一种树脂包封变压器绕组温升设计方法

摘要

本发明涉及用环氧树脂包封的空气自冷式电力变压器高、低压绕组的一种基于实际平均温升模型的温升设计方法，属于变压器技术领域。它包括实际平均温升模型的制作方法和根据实际平均温升模型设计温升的方法：以实测温升参数为基础，制作实际平均温升模型，再利用该模型及实际平均温升值ΔQ与视在热负荷q的函数关系曲线设计温升，本发明可替代传统的、繁杂的热传导、对流及辐射的计算，能较迅速地设计出与实测值基本相符的平均温升数值，大大地简化了设计程序，节约设计时间，提高设计数值的准确度，特别适用于35KV及以下、6300KVA及以下的树脂包封高压内部无气道绕组和低压内部有、无气道绕组，温升试验合格率可达100％。

主权项

一种树脂包封变压器绕组温升设计方法，其特征是：它包括实际平均温升模型的制作方法和根据实际平均温升模型设计温升的方法：1)、实际平均温升模型制作方法：①、实物试验，确定实际平均温升ΔQ11参数：对不同大小容量、不同辐向厚度、和不同包封厚度的树脂包封变压器绕组进行实际温升试验；试验方法按照国家标准允许采用的模拟负载法，并对线圈中流过额定电流和铁芯为额定励磁时的各个线圈温升进行校正，测算出每种线圈的实际平均温升ΔQ11；②、整理实际平均温升ΔQ11参数：按不同辐向厚度和不同包封厚度的绕组，分类整理实际平均温升ΔQ11数据；③、确定视在表面积参数：以每相高、低压绕组分别为一发热整体，计算上述温升试验的每台产品高、低压绕组的散热视在表面积S11，S11的计量单位为m2；④、计算负载损耗Pk11参数：计算上述温升试验的每台产品高、低压绕组为所选择绝缘耐热等级的参考温度时的负载损耗Pk11，Pk11的计算单位为瓦，包括电阻损耗、涡流损耗、和引线损耗；这些损耗在变压器设计过程中已有设计数据；⑤、测算视在热负荷q11参数：测算上述温升试验的每台产品高、低压绕组的视在热负荷q11，q11的计量单位为瓦/m2： q 11 = P k 11 S 11 此视在热负荷q11值系视在表面积对应的热负荷值，它是反应热传导、对流、 辐射三者总的散热效果的视在热负荷值；⑥、在直角坐标上，标出各分类绕组视在热负荷值q11与对应的实际平均温升值ΔQ11的象限点；⑦、将坐标上各象限点，按绕组的不同包封厚度分类，绘制出不同包封厚度绕组的实际平均温升曲线；⑧、取常用的一段曲线，将该段的实际平均温升曲线视为直线，制作实际平均温升模型，根据该模型的直线性质得到实际平均温升值ΔQ11与视在热负荷q11的一次函数；2)、根据实际平均温升模型设计温升的方法：①、根据环氧树脂包封空气自冷式电力变压器技术性能参数计算的结果，得到高、低压绕组在所选择绝缘耐热等级的参考温度下的负载损耗Pk12，Pk12的计量单位为瓦，包括电阻损耗、涡流损耗、和引线损耗之和；②、根据待设计的变压器高、低压绕组的几何尺寸，计算其视在表面积S12，S12的计量单位为m2；③、测算视在热负荷值q12，q12的计量单位为瓦/m2：q12＝Pk12/S12④、根据实际平均温升模型中的平均温升ΔQ11与视在热负荷q11的一次函数关系式，测算出绕组的平均温升ΔQ12，ΔQ12的计量单位为K；将ΔQ12值与所选择绝缘耐热等级的允许平均温升限值相比较，视以上平均温升值是否符合设计要求；或再按实际平均温升模型中的视在热负荷q11与平均温升ΔQ11对应的曲线，查取q12对应的平均温升ΔQ′12值，将ΔQ′12值与所选择绝缘耐热等级的允许平均温升限值相比较，视以上平均温升值是否符合设计要求；⑤、若上述ΔQ12或ΔQ′12超过设计要求的规定时，在满足待设计的变压器技术性 能参数的要求的前提下，对待设计的绕组重新设计，调整待设计的绕组的线规截面积以及外形几何尺寸，使其负载损耗降低，增大散热面积，降低q12值；⑥、对重新设计绕组的参数再进行步骤第2)步中的①至⑤的论证；⑦、进行实际温升试验，以验证设计的准确性；⑧、温升设计的裕度：考虑到最热点温度是在绕组厚度的中部向上偏离的位置，而上述设计是指待设计的绕组的平均温升，并不是最热点温升，因此，设计必须留有一定的裕度，设计裕度应比允许的最大值小2～3％。