本文關(guān)鍵詞：牽引變壓器內(nèi)部溫升試驗與仿真研究

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【摘要】：牽引變壓器作為電氣化鐵路供電系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一,其性能的優(yōu)劣對電氣化鐵路的運營有著決定性的影響。由于牽引變壓器平均負載率很低,但對短時過載能力要求很高,負荷具有明顯的沖擊性,因此牽引變壓器繞組熱點溫升規(guī)律和絕緣老化規(guī)律有別于電力變壓器,準(zhǔn)確計算出繞組熱點溫度和老化速率有助于保證使用壽命的同時減小容量,發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。本文根據(jù)牽引變壓器的結(jié)構(gòu)特點和負荷特性建立牽引變壓器溫升試驗平臺和對應(yīng)的數(shù)值計算模型,研究了穩(wěn)態(tài)時、階躍負荷下和連續(xù)沖擊負荷下變壓器內(nèi)部溫度場與油流場分布特性和變化規(guī)律,分析了散熱器位置和導(dǎo)向油道對繞組熱點溫度的影響,并建立DQY-31500/220牽引變壓器數(shù)值計算模型,探究了典型負荷曲線下繞組熱點溫升規(guī)律和絕緣老化規(guī)律。論文針對負荷狀態(tài)對變壓器溫度場與油流場的影響展開研究,首先研制了一套牽引變壓器溫升試驗系統(tǒng),測量了不同負荷下變壓器內(nèi)部溫度的分布特性和變化規(guī)律以及散熱器油流平均速度,并通過調(diào)節(jié)油泵閥門大小改變油流循環(huán)速度,研究油流循環(huán)速度對繞組熱點溫升的影響。然后根據(jù)試驗系統(tǒng)建立對應(yīng)的數(shù)值計算模型,求解牽引變壓器溫度場與油流場分布,將仿真值與實驗結(jié)果對比,驗證仿真模型,并研究了穩(wěn)態(tài)時、階躍負荷下和連續(xù)沖擊負荷下繞組熱點溫度、繞組均溫、散熱器進出口油溫、頂層油溫和平均油溫變化規(guī)律,分析了穩(wěn)態(tài)時和階躍負荷下繞組熱點溫度和油流速度的關(guān)聯(lián)性,探究了沖擊負荷之前的溫度場與油流場對沖擊負荷作用時的繞組熱點溫度的影響,為優(yōu)化變壓器結(jié)構(gòu),降低繞組熱點溫度,研究了繞組中心與散熱器中心相對位置和擋板對繞組熱點溫度的影響。最后基于有限體積法構(gòu)建DQY-31500/220牽引變壓器仿真模型,研究其在典型負荷曲線下的繞組熱點溫升規(guī)律和絕緣老化規(guī)律,計算了在此典型負荷曲線下的日均壽命損失。
【關(guān)鍵詞】：牽引變壓器 溫升試驗 數(shù)值計算 溫度場 油流場 熱點溫度
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U224.22
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 課題的研究背景和意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 直接測量法現(xiàn)狀12
• 1.2.2 熱路法研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 數(shù)值計算法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的研究內(nèi)容14-15
• 第2章 牽引變壓器溫升試驗15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 牽引變壓器溫升試驗平臺搭建15-19
• 2.2.1 牽引變壓器溫升試驗平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計15-18
• 2.2.2 牽引變壓器傳感器安裝18-19
• 2.3 試驗步驟19-20
• 2.4 試驗結(jié)果20-26
• 2.4.1 穩(wěn)態(tài)時溫升試驗結(jié)果20-21
• 2.4.2 階躍狀態(tài)時溫升試驗結(jié)果21-22
• 2.4.3 連續(xù)沖擊負荷下溫升試驗結(jié)果22-24
• 2.4.4 繞組縱向高度溫度曲線24-25
• 2.4.5 油流速度對繞組溫度的影響25-26
• 2.5 小結(jié)26-27
• 第3章 牽引變壓器數(shù)值計算模型驗證27-38
• 3.1 引言27
• 3.2 變壓器的散熱方式27-30
• 3.3 流體流動方式30
• 3.4 固液耦合傳熱數(shù)值計算30-31
• 3.5 自然油循環(huán)理論31-32
• 3.6 牽引變壓器數(shù)值計算模型建模32-34
• 3.7 邊界條件設(shè)置34
• 3.8 數(shù)值計算模型驗證34-37
• 3.8.1 溫度場與油流場分布云圖34-36
• 3.8.2 繞組熱點溫度驗證36-37
• 3.9 小結(jié)37-38
• 第4章 牽引變壓器溫度場與油流場研究38-52
• 4.1 引言38
• 4.2 穩(wěn)態(tài)時變壓器溫度場與油流場研究38-41
• 4.2.1 繞組溫升分析38-39
• 4.2.2 散熱器進出油口溫度分析39
• 4.2.3 頂層油溫與平均油溫分析39-40
• 4.2.4 內(nèi)部最大油流速度40-41
• 4.2.5 繞組熱點溫度與油流速度關(guān)聯(lián)研究41
• 4.3 階躍負荷下變壓器溫度場與油流場研究41-44
• 4.3.1 繞組溫升分析41-42
• 4.3.2 散熱器進出油口溫度分析42-43
• 4.3.3 頂層油溫與平均油溫分析43
• 4.3.4 繞組熱點溫度與油流速度關(guān)聯(lián)性研究43-44
• 4.4 連續(xù)沖擊負荷下變壓器溫度場與油流場研究44-47
• 4.4.1 繞組溫升分析45
• 4.4.2 散熱器進出油口溫度分析45-46
• 4.4.3 頂層油溫與平均油溫分析46-47
• 4.5 沖擊負荷時繞組溫升影響因素研究47
• 4.6 牽引變壓器結(jié)構(gòu)優(yōu)化47-49
• 4.6.1 散熱器高度對熱點溫度的影響47-48
• 4.6.2 導(dǎo)向油道對熱點溫度的影響48-49
• 4.7 熱點溫度計算與壽命預(yù)測49-51
• 4.8 小結(jié)51-52
• 結(jié)論與展望52-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果59

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3 本報記者 倪e，

本文編號：803365