考虑流体动力学的干式变压器热网络模型仿真分析

作     者：唐钊 刘轩东 陈铭 Tang Zhao;Liu Xuandong;Chen Ming

作者机构：西安交通大学电气工程学院西安710049 中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2022年第37卷第18期

页      面：4777-4787页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家电网有限公司科技项目“关键电力装备状态复合感知技术研究”(5500-201999543A-0-0-00)资助 

主　　题：干式变压器 热网络模型 流体动力学 多物理场耦合 温升计算 

摘      要：为分析干式变压器在典型过载情况下绕组的轴向温度分布和热点温度,该文提出一种考虑流体动力学的热网络模型。首先,在考虑了温度对材料损耗特性的影响下,建立了干式变压器三维磁-热-流耦合仿真模型,精确模拟了干式变压器强迫散热过程,实现了不同负载系数下干式变压器绕组的温升计算和热点温度预测,高压绕组、低压绕组最热点温度的仿真结果与出厂温升试验数据的误差分别为4.1%和9.0%。在此基础上,结合有限元模型的流体场仿真结果,对热网络模型中的对流传热热阻进行修正。结果表明,热网络模型在进行对流传热热阻修正后,高压绕组、低压绕组的最热点温度的仿真结果与出厂温升试验数据的误差分别为2.9%和10.7%,轴向温度分布规律吻合度较高。该文提出的考虑流体动力学的干式变压器热网络模型克服了传统热路模型计算精度较低的问题和有限元模型计算时间长的缺点,对干式变压器的设计和运行评估具有较好的指导作用。