考虑流体动力学的干式变压器热网络模型仿真分析.pdfVIP

2022 年 9 月 电 工 技 术 学 报 Vol.37 No. 18 第 37 卷第 18 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Sep. 2022 DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210675 考虑流体动力学的干式变压器 热网络模型仿真分析 1,2 1 1 唐 钊 刘轩东 陈 铭 （1. 西安交通大学电气工程学院 西安 710049 2. 中铁第一勘察设计院集团有限公司 西安 710043 ） 摘要 为分析干式变压器在典型过载情况下绕组的轴向温度分布和热点温度，该文提出一种 考虑流体动力学的热网络模型。首先，在考虑了温度对材料损耗特性的影响下，建立了干式变压 器三维磁-热-流耦合仿真模型，精确模拟了干式变压器强迫散热过程，实现了不同负载系数下干 式变压器绕组的温升计算和热点温度预测，高压绕组、低压绕组最热点温度的仿真结果与出厂温 升试验数据的误差分别为 4.1%和 9.0% 。在此基础上，结合有限元模型的流体场仿真结果，对热 网络模型中的对流传热热阻进行修正。结果表明，热网络模型在进行对流传热热阻修正后，高压 绕组、低压绕组的最热点温度的仿真结果与出厂温升试验数据的误差分别为2.9%和 10.7%，轴向 温度分布规律吻合度较高。该文提出的考虑流体动力学的干式变压器热网络模型克服了传统热路 模型计算精度较低的问题和有限元模型计算时间长的缺点，对干式变压器的设计和运行评估具有 较好的指导作用。 关键词：干式变压器 热网络模型 流体动力学 多物理场耦合 温升计算 中图分类号：TM412 Simulation Analysis of Dry-Type Transformer Thermal Network Model Considering Fluid Dynamics Tang Zhao1,2 Liu Xuandong 1 Chen Ming 1 （1. School of Electric Engineering Xi’an Jiaotong University Xi’an 710049 China 2. China Railway First Survey and Design Institute Group Co. Ltd Xi’an 710043 China ） Abstract In order to analyze the axial temperature distribution and hot spot temperature of the windings of dry-type transformers under typical overload conditions, this paper proposes a thermal network model that considers fluid dynamics. First of all, considering the influence of temperature on material loss characteristics, a dry-type transformer three-dimensional magnetic-heat-fluid coupling simulation model was established. Accordingly, the forced heat dissipation process of dry-