一种高过载变压器散热优化方法、系统及高过载变压器技术方案

本发明专利技术提供一种高过载变压器散热优化方法，包括构建二维轴对称的变压器模型，并确定变压器模型中的热源只来自铁芯、高压绕组和低压绕组；设置多个形状结构不同且用于变压器散热的扰流板，并将每一个扰流板分别内置于变压器模型相应的预设位置上，形成多个变压器散热优化模型；通过预设的方法对每一个变压器散热优化模型均进行温度‑流体场耦合分析，得到满足筛选条件的变压器散热优化模型以及扰流板的形状结构和预设位置；在实际的高过载变压器内壁上设置与所筛选变压器散热优化模型中所得扰流板形状结构相同及预设位置相同的扰流板。实施本发明专利技术，通过改善高过载变压器内部结构进行散热，增加高过载变压器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变压器
，尤其涉及一种高过载变压器散热优化方法、系统及高过载变压器。
技术介绍
目前配网中的农村配电变压器绝大部分时间处于轻载运行状态，且年平均负载率偏低，但在用电负荷时段较为集中且用电负荷急剧增长时，容易造成变压器短时段严重过载甚至烧毁等情况，因此，为了确保农村配电变压器的运行经济性，研发了高过载变压器。高过载变压器主要通过以下三个方面实现过载性能：一、优化配变结构，通过增加高过载变压器高低压绕组油道的数量（即增加内散热面积），降低绕组对油的温度，防止高过载变压器过载的线圈局部过热；二、增加油箱的散热面积，降低高过载变压器顶层油对外部空气的温升；三、通过选用耐高温绝缘材料和绝缘油，提高相关元件和绝缘部件的耐热性能等，增强高过载变压器耐高温能力。由于处于正常工作中的高过载变压器，其内部的铁心、高低压绕组以及其它结构件都不可避免的会产生损耗，根据物理学中能量的观点这些损耗普遍会以热能的方式传递出去，从而会造成高过载变压器内部各个部件的温升，然而持续的高温工作状态，使得高过载变压器内部的绝缘材料老化加速从而破坏变压器内部绝缘系统降低高过载变压器的使用寿命。因此，有必要改善高过载变压器的散热结构来降低高过载变压器内部各个部件的温升，增加高过载变压器的使用寿命。然而现有技术中，公开的申请号为201310581160.5、名称为一种变压器散热装置的专利技术专利，申请号为201210085341.4、名称为一种变压器散热装置的专利技术专利，申请号为201310327994.3、名称为一种变压器自动散热装置的专利技术专利以及申请号为201510742112.9、名称为一种高效散热的变压器的专利技术专利，都是从改变变压器外部结构来改善其散热特性，很少涉及到变压器内部结构，并且没有针对植物绝缘油特性对专利技术方法进行验证。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种高过载变压器散热优化方法、系统及高过载变压器，通过改善高过载变压器内部结构进行散热，增加高过载变压器的使用寿命。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种高过载变压器散热优化方法，所述方法包括：构建二维轴对称的变压器模型，并确定所述变压器模型中的热源只来自铁芯、高压绕组和低压绕组；设置多个形状结构不同且用于变压器散热的扰流板，并将每一个扰流板分别内置于所述变压器模型相应的预设位置上，形成多个变压器散热优化模型；通过预设的方法对每一个变压器散热优化模型均进行温度-流体场耦合分析，得到满足筛选条件的变压器散热优化模型，以及得到所筛选变压器散热优化模型中设置的扰流板的形状结构及预设位置；根据所述得到的所筛选变压器散热优化模型中设置的扰流板的形状结构及预设位置，在实际的高过载变压器内壁上安装有与所筛选变压器散热优化模型中所得扰流板形状结构相同及预设位置相同的扰流板。其中，所述实际的高过载变压器上安装的扰流板为一定曲率半径的波纹型凸起，且所述凸起由不锈钢材料制作而成。其中，所述凸起安装在所述实际的高过载变压器内壁距离油箱盖100mm的位置处，且所述凸起的长度位于[200mm，300mm]之间，波纹的高度位于[30mm，40mm]之间。本专利技术实施例还提供了一种高过载变压器散热优化系统，所述系统包括：普通模型设置单元，用于构建二维轴对称的变压器模型，并确定所述变压器模型中的热源只来自铁芯、高压绕组和低压绕组；散热模型设置单元，用于设置多个形状结构不同且用于变压器散热的扰流板，并将每一个扰流板分别内置于所述变压器模型相应的预设位置上，形成多个变压器散热优化模型；耦合分析及筛选单元，用于通过预设的方法对每一个变压器散热优化模型均进行温度-流体场耦合分析，得到满足筛选条件的变压器散热优化模型，以及得到所筛选变压器散热优化模型中设置的扰流板的形状结构及预设位置；实际配置单元，用于根据所述得到的所筛选变压器散热优化模型中设置的扰流板的形状结构及预设位置，在实际的高过载变压器内壁上安装有与所筛选变压器散热优化模型中所得扰流板形状结构相同及预设位置相同的扰流板。其中，所述实际的高过载变压器上安装的扰流板为一定曲率半径的波纹型凸起，且所述凸起由不锈钢材料制作而成。其中，所述凸起安装在所述实际的高过载变压器内壁距离油箱盖100mm的位置处，且所述凸起的长度位于[200mm，300mm]之间，波纹的高度位于[30mm，40mm]之间本专利技术实施例又提供了一种高过载变压器，包括变压器本体和扰流板，所述扰流板通过前述的高过载变压器散热优化方法设置而成。