非包封干式变压器绕组温度场软件计算

摘要

与油浸式变压器相比，干式变压器具有其无可比拟的优点。例如，干式变压器的损耗低，安全性比姣高，防火性也比较好。因此，近些年来得到了广泛的应用。但是，干式变压器也有其自身不可避免的一些缺点。干式变压器的冷却介质一般为空气，与油的换热特性相比，空气的换热特性较差，所以干式变压器的线圈产生的热量就不易散发出去，这样就会导致线圈的温度升高。当线圈的温度上升到一定值时，就会使得它的绝缘层丧失绝缘性能，从而导致变压器损坏。因此，能否准确计算出变压器线圈的温度场，进而算出线圈的平均温度以及最热点温度具有非常重要的意义。本文先计算出气道内流体的速度场分布，以求得线圈的边界条件,再计算线圈的温度场分布。
　　为了方便计算，本文作了如下假设：假定变压器的线圈是三相对称的，并且每个线圈沿轴向也是对称的。这样就可以将线圈三维的速度场、温度场简化为二维的速度场、温度场。通过该假设就简化了整个计算过程的复杂程度。
　　本课题所研究的内容，大体可分为两大部分：速度场计算和温度场计算。
　　本文应用Simpler算法，通过计算机语言编写程序来计算气道内流体的速度场。在求解过程中，关键问题是网格的划分。如果采用常规网格，动量方程的离散形式就可能无法检测出不合理的压力场。为了解决这一问题，本课题计算速度场时采用了交叉网格系统。
　　计算出速度场后，依据速度场计算线圈的边界条件，进而计算线圈的温度场。温度场的求解步骤如下：损耗的计算，设置边界条件，内热源及导热系数的计算，区域离散系数的计算，TDMA法求解温度场。求解出温度场后，我们就可计算出线圈的平均温度、最热点温度，可以为干式变压器在热设计方面的改进提供依据。
　　本课题计算得到的速度场与Fluent模拟的结果基本吻合，误差在允许范围之内。得到的温度场与试验值基本吻合，误差在5％之内。因此，本文所研究的方法对干式变压器温度场的求解可起到一定的指导作用。

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符号说明

第一章 绪论

§1-1 研究背景及意义

§1-2 当前研究概况

§1-3 研究干式变压器线饼温升的意义

§1-4 本课题所研究的内容及其特点

§1-5 本章小结

第二章 干式变压器简介及其传热分析

§2-1 干式变压器简介

§2-2 干式变压器的发热

§2-3 干式变压器的散热

§2-4 本章小结

第三章 非包封干式变压器气道内气流分布计算

§3-1 饼式干式变压器线圈结构简图

§3-2 气流分布数值计算

§3-3 内、外线圈气道内的气流分布计算

§3-4 运行结果分析

§3-5 本章小结

第四章 变压器的损耗计算

§4-1 干式变压器空载损耗的计算

§4-2 干式变压器直流电阻损耗的计算

§4-3 线饼涡流损耗的计算

§4-4 负载损耗的计算

§4-5 本章小结

第五章 边界条件设置

§5-1 对流换热系数计算

§5-2 冷却介质温度计算

§5-3 本章小结

第六章 干式变压器温度场计算软件

§6-1 控制方程

§6-2 导热系数的计算

§6-3 热源分布

§6-4 方程的离散化

§6-5 计算步骤

§6-6 线饼温度场的计算软件的简介

§6-7 计算结果及其整理分析

§6-8 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