干式变压器温升的工程计算.pdf

第43卷第5期2006年5月受廷^.sDR哐RVoI43No5Moy2006浅谈干式变压器温升的工程计算罗顺祥(厂州番禺骏发电力设备有限公司,厂东厂州511400)摘要:介绍了干式变压器的温升计算的一般方法,提出了较为详细的工程计算程序。关键词:干式变压器;温升;计算中图分类号:TM402文献标识码:B文章编号:1001—8425(2006)05—0027—041前言于式变压器的温升计算j。由浸式的差异较大,因为它没有油的影响,而且各发热体之间存在相互影响的可能性不大。一般温升计算的经验公式为:T=Kq(1)式中绕组或铁心对周围环境的温升经验系数q——绕组或铁心有效表面热流密度n——经验系数由于干式变压器的结构型式的不同,铁心、绕组的相对位置的不同,经验系统的取值也不同。例如同样为树脂浇注干式变压器,对于带填料或不带填料的产品,其绕组的温升计算也不尽相同,但计算原理致。在实际进行工程计算的时候应根据干式变压器的结构进行选择计算。2原理干式变压器的损耗转换为热量,这些热量一部分由表面向周围冷却介质散发出去,另一部分则提高了变压器本身的温度;当在一定时问内,干式变压器本身温度不再升高时,变压器进入稳定状态,其最后温升为T时,则P=aSI"(2)或丁=P/aS(3)式中P_干式变压器的总损耗,W5——冷却面积,m散热系数,即干式变压器的温升为1℃时,每秒从单位面积上所发散的热量另外,假设干式变压器的损耗全部用来提高变压器本身的温度,整个过程中没有任何热量损失或发散于周围的冷却介质中,该过程为绝热过程,则有U~=CGT(4)或T=UF/CG(5)式中卜时间常数C——比热G——质量,kg假设于式变压器处于理想的稳定状态,此时干式变压器的温度升高将为最大,即温升最大,称其为稳态温升。由式(3)与式(5)可知,干式变压器的稳态温升可以等效为一条直线。由工程实践可证明,此法可行。笔者曾对一台F级绝缘树脂浇注干式变压器进行过计算,该变压器高压绕组为线绕,低压绕组为箔绕,容量为1000kVA,电压比为10_+%/。温升计算值为:,,铁心没有计算。温升试验值为:,。从两者数值比较可知,用此法计算稳态温升时,试验值为负偏差,比较可靠,有利于成本的控制。实际上,由式(1)可知干式变压器的温升是一条指数曲线,在计算干式变压器的暂态温升时,将其等效为直线是不准确的。将式(3)代入式(5),可得CG/aS(6)由此可知,干式变压器的为一固定数值,即时间常数。在此时间内,当无散热时,Ⅱ为常数,当=0时,l-t=1-t),则T=(1一e-t)+(7)式(7)表明,当1"t>I"o时,表示t时刻温升大于初始温升,故式(7)代表干式变压器的发热过程;反之,当<时,表示t时刻温升小于初始温升,式(7)代表干式变压器的冷却过程。式(7)在工程上常用来计算干式变压器的短时温升。此时可以先按理想条件下的绝热过程计算变压器的稳态温升,再计算t时间的干式变压器的短维普资讯第43卷时温升。:r=-(8=(S)“(8)式中铁心损耗,WS——铁心的有效散热面积,mq——铁心散热表面的单位热负荷,W/m注意:,因变压器铁心的结构、材料不同而有变化。十式变压器铁心的散热表面主要包括以下几个部分:(1)上铁轭顶表面积Sl=2M厶{Xl0XlO-4/Kf(9)式中S。——表面积,nl_一铁心柱中心距,mm￡.厂_铁心叠片总厚度,mmA广铁心柱有效面积,cmK厂叠片系数(2)上下铁轭旁表面积S2=2(B上l{X10XlO-4/Kf)(10)式中S厂表面积,mB。——最大片宽,mm铁心叠片总厚度,mmA铁心柱有效面积,cmK.——叠片系数(3)铁心柱裸露表面积S3=6HA(B+￡l{)×l0(11)式中S——表面积,m心柱裸露部分的总高度,mmB?——最大片宽,mm￡.;——铁心叠片总厚度,mm(4)心柱被遮盖表面积S4=6(—HA)(B+￡B)×10(12)式中S——表面积,m窗高,mm心柱裸露部分的总高度,mmB~——最大片宽,mm厂铁心叠片总厚度,mm需注意的是,以上计算中没有考虑铁心中含有气道时的情况,而在大铁心直径(大容量产品)下,往往会加气道,此时也应将气道的表面积当作散热面积参与温升计算。由于铁心被遮盖时,空气的散热条件有所变差,计算时需要乘一个小于l的系数。另外,铁心加气道时,由于气道位于铁心内部,计算时也需要乘一个小于l的系数。计算方法可参照下式:(a6/H)(13)式中——散热系数一空气气道宽度,mm空气气道高度,mm根据式(9)~式(13)可以计算出铁心有效散热面积为:S=Sl+S2+3+