油浸式变压器绕组热点预测及光纤测温

论文摘要

变压器绕组最热点温度是变压器安全、经济运行和使用寿命的主要决定因素。因为绕组最热点绝缘结构因过热而导致的老化有可能发展成为整个变压器的损坏。所以变压器制造厂家和运行部门都急切需要监测变压器热点温度，为此IEEE标准C57.12.00-2000要求能够确定热点的温度和位置。准确的监测热点温度的最直接和准确的办法是直接测量热点温度。直接测量热点温度需要首先通过计算的方法预测出热点的位置，也就是需要准确的计算出整个绕组的温度场分布。本文研究的重点是在原有的温度场计算软件的基础上进一步的完善计算模型，得出更准确的温度场分布，从而准确的预测热点的位置，在此基础上形成一整套的光纤测温工艺流程。原有的变压器温度场计算软件在处理涡流损耗值时，均是采用近似的方法，这种处理方法可能导致最后计算出来的温度场与实际有一定的误差。本文中提出一种准确计算涡流损耗的解析算法，得到准确的绕组涡流损耗分布。此外，本文还进一步的研究了绕组内部导热模型和边界流体水力模型，通过耦合这两个模型进一步提高计算精度。从而准确的计算绕组温度场，预测绕组的热点位置。在准确预测热点的基础上，本文提出带光纤测温温升试验流程，形成一整套成熟的光纤温升试验方案。试验得到的平均温升值及热点温度值和通过温度场计算软件计算得到的预报结果吻合良好，这表明预报热点的温度场计算软件的可靠性；同时也间接证明了本次试验确定的热点位置的误差在工程允许范围之内。所以在温升试验时使用光纤探头测量绕组最热点温度是可行的。所获得的经验对今后采用光纤测温探头进行在线监测绕组热点温度具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1-1 课题的研究背景和意义
• 1-1-1 本课题研究背景
• 1-1-2 本课题研究意义
• §1-2 国内、外研究概况
• 1-2-1 变压器绕组热点预报的国内外研究现状
• 1-2-2 变压器光纤测温技术的国内外研究现 状
• §1-3 本课题的研究特点及主要内容
• 1-3-1 本课题的研究特点
• 1-3-2 本课题的主要研究内容
• 第二章 变压器损耗计算
• §2-1 变压器损耗计算概述
• §2-2 变压器负载损的计算
• 2-2-1 电阻损耗的计算
• 2-2-2 绕组引线及杂散损耗计算
• §2-3 涡流损耗计算
• 2-3-1 变压器漏磁产生的原因
• 2-3-2 原有温度场计算软件涡流损耗的计算方 法
• §2-4 变压器涡流损耗的解析算法
• 2-4-1 绕组绕组漏磁场的解析解
• 2-4-2 绕组涡流损耗的解析解
• 2-4-3 计算过程及收敛性判断
• 2-4-4 程序实现
• 第三章 油浸式变压器绕组温度场的计算
• §3-1 油浸式带导向饼式绕组结构及物理模型假 设
• 3-1-1 自冷变压器带导向饼式绕组结构
• 3-1-2 物理模型假设
• §3-2 边界水力模型的建立
• 3-2-1 物理模型假设
• 3-2-2 油流分布的计算
• 3-2-3 边界对流换热系数的确定
• §3-3 绕组内部导热模型的建立
• 3-3-1 内部热源分布
• 3-3-2 控制方程
• 3-3-3 控制方程的求解
• §3-4 边界水力模型和绕组导热模型的耦合
• 第四章 变压器绕组热点光纤测温
• §4-1 光纤测温方法的分类
• §4-2 光纤测温的原理
• §4-3 光纤测温的优点
• 4-3-1 计算法
• 4-3-2 热模拟法
• 4-3-3 光纤测温法
• §4-4 光纤测温的一些技术要求及解决措施
• 第五章 带光纤温升试验
• §5-1 光纤测温探头及光纤测温系统的安装
• 5-1-1 在饼式绕组中安装光纤测温探头
• 5-1-2 在圆筒式式绕组中安装光纤测温探头
• 5-1-3 在绕组引线中安装光纤测温探头（选择）
• 5-1-4 油箱壁结合板及贯通器和内外光纤的安装
• §5-2 带光纤变压器温升试验
• §5-3 光纤变压器温升试验数据及误差分析
• 5-3-1 试验数据及最终结果
• 5-3-2 结果分析
• 5-3-3 结果说明
• 第六章 结论
• §6-1 结论
• §6-2 工作展望
• 参考文献
• 附录 A
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果