本文以一臺(tái)型號為ZBW-1000/35組合式變電站為研究對象,采用理論分析、數(shù)值仿真和試驗(yàn)相結(jié)合的方法,以流體動(dòng)力學(xué)與傳熱學(xué)理論為基礎(chǔ),對箱變內(nèi)部熱源進(jìn)行溫度場仿真分析,對箱變的通風(fēng)散熱進(jìn)行優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)。主要分析的問題有以下幾個(gè)方面:（1）對組合式變電站進(jìn)行介紹,針對溫升對箱式變電站的影響進(jìn)行具體分析,計(jì)算箱式變電站內(nèi)部發(fā)熱源的損耗,主要包括變壓器的空載損耗、負(fù)載損耗、附加負(fù)載損耗、雜散損耗、引線損耗,以及低壓柜的損耗。（2）針對一臺(tái)型號為SCB10-1000/38.5/0.315干式電力變壓器,利用UG和MAGNET軟件對箔式繞組電流密度進(jìn)行了仿真計(jì)算,并依據(jù)其電流密度分布進(jìn)一步對箔式繞組的溫升進(jìn)行了計(jì)算。采用有限元方法建立干式變壓器電磁計(jì)算二維仿真模型,完成對箔式繞組額定工況下電流密度沿軸向分布的計(jì)算。在此基礎(chǔ)上建立干式變壓器三維熱-流耦合分析模型,其中將箔式繞組的端部采用分塊建模,利用ANSYS CFX軟件,將上述計(jì)算結(jié)果作為載荷加載到三維熱-流耦合分析模型中,對箔式繞組的溫度場進(jìn)行仿真分析,并與未分塊建模情況進(jìn)行了對比。（3）針對型號為ZBW-1000/35的組合式變電站,建... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

組合式變電站實(shí)物圖

第2章組合式變電站損耗理論基礎(chǔ)9栓或者通過焊接的方式連接在一起，外殼以鋼板為主，將防護(hù)油漆涂抹在表面。圖2.2組合式變電站俯視圖Fig.2.2Topviewofcombinedsubstation2.1.2箱式變電站溫升對箱變的功率、壽命等產(chǎn)生影響的主要因素為溫升。箱變主要發(fā)熱元件——變壓器在運(yùn)行過程中要產(chǎn)生損耗,這些損耗將全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃�。部分熱量讓變壓器溫度提升，剩下的熱量散發(fā)至周圍。對變壓器而言，電磁載體均為發(fā)熱體，其中，最主要的發(fā)熱體為繞組、鐵芯[44]。變壓器的壽命取決于其絕緣介質(zhì)的壽命。在正常運(yùn)行條件下,主要是溫度對絕緣介質(zhì)產(chǎn)生影響。長期的高溫會(huì)使絕緣介質(zhì)老化,逐漸喪失其耐電性能。各種絕緣介質(zhì)在某一溫度作用下都有一定的壽命。根據(jù)熱老化定律，繞組溫度每增加6℃，老化加倍，即預(yù)期壽命縮短一半。繞組的實(shí)際工作溫度等于環(huán)境溫度和溫升之和[45]。油浸式變壓器所采用的絕緣材料主要是絕緣紙和紙板,設(shè)計(jì)壽命一般為20年。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)當(dāng)絕緣介質(zhì)的壽命為二十年時(shí)，所能承受的溫度最高為98℃。這就意味著，在油浸式變壓器而言，當(dāng)溫度條件為98℃時(shí)，絕緣介質(zhì)能夠持續(xù)工作的時(shí)間為二十年。對變壓器而言，不同部位所對應(yīng)的溫度存在明顯的差異。在額定條件下運(yùn)行時(shí),各部位的溫度都不應(yīng)該超過絕緣材料所允許的最高工作溫度。所以,GB1094標(biāo)誰規(guī)定了油浸式變壓器的正常使用條件為：海撥不超過1000m,最高氣溫+40℃,最熱月平均溫度+30℃,最高年平均溫度+20℃等;規(guī)定了變壓器在連續(xù)額定容量穩(wěn)態(tài)下的溫升限值為:頂層油溫升55K(非全密封型),繞組平均溫升65K。標(biāo)淮規(guī)定的溫升限值是把變壓器周圍空氣的年平均溫度20℃作為基數(shù),是頂層油溫和繞組平均溫度對年平均20℃空氣

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文10溫度的差值。變壓器的絕緣最重要的是繞組絕緣,一般認(rèn)為,繞組最熱點(diǎn)溫度與平均溫度相差13K,所以,繞組的平均溫升限值是98-20-13=65K。變壓器在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的熱量是靠熱傳導(dǎo)、熱輻射和對流這三種形式散出的。從繞組到繞組表面,熱量靠熱傳導(dǎo)的形式散出、從繞組表面到油中,靠對流的形式散出;熱量從油箱外壁散到空氣中是靠對流和輻射這兩種形式實(shí)現(xiàn)的。油箱外壁對空氣的溫差最大,約占總溫升的60%~70%,從這點(diǎn)看,變壓器運(yùn)行的環(huán)境溫度是很重要的。現(xiàn)階段，很多箱式變電站都裝設(shè)了干式變壓器，繞組溫升最大值為100K，最熱點(diǎn)溫度比平均均值高15K,干式變壓器的正常使用條件與油變相同。但是,干式變壓器是一個(gè)比油變高得多的熱源,從干變到變電站內(nèi)的空間再到變電站外的空間,有很大的溫度梯度。一般的干式變壓器都帶有風(fēng)機(jī),可以在強(qiáng)迫風(fēng)冷的狀態(tài)下運(yùn)行,風(fēng)機(jī)使變壓器的溫度更快地散發(fā)到周圍的介質(zhì)中。這就要求箱式變電站具備更好的通風(fēng)散熱條件。要求變電站內(nèi)、外空間的溫度保持不變難以做到,但必須控制變電站對外部空氣的溫升,使之趨于最校以59~630kvA為例,為保證溫升限值而降低負(fù)荷,其相互關(guān)系如圖2.3所示。圖2.3箱式變電站溫升與負(fù)荷的關(guān)系Fig.2.3Relationshipbetweentemperatureriseandloadofbox-typesubstation2.2變壓器損耗計(jì)算2.2.1空載損耗的計(jì)算變壓器一個(gè)繞組施加額定頻率下的額定電壓，其他繞組開路時(shí)，變壓器吸收的功率定義為空載損耗�？蛰d損耗主要決定于所用的磁性鋼片，此外，和鐵心的設(shè)計(jì)和制造工藝有關(guān)。


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