树脂浇注干式电力变压器负载研究
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摘要
干式电力变压器具有不燃、不爆、体积小、维护少、可深入负荷中心等优点，是近年来防灾型变压器中用量最大的一种，许多人对其平均温升和最热点温升进行了大量的研究。但这些研究多集中于计算方式，而很少采用试验手段。
本文对F级树脂浇注式干式变压器的高、低线圈的平均温升，内部温度分布和时间常数在自冷和风冷，两种冷却方式下随负载变化的规律进行了研究，得出了平均温升、热点温升和时间常数随负载变化的相互关系和有关计算用参数和公式，试验结果可作为改进干式电力变压器的热设计的依据和对现行标准进行修改的参考。
研究开发了计算干式电力变压器负载能力的计算软件，可对于各种绝缘结构，各种冷却方式和任一地区、任一时间下运行的变压器在不同运行载荷下的最热点温升绝缘老化率进行分析和计算，同时利用该软件制造厂可以依据用户提出的运行负载量给出相应的热设计方案，用户可根据运行负载情况利用软件计算所需变压器的额定容量，避免额定容量选择不当造成隐患和浪费。
Dry-type power transformer is widely used in these days because of its good qualities, such as not flammable, hard to explode, small volume, little maintenance and easy to be placed into buildings near the load center. Many people have made considerable reaches on its average and hottest spot temperature rise. But most of the efforts were focused on calculation, and experimental ways were seldom adopted.
By close study on the average temperature rise, temperature distribution, and tune constant of the class F resin dry type power transformer's high voltage and low voltage winding under self-cooling and wind-cooling mode, we find out the connection between the variation of the load and the items, mentioned above. The results of the experiments can be reference to both thermal design optimization of dry type power transformer and the revision of current standards.
Meanwhile, we develop the software, which can predict the overload ability of the dry type power transformer. Under different load, when we apply this software to any time, region and cooling way, we can get the hottest spot increment and aging rating. To manufactory, the software means sounder thermal design, which will meet the load, putted forward by user, while to user, the software equal to a master who can help them decide the capacity rating of the transformer, which will fit the load. By using the software, the potential danger and the waste, caused by unfit load choice may be avoided.
本文对F级树脂浇注式干式变压器的高、低线圈的平均温升，内部温度分布和时间常数在自冷和风冷，两种冷却方式下随负载变化的规律进行了研究，得出了平均温升、热点温升和时间常数随负载变化的相互关系和有关计算用参数和公式，试验结果可作为改进干式电力变压器的热设计的依据和对现行标准进行修改的参考。
研究开发了计算干式电力变压器负载能力的计算软件，可对于各种绝缘结构，各种冷却方式和任一地区、任一时间下运行的变压器在不同运行载荷下的最热点温升绝缘老化率进行分析和计算，同时利用该软件制造厂可以依据用户提出的运行负载量给出相应的热设计方案，用户可根据运行负载情况利用软件计算所需变压器的额定容量，避免额定容量选择不当造成隐患和浪费。
Dry-type power transformer is widely used in these days because of its good qualities, such as not flammable, hard to explode, small volume, little maintenance and easy to be placed into buildings near the load center. Many people have made considerable reaches on its average and hottest spot temperature rise. But most of the efforts were focused on calculation, and experimental ways were seldom adopted.
By close study on the average temperature rise, temperature distribution, and tune constant of the class F resin dry type power transformer's high voltage and low voltage winding under self-cooling and wind-cooling mode, we find out the connection between the variation of the load and the items, mentioned above. The results of the experiments can be reference to both thermal design optimization of dry type power transformer and the revision of current standards.
Meanwhile, we develop the software, which can predict the overload ability of the dry type power transformer. Under different load, when we apply this software to any time, region and cooling way, we can get the hottest spot increment and aging rating. To manufactory, the software means sounder thermal design, which will meet the load, putted forward by user, while to user, the software equal to a master who can help them decide the capacity rating of the transformer, which will fit the load. By using the software, the potential danger and the waste, caused by unfit load choice may be avoided.
