有强大的数据后处理功能。最终计算结果可以为用户分析变压器热性能提供方便可靠的依据。 计算结果用变压器平均油温升试验数据进行验证,吻合良好,可以满足工程使用需要。
孙旭东[3]2003年在《自然油循环电力变压器内部流动与传热分析》文中进行了进一步梳理自然油循环的冷却方式不仅广泛应用于电力网中的中小型电力变压器，也会在在大型电力变压器低负荷和低环境温度时应用。 本文对于自然油循环变压器线饼温升的计算方法提出了新的意见。得到了较为适合的垂直油道、水平油道自然对流换热特性数经验关联式，并据此得到了自然油循环变压器垂直油道和水平油道线饼表面温降和油流温升的计算方法。同时，也对前面几位研究人员的线饼温升计算方法进行了必要的说明。 在此基础上，我们编制了计算自然油导向冷却的具有饼式线圈变压器流场和温度场的FORTRAN程序，程序可以对总油流量，进入各相、各油道的油流量，各线圈内的油流分布，变压器的油平均温升，油的时间常数，各线圈的平均线油温升，各线圈内的油温分布以及各线圈的稳态温度场、暂态温度场进行定量模拟，具有较强的实用价值。同时，我们用origin软件画出了相应的温度分布的计算曲线和云图。 数值模拟对变压器所配冷却器台数、每柱线圈数、各线圈导向区间数、每区内水平油道数以及线饼、油道的几何尺寸没有特别的限制。此外，该数值模拟对冷却器分两侧(长轴的两端)和集中一侧布置两种情况均可适用。
冯斌[4]2006年在《油浸式变压器换热性能研究》文中认为油浸式变压器具有散热好、损耗低、容量大、价格低等特点。目前电网上运行的电力变压器大部分为油浸式变压器，其中80％以上是采用自然油循环的冷却方式。目前国内油浸式变压器普遍采用线圈中设置导汕板的冷却结构。随着信息化社会的到来，社会生活对电力的依赖程度大大提高，对供电设备的质量要求也比过去严格。原来使用辅机(泵、风机)进行强制换热的大型变压器越来越多的使用ONAN(油浸自冷)的冷却方式。变压器厂现在普遍应用的油浸式变压器温升工程计算方法不能很好的与实际温升相符合，有时偏离很大，并且不能应用于高燃点油变压器的温升计算。如何改进油浸式变压器的冷却结构，是国内外变压器行业面临的一个迫切问题。本课题立足于工程实践应用，根据传热学基本原理和经典试验换热准则，通过对变压器发热、冷却原理进行分析和研究，提出了一套计算变压器平均油温升、顶油温升、绕组温升、铁心温升和最热点溫升的计算方法，分析了海拔高度、太阳辐射及线圈导向结构、无导向结构、散热器中心高度等对变压器温升的影响。该计算方法适用于自然油循环变压器自然风冷却和吹风冷却的情况，以及冷却流体为常规变压器油和高燃点油的情况。经试验验证，计算结果与试验数据实测值相符合，解决了以往工程计算变压器温升方法与实际不相符合的问题，使变压器在满足国家标准的前提下，降低了材料成本，提高材料利用率。
杨蓓[5]2007年在《大型自然油导向冷却结构变压器非稳态温度场计算方法及变压器寿命问题的研究》文中研究表明油浸式变压器具有散热好、损耗低、容量大、价格低等特点。目前电网上运行的电力变压器大部分为油浸式变压器。其中80%以上的油浸式变压器采用自然油循环冷却方式。为了解决变压器的“噪音扰民”问题和“油流带电”问题，在大型变压器上也开始采用自然油循环冷却方式。采用自然油循环冷却方式的直接后果是铜油温差加大，变压器的热问题更加突出。电力变压器是电力系统中的重要设备，它对电力系统的运行稳定性有重要的影响，而且其容量越大，热问题越突出。