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术实施例的方法通过在变压器模型中预设不同形状结构及安装位置的扰流板后进行温度-流体场仿真，筛选出仿真结果满足筛选条件的扰流板，并在实际的高过载变压器内壁上安装与所筛选出扰流板结构及位置相同的扰流板，从而增加实际的高过载变压器中油流与箱壁的接触面积，增加局部油流的流速，提高对流散热效率，有效改善植物绝缘油变压器整体的散热性能，因此可以通过改善高过载变压器内部结构进行散热，增加了高过载变压器的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为本专利技术实施例一提供的高过载变压器散热优化方法的流程图；图2为本专利技术实施例一提供的高过载变压器散热优化方法中高过载变压器未安装扰流板的流速仿真结果分布云图；图3为本专利技术实施例一提供的高过载变压器散热优化方法中高过载变压器已安装扰流板的流速仿真结果分布云图；图4为本专利技术实施例一提供的高过载变压器散热优化方法中高过载变压器未安装扰流板的温度仿真结果分布云图；图5为本专利技术实施例一提供的高过载变压器散热优化方法中高过载变压器已安装扰流板的温度仿真结果分布云图；图6为本专利技术实施例二提供的高过载变压器散热优化系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。如图1所示，为本专利技术实施例一中，提供的一种高过载变压器散热优化方法，所述方法包括：步骤S101、构建二维轴对称的变压器模型，并确定所述变压器模型中的热源只来自铁芯、高压绕组和低压绕组；具体过程为，使用COMSOL商业软件搭建二维轴对称的变压器模型，对小型的自然油循环电力变压器进行简化建模计算，选择单相分析，并将铁心中心设为轴对称面，忽略变压器高压绕组与低压绕组沿圆周径向方向的温度变化，热源部分只考虑铁心和高低压绕组三个主要部分。步骤S102、设置多个形状结构不同且用于变压器散热的扰流板，并将每一个扰流板分别内置于所述变压器模型相应的预设位置上，形成多个变压器散热优化模型；具体过程为，搭建含有不同形状结构及不同预设位置扰流板的变压器散热优化模型，使得每一个变压器散热优化模型可以满足后续温度-流体场仿真要求。步骤S103、通过预设的方法对每一个变压器散热优化模型均进行温度-流体场耦合分析，得到满足筛选条件的变压器散热优化模型，以及得到所筛选变压器散热优化模型中设置的扰流板的形状结构及预设位置；具体过程为，根据预设的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高过载变压器散热优化方法，其特征在于，所述方法包括：构建二维轴对称的变压器模型，并确定所述变压器模型中的热源只来自铁芯、高压绕组和低压绕组；设置多个形状结构不同且用于变压器散热的扰流板，并将每一个扰流板分别内置于所述变压器模型相应的预设位置上，形成多个变压器散热优化模型；通过预设的方法对每一个变压器散热优化模型均进行温度‑流体场耦合分析，得到满足筛选条件的变压器散热优化模型，以及得到所筛选变压器散热优化模型中设置的扰流板的形状结构及预设位置；根据所述得到的所筛选变压器散热优化模型中设置的扰流板的形状结构及预设位置，在实际的高过载变压器内壁上安装有与所筛选变压器散热优化模型中所得扰流板形状结构相同及预设位置相同的扰流板。

【技术特征摘要】
1.一种高过载变压器散热优化方法，其特征在于，所述方法包括：构建二维轴对称的变压器模型，并确定所述变压器模型中的热源只来自铁芯、高压绕组和低压绕组；设置多个形状结构不同且用于变压器散热的扰流板，并将每一个扰流板分别内置于所述变压器模型相应的预设位置上，形成多个变压器散热优化模型；通过预设的方法对每一个变压器散热优化模型均进行温度-流体场耦合分析，得到满足筛选条件的变压器散热优化模型，以及得到所筛选变压器散热优化模型中设置的扰流板的形状结构及预设位置；根据所述得到的所筛选变压器散热优化模型中设置的扰流板的形状结构及预设位置，在实际的高过载变压器内壁上安装有与所筛选变压器散热优化模型中所得扰流板形状结构相同及预设位置相同的扰流板。2.如权利要求1所述的高过载变压器散热优化方法，其特征在于，所述实际的高过载变压器上安装的扰流板为一定曲率半径的波纹型凸起，且所述凸起由不锈钢材料制作而成。3.如权利要求2所述的高过载变压器散热优化方法，其特征在于，所述凸起安装在所述实际的高过载变压器内壁距离油箱盖100mm的位置处，且所述凸起的长度位于[200mm，300mm]之间，波纹的高度位于[30mm，40mm]之间。4.一种高过载变压器散热优化系统，其特征在于，所述系统包括：普通模型设置单元，用于构建二维轴对称的变压器模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱正国，余英，马军，周月梅，梁生，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，广东中鹏电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44