發(fā)布時間：2018-01-29 15:17

  本文關(guān)鍵詞： 損耗分解 油流冷卻系統(tǒng) 繞組溫升 多場耦合 流-固耦合　出處：《沈陽工業(yè)大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，我國生產(chǎn)的超高壓、特高壓大型電力變壓器的額定容量不斷增加，變壓器的損耗和溫升問題已成為國際電工領(lǐng)域的研究熱點問題之一。負載損耗是變壓器的主要性能參數(shù)，其包含的各個損耗分量作為變壓器溫升研究中的熱源，其大小及分布直接影響變壓器的熱點溫升分析。由于變壓器在運輸過程中體積受到一定的限制，大型變壓器單位損耗大且散熱困難，負載損耗、冷卻特性及繞組區(qū)域溫升的準確計算和分析是其設(shè)計的關(guān)鍵問題。 本文針對大容量變壓器的負載損耗中的各個損耗分量的分解問題、油流冷卻系統(tǒng)的固有特性及工作狀態(tài)、繞組區(qū)域溫升問題進行了深入的理論計算分析與實驗研究。主要研究內(nèi)容如下： （1）應(yīng)用三維非線性時諧場分析法，對變壓器漏磁場進行了計算，并且將部分計算結(jié)果與實測值進行對比。指定位置漏磁場計算結(jié)果與實驗值相對誤差在5%以內(nèi)，滿足工程要求，驗證了計算方法的有效性。 （2）建立了考慮材料各向異性及不同屏蔽結(jié)構(gòu)形式的大容量變壓器三維有限元時諧渦流場計算分析模型，分析了變壓器金屬結(jié)構(gòu)件中損耗及分布，通過對十八臺不同結(jié)構(gòu)形式及各極限分接運行情況下的變壓器產(chǎn)品進行實驗及分析，對變壓器的負載損耗計算和實驗結(jié)果進行了對比分析，確定了負載損耗中各個損耗分量所占的比重，并將此計算方法應(yīng)用于新產(chǎn)品的研發(fā)。 （3）基于權(quán)重系數(shù)方法建立了變壓器繞組雜散損耗計算數(shù)學模型，準確地計算出變壓器繞組中的雜散損耗。針對不同導線結(jié)構(gòu)進行了實驗，并且對數(shù)值仿真得到負載損耗計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行了對比分析，確定了此方法中的權(quán)重系數(shù)，提高了繞組雜散損耗的計算精度，并應(yīng)用此方法對新產(chǎn)品進行了驗證分析。 （4）根據(jù)流體力學、流體動力學及粘性流體力學理論，提出了FVM—FLIC耦合方法，分析了變壓器冷卻系統(tǒng)油流特性，確定冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)。建立大容量變壓器流體域的數(shù)值分析模型，對變壓器整體冷卻系統(tǒng)油流特性進行計算與分析。通過對冷卻系統(tǒng)油流特性的分析，確定了冷卻系統(tǒng)動力源—油泵的工作點，，進而確定冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并將此計算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)用于繞組區(qū)域溫升的計算。 （5）基于電磁場、流場及溫度場的多場耦合及流—固耦合方法，建立了變壓器繞組區(qū)域溫升計算模型，分析了變壓器繞組區(qū)域溫升分布。首先，通過對變壓器電磁場的分析，計算出繞組區(qū)域的損耗及分布，得到繞組區(qū)域溫升計算的熱源；其次，對變壓器整體油流冷卻系統(tǒng)進行計算與分析，確定冷卻系統(tǒng)的工作點和工作狀態(tài)，得到繞組區(qū)域溫度場計算的邊界條件；最后，通過對變壓器繞組區(qū)域進行多場耦合及流—固耦合計算分析，得到繞組區(qū)域的溫升及分布。通過對變壓器繞組區(qū)域進行光纖測溫實驗，并將計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比分析，修正計算方法，同時也驗證了溫升計算方法的有效性和實用性。 （6）采用本文計算方法，對一臺特高壓、大容量的變壓器進行優(yōu)化設(shè)計及分析計算。在對變壓器負載損耗的分解計算、油流冷卻系統(tǒng)的分析和繞組區(qū)域溫升的計算分析基礎(chǔ)上，提出了改善繞組區(qū)域損耗分布的方法，建立了一套高效、節(jié)能的變壓器油流冷卻系統(tǒng)，簡化了冷卻結(jié)構(gòu)，改善了變壓器繞組溫升，設(shè)計的產(chǎn)品通過了實驗考核。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM402

【參考文獻】

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本文編號：1473716