本文建立了传热与流动数学模型，完成了大型自然油循环导向冷却方式变压器的油流分布和绕组非稳态温度场计算。为变压器的设计和监控提供可靠的参数依据，进而为改善变压器结构设计提供帮助。其中，把油流分布简化为一维管网流动，并采用牛顿——拉普森法对其进行求解。根据变压器的特点，温度场的控制方程采用二维圆柱坐标下的导热微分方程。本文对变压器顶层油温升的计算根据最新提出的油浸式电力变压器负载导则，考虑了稳态和暂态温升。采用了最新规定的油指数、绕阻指数等值，使计算更加准确。本文编写了计算大型自然油循环导向冷却方式变压器温度场和变压器的寿命及负载计算的综合软件。适用于大型自然油循环导向冷却结构的变压器。对于导向区间个数，每区中油道个数，线饼和油道的几何尺寸没有特别的限制，可任意变化。本计算方法是针对每一柱线圈进行计算的，对变压器具有几柱线圈没有要求。对给定的负载周期图，计算热点温度和相对老化值。正常周期负载和急救周期负载时，给定时间段和初始连续负载，可计算相应时间段的负载值。从一定意义上讲，本文的计算方法可以指导变压器的结构设计、提高变压器的热设计水平，这对变压器的可靠运行、提高变压器的使用寿命、改善变压器运行状况、减少事故的发生都有积极意义，从而带来显著的社会效益和经济效益。
杨增军[6]2004年在《片式散热器自然油循环变压器温升研究》文中进行了进一步梳理油浸式变压器具有散热好、损耗低、容量大、价格低等特点。目前电网上运行的电力变压器大部分为油浸式变压器，其中80％以上是采用自然油循环的冷却方式。 由于节能、环保、避免油流带电的需要，原来使用辅机(泵、风机)进行强制换热的大型变压器上越来越多的使用ONAN的冷却方式。变压器厂现在普遍应用的油浸变压器温升工程计算方法不能很好的与实际的温升相符合，有时偏离很大，并且不能应用于高燃点油变压器的温升计算。 本课题立足于工程实际应用，根据传热学基本原理和经典试验换热准则式，通过对变压器发热冷却原理进行分析和研究，提出了一套计算变压器平均油温升、顶油温升、绕组温升、铁芯温升和最热点温升的计算方法并编制了计算软件，对影响变压器温升的因素进行了分析。该算法适用于自然油循环变压器自然风冷却和吹风冷却的情况以及冷却流体为常规变压器油或高燃点油的情况。计算结果应用试验数据进行了验证，与实测值吻合良好。
苏丽娜[7]2006年在《大型自然油循环导向结构变压器自然风冷却和强风冷却温升计算研究》文中研究表明油浸式变压器具有散热好、损耗低、容量大、价格低等特点。目前电网上运行的电力变压器大部分为油浸式变压器。其中80%以上的油浸式变压器采用自然油循环冷却方式。为了解决变压器的“噪音扰民”问题和“油流带电”问题,在大型变压器上也开始采用自然油循环冷却方式。 自然油循环变压器较以往强油循环变压器铜油温差加大,热问题就更加突出。而变压器厂现在普遍采用的油浸式变压器温升工程计算方法不能很好的与实际的温升相符合,有时偏离很大。 本文立足于工程实际应用,根据传热学基本原理和经典试验换热准则式,通过对变压器发热冷却原理进行分析和研究,建立了一套能够计算大型自然油循环导向结构变压器平均油温升、顶油温升、绕组温升的计算方法,并对影响变压器温升的主要因素(如总损耗、散热器位置、线饼辐向尺寸、线饼表面热流密度)进行了分析。该算法适用于自然油循环导向结构变压器自然风冷却和强风冷却的情况。 