OFAF型变压器绕组进口冷却油流量算法研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leongiggs
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油浸式变压器作为输配电的基础设备,被广泛应用在工业、交通、社区等领域。准确获知变压器内部热点温度以及热点位置至关重要,因为引起变压器老化甚至损坏退役的重要原因之一就是其内部热点温度过高。变压器实验难以获得其内部的热点温度,而热点温度计算准确与否则与绕组进口冷却油流量计算是否准确息息相关。随着油浸式变压器的单机容量不断提高,过去变压器设计时所采用的绕组进口流量经验计算式不再适用,因为籍此计算得到的绕组温度分布和热点温度与实际往往偏差较大。因此,研究变压器绕组进口冷却油流量的计算方法,对于获取绕组内部实际的油流分布及温度分布,从而合理改进其冷却通道结构,降低变压器热点温度具有重要意义。为此,本文针对强制油冷却方式(OFAF)变压器开展了以下研究:首先,针对一台某实际型号的OFAF冷却方式变压器绕组区域搭建了CFD三维数值仿真平台。基于数值计算获得的大量数据,结合相关的部分试验实测结果,得到该OFAF冷却方式变压器不同负载下低、中、高压绕组各自的进口冷却油流量分配规律。运用传热学能量守恒原理,对OFAF冷却方式变压器整体进行能量传递分析,结合冷却油泵的实际流量参数,对本文得到的绕组进口流量分配结果进行了检验,最大总流量相对误差为3.28%。并进一步针对准确进口流量下低压绕组内温度分布和油流分布计算结果,提出了两点低压绕组冷却通道改进方向。其次,对此型号OFAF冷却方式变压器数值模拟结果进行拟合处理,推导出该变压器各绕组进口流量和热点温度预测公式,实现变负载下各绕组进口流量及其对应的热点温度的快速获取。另外,通过对比低压绕组区域二维数值模拟和三维数值模拟温升结果,发现二维数值模拟亦可反映绕组内部的温度变化趋势,故而绕组冷却通道改进使用二维数值模拟较为快速地进行,并通过对比确定了低压绕组最佳的挡油板结构改进方案,结果表明:改进挡油板结构后使得低压绕组的热点温度降低6.37K。最后,为提高OFAF冷却方式变压器的设计效率,基于上述计算分析结果,结合散热器的数值计算结果,对国家标准GB/T1094.7-2008推荐的变压器温度计算准则进行改进。开发了一款集OFAF冷却方式变压器各绕组流量分配计算,变压器温升计算,散热器、风机、泵快速选型等功能的可视化软件。使用另外两台型号OFAF冷却方式的变压器试验结果对该软件进行验证,结果表明该计算软件对OFAF冷却方式变压器具备较高的适用性。
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