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基于底层油温的油浸式变压器热点估计方法研究

江淘莎  
【摘要】: 电力变压器是电力系统中最重要的设备之一,其寿命与变压器内部绝缘变化具有紧密联系。变压器热点温度即变压器内绝缘区域达到的最高点温度值,是影响绕组绝缘寿命的最重要原因,也是变压器负载值的最主要限制因素。因此,热点温度监测或估计对变压器的过载控制以及寿命评估具有重要意义。本文在查阅大量文献基础上,通过变压器内部温场分析计算以及试验变压器温升试验研究,对变压器热点温度估计方法进行研究。论文的主要工作有: 首先,通过对变压器热量产生和发散而表现出的温升特性的研究,分析了变压器内部损耗产生的机理,以及变压器空载损耗和负载损耗对绕组热点温度影响。通过推导变压器主要组成部分即绕组、铁芯、变压器油的升温和降温特性方程,给出了变压器绕组、铁芯、变压器油的升温和降温特性曲线,得到了变压器热点温度值应出现在变压器绕组之上的结论。 其次,结合传热学的热电类比理论以及变压器内部的温度分布特征,通过比较几种现有的热点热路模型及其不足之处,选择了变压器底层油温作为变压器热点计算的特征温度值,提出了基于变压器底层油温估计油浸式变压器热点温度的方法。为了验证该模型的准确性,将其计算结果分别与国家标准推荐计算法的结果以及基于顶层油温的热路模型计算法的结果进行了对比,验证了本文中提出的模型能够得到更好的计算精度。 第三,为验证模型有效性,设计了一个单相温升用试验变压器,搭建了测量平台,实现了对变压器内部温度的测量。文中的数据均采自热电偶的测量结果,为了验证该测温方法的精确性,在测温系统中加入了光纤温度传感器与热电偶测量值进行对比,发现热电偶的测量结果能够满足本文的要求。 最后,为了更好的研究热点的特征,利用变压器温升试验数据,对变压器短路温升试验中内部温度分布特性进行研究,发现热点位置具有稳定性,且热点区域温度分布具有波动性,运用传热学的对流换热理论对此现象做出了分析。


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