冷却方式和冷却结构对非包封干式变压器流场和温度场的影响研究.pdf

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1、第47卷第2期Vol.47No.22010年2月TRANSFORMERFebruary2010冷却方式和冷却结构对非包封干式变压器流场和温度场的影响研究刘海琴，王秀春（河北工业大学南院能源与环境工程学院，天津300132）摘要：建立了干式变压器温度场和流场的物理模型，利用FLUENT软件计算和分析了物理模型的温度场分布情况。关键词：干式变压器；温升；冷却结构；冷却方式＋中图分类号：TM401．1文献标识码：B文章编号：1001－8425（2010）02－0019－05ResearchonInfluenceofCooling-DownMethodandCoo

2、lingStructuretoFlowandTemperatureFieldsofNon-EncapsulatedDry-TypeTransformerLIUHai蛳qin,WANGXiu蛳chun（HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300132,China）Abstract：Thephysicalmodelsoftemperatureandflowfieldsofdry-typetransformerarees-tablished.Thetemperaturefielddistributionofthephysical

3、modelsiscalculatedandana-lyzedwithFLUENTsoftware.Keywords：Dry-typetransformer；Temperaturerise；Coolingstructure；Cooling-downmethod底部风机向上吹力和顶部风机向上抽力的相互作用1前言下向上运行，从而带走绕组产生的热量。由于干式变压器可深入负载中心，近年来得到2.2冷却结构快速的发展，而用户对其安全可靠性的要求也越来根据对流散热理论，当绕组表面附近的空气处越高。变压器的温升特别是热点温升对变压器的安于层流状态时，绕组表面局部散热效率与

4、绕组表面全可靠运行至关重要。因此，必须使变压器在额定负热边界层厚度成反比，而热边界层的厚度又与流经载时各部分的温度不超过绝缘材料的允许值。本文绕组表面空气的主流流速成反比，所以绕组表面局中笔者针对目前国内干式变压器制造企业在变压器部散热效率随绕组表面的空气的主流流速的提高而设计中的冷却结构和冷却方式对温升的影响进行了提高。当绕组表面的空气处于湍流状态时，绕组表面研究。局部散热效率要高于层流状态时绕组表面局部散热效率，并且基本与流经绕组表面的空气主流流速无2冷却方式和冷却结构简介关。因此，绕组表面的流速要尽可能的大，绕组尽可2.1冷却方式能多的表面气流处于湍

5、流状态，这样绕组的散热效目前干式变压器的冷却方式有空气自冷和强迫果最好，变压器超铭牌运行能力最大。而在实际应用风冷两种。强迫风冷方式根据风机安装的不同形式中由于变压器所在的系统要求的超铭牌容量运行能分为底吹方式、顶抽方式和底吹顶抽方式。力有限，过高的要求风速意义不大，而且风机的噪声干式变压器进行强迫风冷时，较有效的方式是随风速的增大而快速增加，因此不能满足用户对噪底吹顶抽方式，即冷空气在经过绕组表面时将绕组声限定的要求。所以，笔者尝试采用油浸式变压器中产生的热量吸收，吸收了热量的热空气在浮升力及的方法，在垂直气道内增设挡板，研究挡板的位置对20第47卷温升

6、的影响。笔者通过大量的数值模拟并根据变压器的特殊流体区域顶部风机出风口结构，将挡板的位置总结为以下五种冷却结构：（1）挡板在绕组的顶端。（2）挡板距绕组顶端1/3处。铁心高压绕组（3）挡板在最大水平气道的上端。（4）最大水平气道的下端加挡板。（5）在低压绕组外侧同时加绝缘筒和挡板。绝缘筒低压绕组3计算模型及传热分析3.1计算模型底部风机进风口本文中笔者以ZTSFG-2800/6干式电力变压器端圈为研究对象，用FLUENT软件模拟计算时假设变压空气入口器绕组三相对称，计算时取变压器的一相做为求解区域，并且每一个绕组沿轴向对称，即温度t=t(r,z,图1单相变

7、压器绕组二维物理模型φ)，与φ无关，这样可以将三维的温度场分布转化为Fig.1Two-dimensionalphysicalmodelofsingle-二维温度场计算。由于绕组中径向位置相同时等高phasetransformerwinding度各点的热交换条件不存在太大的差别，即可忽略网格划分对分析结果的影响较大，网格划分越圆周方向的微小的温度变化。通过该假定可以简化精细，分析结果误差就越小，但越精细的网格计算速计算过程的复杂性，并且对计算结果的精度不会产度越慢。对于容量较大的干式变压器，相应的结构尺生太大的影响。寸也较大。因此，一定要控制好网格划分，太粗

8、会导在建立简化模型的过程中，笔者对固体模型下致结果误差较大，太细又