本算法在计算平均油温升时,基于散热器的结构特点及其换热原理,考虑了散热器尺寸参数,如散热器中心距、片数、组数、片宽、片厚等对散热效果的影响;通过理论分析自然风冷却和强风冷却的不同换热特点,不仅在选用经典试验换热准则式时有所区别,而且进一步考虑了强风冷却时风扇对加强换热的影响;这两种冷却方式的主要区别在于空气侧换热,因此也考虑了对流和辐射不同程度的影响。计算平均绕组温升时,由于导向结构的特点,本文分析了水平和垂直油道中油流速的不同,考虑了导向区数、各导向区油道数、平均水平油道高度等与油流速的计算关系。 根据此算法编写了可以直接被变压器厂家使用的通用计算软件。此软件使用方便,并具有便捷的数据存取功能。计算结果用试验数据进行验证,吻合良好,可以满足工程使用需要。
周爱东[8]2013年在《超高压电力变压器绕组热点温升的解析与在线监测》文中提出随着电力工业飞速发展，对变压器的要求不断提高，变压器单台容量不断增加。变压器绕组热点温升是衡量变压器绕组设计优劣的一个重要指标。本论文针对超高压电力变压器在运行中的实际工况，结合实际工程的超高压电力变压器及换流变压器的具体结构的典型部位，归纳和抽象出符合实际的温升计算所需的三维模型。利用商业计算软件对实体模型进行计算，并对模型计算结果进行详细的分析。本文重点研究超高压电力变压器在设计时对内部散热结构的设计优化布置；调查研究了当前市场上所使用的变压器绕组热点温升在线监测装置的相关情况，利用市场上的现有在线监测装置对实际工程中的一台电力变压器产品的典型部位进行了实际测量，此典型绕组结构部位的热点温升值在之前已经建模计算并得到了计算结果，比较此部位的建模计算数值结果和实际测量之间的差异，查找并分析造成此差异的原因，核查并确保测试方法和线路的正确性，修正所建模型的参数及输入材料属性的参数，使得模型计算结果与实测值之间具有一致性，并把此建模和计算方法归纳总结并上升为标准，用以指导超高压电力变压器的绝缘结构和散热特性的优化设计。
牛鹏[9]2016年在《大型自然油循环导向结构变压器过负载非稳态温度场响应的研究》文中研究说明当前国家电网所应用的变压器绝大部分为油浸式变压器,油浸式变压器具有散热效果好、损耗量低、容量较大、而且价格还很低廉的特点。油浸式变压器主要有强迫油循环和自然油循环两种方式,但是由于强迫油循环存在着“噪音扰民”和“油流带电”的问题,所以近年来大型变压器也开始逐渐的由强迫油流变压器转变为自然油流变压器。但是采用自然油浸式变压器所导致的结果就是铜油的温差增大了,这也就使得变压器的热问题显得更加的突出。本文针对本课题利用传热学知识和流体力学知识建立了相应的数学模型和物理模型,完成了对大型自然油循环导向结构变压器过负载非稳态温度场的计算。为变压器生产厂家对于变压器的设计和实现“电网一体化”便于对变压器联网监测提供了参数数据;同时也对变压器结构设计的改善提供了帮助。其中,本文对于油流量的求解采用了系统总阻力与浮升力相平衡的方法,又根据油流的外部换热情况确定均油温升。本文编写了大型自然油流导向变压器过负载非稳态温度场计算软件,软件界面友好、美观,界面参数称谓与工程界面一直,便于相关工程技术人员掌握。为了验证本计算软件所得结果的正确性,分别与最新的变压器负载导则和试验进行了验证。验证结果表明:软件所建立的物理模型和数学模型是可靠的,结果与实际情况可以很好地吻合,而且满足工程精度要求。经软件对自冷式和风冷式变压器温度场计算结果研究发现:自然油流导向变压器不论是在风冷还是自冷的情况下,在过负载非稳态过程中,绕组响应较为迅速,而油流响应较为滞后;绕组起始温度上升很快,迅速的达到了平衡,温度上升幅度后期很小,而油流在滞后绕组一段时间后才开始迅速上升,最终也达到平衡。
