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如今,电力变压器向着特大型超高压的方向发展,与此同时,变压器的热性能问题也日益凸显出来。然而,与变压器的迅猛发展形成鲜明对比的是对变压器内部发热、冷却问题的研究相对较少。变压器内的局部过热不仅影响其使用寿命,而且严重的还会发生事故,造成巨大的损失。现在电网上配置的变压器容量较大,最高达840 MVA。油浸式变压器采用强迫非导向冷却可以满足一定的散热要求,保证变压器的稳定与安全运行。针对采用此种冷却方式的变压器,我们值得研究一种能够精确计算变压器内部油流分布以及温度分布的方法,以确定变压器的负载能力和防止局部过热。这对于进一步优化变压器的冷却管路有着重要的实际意义。 本课题就是要对强迫非导向冷却方式下的变压器系统流动和传热特性进行分析研究。建立适用于数值计算的物理与数学模型,并就计算方法进行研究和程序编写,计算出系统的流量分布,并计算线圈线饼的温度场。温度场控制方程采用二维圆柱坐标下的导热微分方程,选用有限差分法进行求解,最终能够确定出最热点温度及位置。按照上述方法编写出的计算程序,能实现对各种结构参数的变压器计算,通过对计算结果进行数据分析,用以指导变压器的热设计。 本文通过Visual C++语言编写了变压器流量以及温度场的计算程序,该程序适用于强迫非导向冷却方式下变压器的求解。为验证程序计算的正确性,本文通过CFD软件建立了强迫非导向变压器的换热模型,进行了数值模拟。通过对比,发现模拟计算结果与程序计算结果基本吻合,进而达到了相互验证的目的。 本文对强迫非导向冷却方式下变压器的流量分布和温度场进行了研究分析,确定了变压器内部的油流分配和绕组最热点温度及其位置,为改善变压器的冷却条件提供了理论依据,同时对变压器的实际运行起到了指导作用。