摘要：准确的强油导向结构变压器绕组温度分布计算及热点定位,有助于提升变压器工作性能,延长使用寿命。该文首先根据传热学基本原理,以绕组线饼中单匝导体为基本单元进行传热分析,并构建了由热流量、传导及对流热阻等参数关联组成的热网络传热模型;然后基于该模型计算线饼中局部导体温度,实现绕组热点的定位评估;最后与计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真结果进行了对比验证及案例分析。研究结果表明:应用所提方法计算的变压器绕组区域线饼中的导体温度与CFD仿真结果基本一致;部分线饼温度计算的相对误差为4.64%~7.32%,整体计算的平均绝对误差为0.97℃,相关系数均高于0.95,验证了模型的正确性与有效性;通过所建模型可计算变压器绕组温度的主要分布及热点的具体位置,能为变压器绕组区域散热设计提供定量分析和指导。此外,所提方法通过编程化解析计算绕组温度分布,相比于CFD数小时的数值仿真,可节约99%以上的计算时间,大幅度提升了绕组温升计算效率。

摘要：为探究不同几何结构的车载牵引变压器绕组内各径向油道的流量分布,基于量纲分析方法提出结合雷诺数和曲折式绕组几何参数的流量比例关联式。重点加入内外侧轴向油道宽度之比β,更准确预测不同几何结构变压器绕组内的油流分布,为变压器内部热点评估与定位奠定理论基础。基于计算流体力学数值仿真技术,对所构建关联式的准确性进行验证,结果表明,绝对误差小于油流总体积的0.7%。针对绕组底部的油流停滞及逆转区,研究β参数对绕组区域油流分布均匀度和冷却油反向流动的影响:β取值在1.4~1.5范围时油流分布均匀程度最好且不易发生逆转。研究结果为工业生产中车载牵引变压器的设计与制造提供理论依据。

摘要：为了准确求出油浸式变压器过负载运行下的温升变化规律及关键性热参数,提出了一种基于顶层油温升的变压器过负载计算模型。该方法基于流体阻力特性建立全局油路动量模型,针对绕组、油流及散热器间的耦合传热问题,应用能量守恒建立描述场域温度分布的控制方程;同时,建立三维数值模型与实验测试平台对比验证本文所述模型;最后,利用双对数线性回归模型对IEEE导则模型中的非线性热参数油指数进行校正。研究结果表明:应用论文所提变压器温升计算方法可根据其设计参数求出任意过负载运行时的顶层油温升上限及变化规律;论文模型计算结果与CFD软件计算结果基本一致,顶层油温升与底层油温升平均相对误差分别为3.61%和3.28%,与实验测试结果相比,顶层油温升平均相对误差为3.43%,验证了所提模型的准确性与有效性;对过负载下的油指数进行修正,其精度较IEEE参考值提升了2.627%。论文研究可为变压器过负载计算提供参考。

摘要：目前,随着电力负荷的增长,变压器时常面临着过负载运行的情况。为了研究其过负载运行时绕组平均温度梯度的变化规律,该文提出了一种过负载下变压器稳态温升计算模型。该方法基于流体阻力特性建立全局油路动量模型。针对绕组、油流及散热器间的耦合传热问题,应用能量守恒建立描述场域温度分布的控制方程。同时,建立三维数值模型与实验测试平台对比验证该文所述模型。研究结果表明:应用该文所提变压器温升计算方法可根据其设计参数求出任意过负载运行时的绕组平均温度梯度及其变化规律;该文模型计算结果与CFD软件计算结果基本一致,二者平均相对误差为3.35%,与实验测试结果相比,平均相对误差为5.37%,验证了该文模型的准确性与有效性。

摘要：利用列车风冷却的干式车载牵引变压器具有质轻、安全性高等优越性,能够助力高速动车组能效的进一步提升,但空气的高速湍流使得其热特性更为特殊与复杂。为实现干式车载牵引变压器热特性的快速准确计算,该文基于热电类比原理构建考虑风道空气热含量的专用热网络模型结构;考虑到湍流状态下风道努塞尔数的沿程变化,借助计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法进行全范围的参数扫描,提出湍流局部努塞尔数的新关联式,实现环空风道对流热阻的准确计算。热网络模型所得绕组温升计算值与仿真值和平台实验结果基本一致,尤其是能够精确获取热点位置及其温度。相比于CFD方法,热网络模型在计算资源和时间消耗上具有优势,为干式车载牵引变压器的在线监测、寿命评估及优化设计提供更为高效的技术手段。