李孟励[10]2010年在《基于BP神经网络的变压器绕组热点温度预测方法研究》文中进行了进一步梳理电力变压器是电网中最重要和最关键的设备之一,保障电力变压器运行的可靠性对整个电网的安全可靠运行具有重要意义。大部分变压器的寿命终结是因为其丧失了应有的绝缘能力,而影响绝缘能力的主要因素之一是变压器运行时绕组的温度。变压器绕组最热区域达到的温度即绕组热点温度,是影响负载能力和绕组绝缘寿命的重要因素,也是变压器绕组设计优劣的一个重要指标。因此监测变压器绕组热点温度对估计变压器寿命、确保系统的安全可靠运行、提高运行的经济效益有重要的意义。本文在总结国内外热点温度研究成果的基础上,分析了油浸式变压器发热及散热机理,搭建了测温试验平台研究变压器内部温度分布,并根据试验所得的各特征参量采用人工神经网络对变压器绕组热点温度进行预测,主要工作如下:①通过对变压器内部散热过程及其机理的研究,找出了影响变压器内温度分布的主要因素有环境条件、负载电流大小和油的循环冷却方式,在此基础上推导出了变压器主要组成部分即绕组、铁心、变压器油的升温和降温特性方程,并得到了升温和降温的特性曲线。②结合变压器绕组温度分布特征和变压器内部温度测量的实际要求,搭建了油浸式变压器的测温试验平台,对自然油循环自然空气冷却(ONAN)形式下的变压器内部温度进行了试验研究。试验结果表明:变压器绕组沿其高度方向上的温度分布是非线性的,变压器绕组热点温度出现在沿绕组高度方向约5/6处。③在系统分析变压器内部发热过程和温度分布规律的基础上,结合热电类比方法和IEEE推荐的热点温升模型提出了基于热电类比的变压器绕组热点温度计算仿真模型;将仿真模型预测值、IEEE推荐模型值和实际测量值进行对比的结果表明:在欠负载和额定负载情况下变压器顶层油温和绕组热点温度都较IEEE推荐模型值更接近于实测温度值,在过负载和变化负载情况下亦都能较好地预测变压器温度。④采用BP神经网络对电力变压器绕组热点温度进行建模预测,并着重就其网络的选定、学习样本的建立、输入方式选择以及算法的改进等问题展开研究,建立了基于Levenberg-Marquardt算法的改进BP神经网络。预测结果表明:改进的三层BP神经网络能够较好地实现变压器绕组热点温度预测。
参考文献：
[1]. 自然油循环电力变压器线圈冷却结构换热性能研究[D]. 张志霄. 河北工业大学. 2000
[2]. 大型自然油循环导向冷却结构变压器温度场计算研究[D]. 韩鹏. 河北工业大学. 2005
[3]. 自然油循环电力变压器内部流动与传热分析[D]. 孙旭东. 河北工业大学. 2003
[4]. 油浸式变压器换热性能研究[D]. 冯斌. 哈尔滨理工大学. 2006
[5]. 大型自然油导向冷却结构变压器非稳态温度场计算方法及变压器寿命问题的研究[D]. 杨蓓. 河北工业大学. 2007
[6]. 片式散热器自然油循环变压器温升研究[D]. 杨增军. 河北工业大学. 2004
[7]. 大型自然油循环导向结构变压器自然风冷却和强风冷却温升计算研究[D]. 苏丽娜. 河北工业大学. 2006
[8]. 超高压电力变压器绕组热点温升的解析与在线监测[D]. 周爱东. 华北电力大学. 2013
[9]. 大型自然油循环导向结构变压器过负载非稳态温度场响应的研究[D]. 牛鹏. 河北工业大学. 2016
[10]. 基于BP神经网络的变压器绕组热点温度预测方法研究[D]. 李孟励. 重庆大学. 2010