[发明专利]一种树脂包封变压器绕组温升设计方法

说明书

技术领域

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。

背景技术

在电力变压器的高、低压绕组中存在着电阻损耗、涡流损耗以及引线损耗等。这些损耗在高、低压绕组中产生热量。这些热量的一部分按照热传递的规律，通过传导、对流、辐射的形式从绕组内部传递到表面，再从表面散发到周围的空气介质中去，而另一部分热量则储存在变压器的绕组中，使绕组温度升高。其温度比环境温度升高的绝对数叫温升，以K为单位。

当绕组温度升高时，绕组中的绝缘材料温度也随着升高。绝缘材料随着温度的升高而逐渐老化，影响绝缘材料的使用寿命，也就是影响变压器的安全运行和使用寿命。为了保证变压器的使用寿命在20～30年，必须在满足变压器其它各项电气技术性能的同时，对温升进行设计，使温升不超过绝缘材料允许的最高温升(如国家标准规定，F级绝缘系统的干式变压器，最热点温度不得超过155℃，其温升不得超过100K)。温升过高，影响产品寿命，如要保证使用寿命，则要对产品采取强迫风冷，或者是降低输出容量，以降低温升，这实质上是不合格产品。温升过低，增大产品体积，增加成本，两者皆不可取。因此，温升设计是变压器设计的不可缺少的程序，并且最终要通过型式试验来考核温升的实测值，视其是否超过了绝缘材料规定的温升限值。

干式电力变压器绕组的散热方式，是将热量从绕组内部通过热传导到绕组的内、外表面和包封树脂，低压绕组一部分热量还通过热传导到导电引出铜排。在绕组浇注体的外表面主要通过对流和辐射的方式散发到周围空气介质中，热传导可以忽略不计。当温升过高时，必须在绕组内加设散热气道，增加散热面积，由于气道宽度有大小，必然影响对流和辐射的效果，设计温升时则要对气道进行折算，同时要考虑绕组辐向厚度在热传导过程中对最热点温度的影响，这些都必须在设计时对温升进行校正。

干式变压器的温升设计随着该产品的不断发展和成熟，在历史上有多种方法。各种设计方法均是按照热传导、对流、辐射的形式，同时考虑气道对辐射、对流的影响，计算其折合系数，并在很大程度上受引入经验系数而使设计结果发生偏差，有的计算过程较为繁杂，特别是对较大容量的变压器绕组，更难把握。

发明内容：

本发明的目的是在遵循热传递的传导、对流、辐射三大规律的同时，以实际试验数据为基础，回避繁杂的计算过程，把各种经验系数归结为一个总的模型系数，寻求一种基于实际平均温升模型的既准确又简捷的温升设计方法，能够迅速地得出较准确的平均温升设计结果和控制温升的大小。

本发明的目的是这样实现的，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ΔQ参数：对不同大小容量、不同辐向厚度、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，计算出每种线圈的实际平均温升ΔQ；

②、整理实际平均温升ΔQ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ΔQ数据；

③、确定视在表面积参数：以绕组为一发热整体，计算上述对应的每台产品绕组的散热视在表面积S(m²)；

④、计算负载损耗P_k参数：计算上述对应的每台产品绕组为所选择绝缘耐热等级的参考温度时的负载损耗P_k，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；

⑤、测算视在热负荷q参数：测算上述对应的每台产品绕组的视在热负荷q：

q=PkS(w/m2)]]>

此视在热负荷q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；