發(fā)布時(shí)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(chǎng)耦合 流-固耦合　出處：《沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)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(wèn)題已成為國(guó)際電工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問(wèn)題之一。負(fù)載損耗是變壓器的主要性能參數(shù)，其包含的各個(gè)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(diǎn)溫升分析。由于變壓器在運(yùn)輸過(guò)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(fù)載損耗、冷卻特性及繞組區(qū)域溫升的準(zhǔn)確計(jì)算和分析是其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。 本文針對(duì)大容量變壓器的負(fù)載損耗中的各個(gè)損耗分量的分解問(wèn)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(wèn)題進(jìn)行了深入的理論計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）應(yīng)用三維非線性時(shí)諧場(chǎng)分析法，對(duì)變壓器漏磁場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，并且將部分計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比。指定位置漏磁場(chǎng)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值相對(duì)誤差在5%以內(nèi)，滿足工程要求，驗(yàn)證了計(jì)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(shí)諧渦流場(chǎng)計(jì)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(guò)對(duì)十八臺(tái)不同結(jié)構(gòu)形式及各極限分接運(yùn)行情況下的變壓器產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及分析，對(duì)變壓器的負(fù)載損耗計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，確定了負(fù)載損耗中各個(gè)損耗分量所占的比重，并將此計(jì)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(jì)算數(shù)學(xué)模型，準(zhǔn)確地計(jì)算出變壓器繞組中的雜散損耗。針對(duì)不同導(dǎo)線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)數(shù)值仿真得到負(fù)載損耗計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)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(jì)算精度，并應(yīng)用此方法對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行了驗(yàn)證分析。 （4）根據(jù)流體力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)及粘性流體力學(xué)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(duì)變壓器整體冷卻系統(tǒng)油流特性進(jìn)行計(jì)算與分析。通過(guò)對(duì)冷卻系統(tǒng)油流特性的分析，確定了冷卻系統(tǒng)動(dòng)力源—油泵的工作點(diǎn)，，進(jìn)而確定冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并將此計(jì)算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)用于繞組區(qū)域溫升的計(jì)算。 （5）基于電磁場(chǎng)、流場(chǎng)及溫度場(chǎng)的多場(chǎng)耦合及流—固耦合方法，建立了變壓器繞組區(qū)域溫升計(jì)算模型，分析了變壓器繞組區(qū)域溫升分布。首先，通過(guò)對(duì)變壓器電磁場(chǎng)的分析，計(jì)算出繞組區(qū)域的損耗及分布，得到繞組區(qū)域溫升計(jì)算的熱源；其次，對(duì)變壓器整體油流冷卻系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算與分析，確定冷卻系統(tǒng)的工作點(diǎn)和工作狀態(tài)，得到繞組區(qū)域溫度場(chǎng)計(jì)算的邊界條件；最后，通過(guò)對(duì)變壓器繞組區(qū)域進(jìn)行多場(chǎng)耦合及流—固耦合計(jì)算分析，得到繞組區(qū)域的溫升及分布。通過(guò)對(duì)變壓器繞組區(qū)域進(jìn)行光纖測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，修正計(jì)算方法，同時(shí)也驗(yàn)證了溫升計(jì)算方法的有效性和實(shí)用性。 （6）采用本文計(jì)算方法，對(duì)一臺(tái)特高壓、大容量的變壓器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析計(jì)算。在對(duì)變壓器負(fù)載損耗的分解計(jì)算、油流冷卻系統(tǒng)的分析和繞組區(qū)域溫升的計(jì)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(jiǎn)化了冷卻結(jié)構(gòu)，改善了變壓器繞組溫升，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品通過(guò)了實(shí)驗(yàn)考核。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM402

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1473716