油浸风冷变压器温度场的数值模拟.pdfVIP

第40卷 第 5期 刃淤 N20o0.53 2003压 5俏 7浮刁N 百F 2占A/FR VM0a1.4y0 油浸风冷变压器温度场的数值模拟 丛龙飞’，冯恩民了，郊振岩’，董根华2，赵良云2 (1.大连理工大学，辽宁大连 116024;2沈阳41压器研究所，辽宁沈阳 11017即 摘要:对油浸风冷三州呀压4的三维非稳万温度场.进行了数学描述.建立了其参数辫识模型，介绍了该模型 的教.$模拟方法及参数辨识的优化算法.并给出了敌值模拟结果 关键词:油浸风冷变压器;温度场;参数;识别 中图分类号:TM401.2 文献标识码:A 文章编号:1001-8425(2003)05-0001一()6 映铁心导热的方向性和绕组的圆柱形状特性，这里 前言 在整个计算区域上建立了两种坐标系— 直角坐标 到 目前为比，变压器热设计一般是根据多年的 系和柱坐标系。总坐标系为直角坐标系。XYz，它的选 实际经验和一些实验研究结果而设计的。但在测量 取是以B相铁心柱中心轴为直角坐标系的;轴，向 时，存在着试验结果不能反映最热点温度和难于确 上为正向。变压器底平面为直角坐标系的xo)平面. 定最热点等 系列问题，因此从传热学理论出发对 由B相中心到C相中心方向为x轴正向，Y轴正向 变压器温度场进行数值模拟十分重要。在变压器温 选取满足右手定则。柱坐标系有两个，分别为B相 度场的汁算方面，国内、外的主要成果有 :王文、顾 往坐标系，记为柱坐标系 1，以及C相柱坐标系，记 昌等p在十式变压器温度场的数值模拟计算中，在 为柱坐标系2。其中柱坐标系I的原点、:轴与直角 忽略变压器上、下两端而 卜的热量交换的状况下，建 坐标系。%”完全相同，其辐角P(的始边为ox轴 柱 立了二维稳态温度场数学模型，然后采用差分法或 坐标系2的原点为C相铁心的中心轴线与ox)面的 有限元法进行数值计算;王晓远、李宝林等12]建立了 交点，其z轴为C相中心轴线，向上为正向，辐角甲 下式变压器三维温度场力程，用有限元法求解，得到 的始边为直角坐标系的二轴。图1,2分别为计算区 稳定温度场的数值结果;.lean-MichelMufutaM.B!1 域的横、纵截面图。这样，变压器的数值计算区域分 构建了一个饼式绕组变压器的模型，做实验模拟变 成:(I)包括铁心、上下铁扼和绕组外的油在内的直 压器 1_作，并且针对这个模利建立了数学模型采用 角坐标区域，用12表示，rn表示区域n的外边界; 有限差分法进行求解，得出流速、流量的实验数据 (2)包括绕组及绕组内的油道在内的柱坐标区域用 本文针对油浸风冷三相变压器 (SFZ9-20000/110) M表示，M=MdUme，其中Ms.MC分别表示R,C相绕 的三维非稳态温度场计算问题.用抛物方程分布参 组。1飞,=.f2nm表示m与月交界的重叠区域，几二 数系统来描述温度场，建立了分布参数系统的参数 amir为M的外边界，常数L表示达到稳态所需 辨识模型 为充分利用变压器结构件的局部光滑性， 的时间，令Q=(MUD)x[O,Llo 采用重叠区域分解法克服变压器温度场本身的非光 滑性(即不可微性)，建立了铁心与油区域的直角坐 标系 「的温度场方程和各绕组区域柱坐标 卜的温度 场方程以及各界面之间的界面条件。用半隐格式差 分法S山wa二交件方一向法迭代求解，并研制相应软 件，得到的数值结果和实验数据吻合得很好 2温度场的数学描述 根据变压器结构对称的特点和结构件的形状特