引文
[1] W. pierce, "An Investingation Of The Temperature Distribution In Cast-resin Transformer Windings", IEEE Transaction On Power Delivery, 1992, 7(2):920～926
[2] 石肃等，加装风机后的空气自冷树脂绝缘干式变压器的容量问题。变压器。1998，35(4)
[3] 伊克宁，环氧绕铸干式变压器热特性的分析计算方法——热等值回路法。变压器。1998，5 (11)
[4] 詹孝群，环氧浇铸干式变压器及其应用。变压器。1997，34 (12)
[5] 贺以燕，干式变压器的现状及其以展。变压器。1998，35 (3)
[6] 玫，等，温度场的数值模拟法在干式电力变压器热设计中的应用变压器。1997，34 (9)
[7] 牟长江，用光纤技术直接测量变压器绕组的热点温升，变压器，1995．32 (11) 2～5
[8] 顾建伟，GEAFOL树脂浇注干式变压器，变压器，1999，36 (7)
[9] F．R．DEN OUTER(荷兰)，有关浇注树脂变压器应用的一些问题，国际供电会议论文集，1975 (30)
[10] Z. Godec. New method for determination of steady-state temperature rise of transformers, IEEE Proce A. 1984, 131(5): 307～311
[11] Lampe. W, Pettersson, L, Ovren. C, Wahlstrom. B. Hot-spot measurements in power transformers. International Conference on Large High Voltage Electric Systems, Paris, 1984
[12] Von. R. Hailer, A. Welsch. Thermal modeling of enclosed cast resin transformers. Elektrizitaetswirtschafi. 1998, 97(10): 39～45
[13] 刘文里，饼式绕组H级绝缘干式变压器温升计算。变压器，1989，26 (8)：11～14
[14] 程明，周鄂，许吉华，矿用隔爆型干式变压器的温升计算，1995，32 (7)：9～11
[15] 张子学，千伏级矿用隔爆型移动变电站，变压器，1981，18 (8)：8～11
[16] 金立军，韩露，变压器室内对流换热的研究，变压器，1999，36 (5)：16～19
[17] 吕军，董振亚，提高干式变压器温控系统可靠性的有效途径，变压器，1999，36 (1)：19～22
[18] 朱东柏等，等电阻电压法在空心干式电抗器设计中的应用，变压器，1994，31 (7) 21～23
[19] 叶新明等，于式变压器计算计算机辅助优化设计，变压器，1995，32 (9)：18～22
[20] 中华人民共和国国家标准，GB／T17211-1998，干式变压器负载导则
[21] 路长柏，朱英浩等编著 电力变压器计算，黑龙江科学技术出版社
[22] 杨世铭，传热学，第二版，高等教育出版社
[23] 江传桂，钱克猷，李刚如，一种环氧浇注干式电力变压器高压绕组的温度分布计算方法，1984年理论电工年会
[24] 陶文铨，数值传热学，西安交通大学出版社，1988
[25] 杨小琼，传热学计算机辅助教学，西安交通大学出版社，1992
[26] 顾敏沁等，树脂浇注干式变压器用预浸聚酯纤维非织布的导热性能，变压器，1996，10，29
[27] G. A. Monito. Vapor-cooled transformer and present status. Westinhouse Enginer. 1959, 19(6): 162～166
[28] 李中元，SF6在变压器应用中的电气性能，变压器，1991，28(11)，28～32
[29] 王振武，气体绝缘变压器的技术发展，电气技术，1983，(2)，14～20
[30] 矢成敏行，变压器的技术动向及发展展望，变压器译丛，1990，(2)：6～11
[31] 春本容正，蒸发冷却式变压器，电气学会杂志。昭-57，106(6)：31～34
[32] 应百川，国外配电变压器发展综述，变压器，1981，18(3)，27～31
[33] M. Ikeda, K. Muramatsu, U. Ebisawa, D. Biswas, K. Kawano, M. Nakadate, E. Haginomori. Application of numerical simulation for coil cooling design of gas insulated transformer. 电气会论文杂志 B. 1998, 111 (10): 1097～1102
[34] Linden. W. Pierce. Hottest spot temperatures in ventilated dry-type transformers. IEEE Transactions on Power Delivery. 1994, 8(1):257～264
[35] Linden. W. Pierce. Predicting hottest spot temperatures in ventilated dry type transformer windings. IEEE Transactions on power Delivery. 1994, 9(2):1160～1172
[36] Linden. W. Pierce. Thermal considerations in specifying dry-type transformers. IEEE Transactions on Industry Applications. 1994, 30(4): 1090～1098
