PDF《干式变压器绕组温升计算方法分析》

干式变压器绕组温升计算方法分析 第1页共8页 干式变压器绕组温升计算方法分析 傅华强

2003 1 发热与散热的平衡―绕组的稳定温升 绕组上的损耗功率是绕组温升的热源,这是比较好算的.

而绕组的散热则 是一个比较复杂的问题.在绕组内部热量通过传导的方式传到绕组的表面,在 表面则通过对流和幅射的方式传到外界环境中去.当绕组的发热与散热达到 平衡时,就是绕组的稳定温升. 绕组的散热是一个复杂过程.影响绕组散热的主要因素:绕组温度;

绝缘 层厚;

绕组外包绝缘厚:绕组外包绝缘材料的散热性能;

散热气道的宽度和 长度;

气流速度;

铁芯和相邻绕组散热的影响等.因而绕组温升计算随其所 用绝缘材料和结构的不同而不同.

2 绕组温升计算的数学模型 绕组的稳定温升一般用一个简化的公式进行计算,不同的结构和绝缘材料 的绕组所用系数是不同的.公式运用的温度范围也是有限定的.如: τ= K Q X Q = W/S S =∑ αi Si 式中:τ―绕组温升;

K―系数;

X―与散热效果有关的系数,散热越好 X 的值越小;

Q― 绕组的单位热负荷 W/m2 W―参考温度下的绕组损耗功率 W S― 等效散热面 m2 Si― 绕组散热面 m2 αi― 散热系数 2.1 不同结构型式的变压器所用的计算公式是不同的. 2.2 干式变压器的散热主要是对流和幅射完成的,非包封变压器的传导温升 干式变压器绕组温升计算方法分析 第2页共8页 所占比例很小,因而有些计算公式将层绝缘与外绝缘造成的传导引起的温升 计算省略了,有些公式还要加上传导引起的温升,如西欧树脂绝缘干式变压 器的计算公式. 2.3 黑体面的热量幅射与绝对温度的

4 次方成比例的,在一个不大的温度段, 对流和幅射对散热的综合影响造成的温升式中系数 X―与散热效果有关的系 数,散热越好 X 的值越小.如油浸变压器层式绕组温升 X 值取 0.8, 而强迫油循 环时 X 取0.7,饼式绕组 X 取0.6.一般干式变压器 X 值取 0.8,当温升在 80K 左右时,由于温度高时散热效率高,在一些计算公式中 X 取0.75,因而当温 升在 100―125K 时,X 的取值应该再小些. 2.4 当温升范围较大时,用一个计算公式会首尾不能兼顾,需要用两个以上 的公式,它们的 X 值不同,即斜率不同.实际上是由几条直线组成的近似曲 线. 2.5 绕组的单位热负荷 Q 是指在无遮盖的单位散热面上的功率(W/m2 ),有 气道的散热面,则要确定气道的散热系数. 2.6 如果计算所得温升离参考温度很远, 由于计算所用绕组损耗功率离实际功 率差得太大而误差很大,则应调整计算绕组损耗功率所用的参考温度.

3 确定数学模型的工厂方法 最实用的确定数学模型的方法是通过典型变压器的温升试验.无气道绕 组的温升是最基本的,如绕在厚绝缘筒上的外线圈.线圈外部的面积大小就 是有效散热面,先算出热负荷 Q 值,由试验所得温升与 Q 值在双对数座标纸 上打点,最少要有

3 个试验数据,即可在对数坐标纸上连成一条合理的直线, 从这条直线上确定公式的两个系数 K 和X. τ= K Q X τ1 K = ―――― Q1 X Lgτ2 - Lgτ1 Lgτ2/τ1 X Lg Q2 - Lg Q1 Lg Q2/Q1 式中: 干式变压器绕组温升计算方法分析 第3页共8页 τ1,τ2――取直线上两产品的温升 Q1,Q2――相应的单位热负荷 τ――所求产品的温升 Q――所求产品的单位热负荷 确定内线圈和有气道面的等效散热面,先要确定气道的散热系数.算出热 负荷 Q 值,由试验所得温升与 Q 值在双对数座标纸上打点,最少要有