变压器使用中油浸式变压器内流场和温度场的数值模拟研究

关于油浸式变压器内流场和温度场的数值模拟研究这个问题，是在干式变压器中一个比较常见的问题了，那么如何解决这个问题呢，继续阅读，接下来进行详细的介绍。 　油浸式变压器内流场和温度场的数值模拟研究
1引言 变压器在输配电系统中起着很重要的作用，因 此其应安全、可靠地运行|【I：油浸式变压器由于具有 散热好、损耗低、容量大及价格低等特点，在户外成 为主要的产品．目前电网上运行的变压器大部分仍 是油漫式变压器。变压器运行时绕组和铁心是主要 热源，它们产生的热量被绝缘油吸收，从而使变压器 和油的温度升高．其热量通过油箱和散热管散发到 环境中去，从而达到热平衡。当绕组的热点温度过高 时．将会影响变压器寿命．引起故障j所以．研究变压 器的温度场分布对变压器的安全运行很重要。 目前．变压器的热设计一般是根据多年的实践 经验和试验结果而设计的。由于试验的误差较大，测温度场进行数值模拟，二以往的模型一般是模拟绕组 内部的温度场．忽略了环境温度的影响．并且很少研 究油箱内部温度场的分布：本文中笔者利用¨．U ENT软件模拟了稳态的油箱温度场．然后把油箱内 的底油温度和顶油温度作为绕组模型的初值和边界 条件，模拟了绕组的温度场，从而确定了绕组热点温 度和位置。
2油箱热环境的模拟2．1 油箱的几何模型及网格划分 本文中以容量为lOOkV．,4t的小型三相电力变压 器为例，建立了油箱模型。模型的基本参数如下： 空截损耗：Po=540W 负载损耗：一=2 lOOW 油箱尺寸：850minx8 1 0mmx305mm 散热管排布：双层圆管，共20组，尺=1 25ram。 用gambit建立了油箱的三维实体模型，采用 Tgrid混合形网格划分油箱．采用Cooper方式划分 散热管，网格总数为807 282个，生成的网格如图l 所示。2_2边界条件 变压器油箱的换热综合了导热、对流、辐射换热 过程，是复合换热过程：本文中模拟的是小型油浸式 变压器，其对流换热只考虑自然对流。由于油箱的几 何形状比较规则．自然对流换热系数h采取均值．对 计算结果影响不大。^由下式得到㈦：2．3计算结果分析 本文中模拟了变压器在同一负载不同环境温度 下．油箱温度场及流场的分布：同一环境温度不同负载下的油箱温度场及流场的分布：图2和图3为额 定负载下变压器油箱内油流的温度场及流场：绕组、铁心及油流之间的温度 梯度很明显，其中绕组的温度分布很均匀．温度梯度 不明显．温升也较大．这与铜的导热系数与油的对流 换热系数相比较大有关。所以当绕组温升较高时，会 引起绝缘油的老化。从流场分布图可以看出．自然油循环在浮生力 作用下，从油箱底部流至油箱顶部，进入肋片流至油 箱底部，如此循环：项层油流速****，且形成涡流，增 强了换热。 当环境温度一定时(300K)．顶层油温度和热点 温度随着负载的增大而升高．如图4所示．两者呈现 某种线性关系，因此，可以从顶层油温度推断出热点 温度，从而为预测热点温度找到一种简便的方法．， 当负载一定时．顶层油温、热点温度随着环境温 度的增加而升高，如表2所示。可见环境温度对热点 温升有一定的影响．
3．3计算结果及分析 由变压器油箱模型可以得到绕组的热点值，但 不能确定其位置j绕组模型可以展现出绕组周围油 流的温度场和速度场，从而确定了热点的位置。图 6～图8为负载为额定时绕组温度场及**热点位置。， 从图6～图8可以看出．**热点的位置位于低压 绕组顶部98％的位置。，本文中模拟了不同负载下绕 组的温度场，**热点位置都在绕组顶部98％左右： 由于低压绕组靠近铁心，且单位热负荷大于高压绕 组．所以散热相对于高压绕组差．热点应该在低压绕 组附近。由于绕组顶部的油；I盎lL条件优于绕组通道，故 热点应该在低于绕组顶部的位置．：由此可看出，数值 模拟符合实际情况。境温度过高时应该附加一定的；令却条件．确保热点 不超过其规定的范围，以免引发故障。同样地，当环境温度一定时，不同负载下顶层油温及热点温度的 　变化趋势也相似．当超截运行时．温度变化的幅度较 大，所以变压器在超载运行时也应采取保护措施。 由于顶层油温和热点温升的变化成规律性．因 此可以通过顶层油温预测热点温度．为热点预报提 供了一种新的思路。 绕组模型可以较准确地确定热点的位置．从而 为测量热点温度提供了依据，并且模拟的结果符合 实际情况．因此．也验证了FLUENT软件模拟流场 的准确性．5问题与局限性 由于模型的建立是在假设和简化的基础上，模 拟的结果较实际有一定的误差：变压器内部热源和热过程随运行条件的变化．具有许多不确定性．这也 是造成误差的另一个原因。 FT．I_JENT软件只能针对某一特定的模型在一定 的几何条件和边界条件下模拟，不具有普遍性意义。 北京创联汇通电气设备有限公司是一家专业从事配电变压器制化设计、制造、营销及售后服务为一体的综合性电力服务企业，现拥有六大关联公司（山东省创联汇通电气有限公司、河南创联汇通电气有限公司、陕西创联汇通电气设备有限公司、四川省创联汇通电气设备有限公司、新疆创联汇通电气有限公司、湖南省创联汇通电气有限公司）。公司总部位于北京市房山区良乡长虹西路1698号。公司主要生产有干式变压器、油浸式变压器、箱式变电站、高低压开关柜、特种变压器和其他最新研发产品。如果您对我们的产品感兴趣，请联系我们，我们会用最优质的产品和最诚挚的服务赢得您的满意！