导向结构带交错油道饼式绕组变压器温度场的数值计算

摘要

电力变压器是电力系统中的重要设备，它在维护电力系统的稳定性，合理分配和使用电能等方面发挥着巨大的作用。绕组过热问题是限制变压器使用寿命和安全可靠运行的重要因素，准确计算出变压器绕组的温度分布，预测热点温升，是保证变压器安全可靠运行的关键。
　　本文针对导向结构带交错油道饼式绕组变压器的热特性进行了深入细致的研究。在流场求解过程中参照目前较为成熟的城市供水管网水力分析手段，结合牛顿-拉普森法，将变压器各油道转化为环状管网，对其进行管网平差计算。在此基础上又引入了收敛因子，用以保证油流计算程序的收敛性。求出绕组的油流分布后，参照数值传热学理论，对所计算区域划分网格并为每个区域建立了守恒方程。利用线迭代法及块修正技术对方程进行处理后，应用TDMA法对处理后的方程组进行迭代求解，就得到了该结构绕组的温度场分布。在上述数学模型的基础上，编写了适用于该结构的温度场计算软件。通过Fluent软件建立了一系列的模型，对112层导向结构带交错油道饼式绕组进行了最优化分析，得到了该结构下的最佳导向排布。并且利用 Fluent软件对自编程序进行了对比验证，通过大量的模拟数据证明了程序运算结果的可靠性。最后，对自编软件及Fluent计算结果进行了分析，找出了导向结构强化散热的机理。

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符号说明

第一章 绪论

1-1 课题研究的背景及意义

1-2 国内、外研究现状

1-3 本文主要研究内容

第2章 变压器内部热源分布及换热分析

2-1 变压器内部热源分布

2-2 变压器内部换热分析

2-3 本章小结

第三章 变压器油道内油流分布及油流温度计算

3-1 入口油温和总油流量计算

3-2 变压器油道内油流分布计算

3-3 变压器油道内油流温度计算

3-4 本章小结

第四章 变压器绕组温度分布计算

4-1 温度分布数学模型

4-2 计算区域与控制方程离散化

4-3 离散方程的处理方法

4-4 离散方程的数值解法

4-5 绕组温度场求解步骤

第五章 导向结构带交错油道变压器绕组温度场的数值模拟

5-1 CFD模拟软件简介

5-2 物理模型的建立及边界条件的选取

5-3 不同导向结构下的流场及温度场模拟结果

5-4 模拟结果分析

第六章 软件计算结果的验证及分析

6-1 概述

6-2 二维模型模拟条件的设置

6-3 软件计算结果验证及分析

6-4 小结

第七章 结论及展望

7-1 结论

7-2 展望

参考文献

致谢