单相两芯柱式变压器绕组热点温度计算及预测研究.pdfVIP

摘要

在电网系统中，油浸式变压器在输变电过程中扮演着重要的角色，其性能

对输送电能的经济性、分配电能使用的安全性和可靠性均有显著影响。变电设

备中，电力变压器绝缘性能的减退往往导致器件损坏，而其内部绕组热点温度

是影响绝缘稳定性的关键参数。因此，精确计算变压器绕组热点温度，并据此

对变压器使用年限进行评估，对确保输电系统的安全性、可靠性和提升经济运

行效益显得尤为关键。针对这一问题，本文研究了单相芯柱式变压器绕组热点

温度计算及预测。

首先，阐述了变压器各结构件损耗产生机理、计算方法以及变压器电磁场

计算的基本理论。分析了变压器的散热行为，描述了不同热量传递方式的原理

及特点。最后介绍了流体场、温度场的基本控制方程，为后续对变压器建模和

温度场分析提供理论基础。

其次，分析了单相两芯柱式变压器的结构特点、绕组排列方式及绕组连接

方式，根据实际物理模型建立了变压器三维有限元仿真模型，计算了轻载、额

定及过载情况下变压器内部磁场的分布，并通过后处理计算得到铁芯、拉板、

-

夹件以及绕组上的损耗，为变压器流热耦合计算提供热源条件。

接着，利用简化的二维轴对称模型，进行单相两芯柱式变压器流-热耦合

仿真研究，结合变压器温升试验，验证了简化模型仿真分析方法的准确性，并

对不同负载条件下变压器绕组热点温度进行仿真计算，建立绕组温度数据库，

将绕组温度数据映射在绕组三维镜像模型平台上，能够在保证精度的情况下节

省计算时间，进而辅助运维人员进行运维管理及决策，具有一定的工程价值。

最后，根据实际问题，设计了一个三层结构的长短期记忆(LongShort-Term

Memory,LSTM)网络，对大型单相两芯柱式变压器进行绕组热点温度预测，通

过大量精确仿真数据和试验数据进行绕组热点温度预测模型训练，得到精确的

单相两芯柱式变压器绕组热点温度预测模型，实现变压器不同负载下绕组热点

温度预测。

-LSTM

关键词单相两芯柱；变压器；热点温度预测；流热耦合；网络

Abstract

Inthepowergridsystem,oil-immersedtransformersplayanimportantrolein

theprocessofpowertransmissionandtransformation,andtheirperformancehasa

significantimpactontheeconomicsofpowertransmission,thesafetyand

reliabilityofpowerdistribution.Inpowertransformationequipment,the

deteriorationoftheinsulationperformanceofpowertransformersoftenleadsto

damagetothecomponents,andtheinternalwindinghotspottemperatureisakey

parameteraffectingthestabilityofinsulation.Therefore,accuratelymeasuringthe

hotspottemperatureoftransformerwindingsandevaluatingtheservicelifeof

transformersbasedonthisisparticularlycriticaltoensuringthesafety,reliability,

andeconomicefficiencyofthepowertransmissionsystem.Toaddressthisissue,

thispaperstu