[37] Linden. W. Pierce. Predicting liquid filled transformer loading capability. IEEE Transactions on Industry Applications. 1994, 30(1): 170～178
[38] 朱东柏等，等电阻电压法在空心干式电抗器设计中的应用，变压器，1994，31 (7)：21～23
[39] 柏崎恒利，安田寿亲，伊藤善博等，干式浇注变压器，国外变压器，1979
[40] Alegi. G. L, Black. W. Z. Real-time thermal model for an oil-immersed, forced-air cooled transformer. IEEE Transactions on Power Delivery. 1990, 5(2):991～999
[41] Venkateswarlu. P. Prasad. A. R. Numerical prediction of the temperature distribution in the coils of a transformer winding. International Conference on Large High Voltage Electric Systems, Paris, 1984
[44] Ralner Wallnig，关于大型油浸变压器的发热和冷却。[博士学位论文]
[45] 吕震乾，变压器温升试验电容补偿方法的计算，变压器，1994，31 (9)：15～18
[46] 孙运生，干式变压器采用模拟电流法进行温升试验的探讨，变压器，1989，26(2)：20～23
[47] 赵旺初，干式变压器与电力变压器标准的区别，变压器，1991，28 (6)：30～32
[48] 钱壬章，传热分析与计算，高等教育出版社，1987
[49] 日立公司国分工厂资料 论文部分，第二部分。保定变压器厂，1992，4
[50] 日立公司国分工厂资料 论文部分，第三部分。保定变压器厂，1992，4
[51] 王秀春，吴明训，由变压器温升试验确定线圈内油平均温升的非线性回归方法。变压器，1994，(2)：33～36
[52] O. Szprio, P. H. G. Allen, C. W. Richards. Coolant distribution in Disc type transformer winding horizontal ducts and its influence on coil temperatures. 7th Int. Heat Transfer Conf, Munich, 1982
[53] 陆煜，程林，传热原理与分析，北京，科学出版社，1998，9
[54] 王补宣，王补宣论文集，北京，清华大学出版社，1993，6
[55] 王文等，温度场的数值模拟法在干式变压器热设计中的应用，变压器，1997，34(9)：18～21
[56] 姜建松，分体式全自冷变压器温升的一种方法，变压器，1998，35(11)：13～16
[57] 陈玉宙，苟峰等，片式散热器传热特性分析及实验研究，中国工程热物理学会传热传质会议，北京，1998，No．983134
[58] Z．Godec．如何消除变压器温升测量中的系统误差，CIGRE，1990，2-101
[2] 石肃等，加装风机后的空气自冷树脂绝缘干式变压器的容量问题。变压器。1998，35(4)
[3] 伊克宁，环氧绕铸干式变压器热特性的分析计算方法——热等值回路法。变压器。1998，5 (11)
[4] 詹孝群，环氧浇铸干式变压器及其应用。变压器。1997，34 (12)
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[6] 玫，等，温度场的数值模拟法在干式电力变压器热设计中的应用变压器。1997，34 (9)
[7] 牟长江，用光纤技术直接测量变压器绕组的热点温升，变压器，1995．32 (11) 2～5
[8] 顾建伟，GEAFOL树脂浇注干式变压器，变压器，1999，36 (7)
[9] F．R．DEN OUTER(荷兰)，有关浇注树脂变压器应用的一些问题，国际供电会议论文集，1975 (30)
[10] Z. Godec. New method for determination of steady-state temperature rise of transformers, IEEE Proce A. 1984, 131(5): 307～311
[11] Lampe. W, Pettersson, L, Ovren. C, Wahlstrom. B. Hot-spot measurements in power transformers. International Conference on Large High Voltage Electric Systems, Paris, 1984
[12] Von. R. Hailer, A. Welsch. Thermal modeling of enclosed cast resin transformers. Elektrizitaetswirtschafi. 1998, 97(10): 39～45
[13] 刘文里，饼式绕组H级绝缘干式变压器温升计算。变压器，1989，26 (8)：11～14
[14] 程明，周鄂，许吉华，矿用隔爆型干式变压器的温升计算，1995，32 (7)：9～11
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[16] 金立军，韩露，变压器室内对流换热的研究，变压器，1999，36 (5)：16～19
[17] 吕军，董振亚，提高干式变压器温控系统可靠性的有效途径，变压器，1999，36 (1)：19～22
[18] 朱东柏等，等电阻电压法在空心干式电抗器设计中的应用，变压器，1994，31 (7) 21～23
[19] 叶新明等，于式变压器计算计算机辅助优化设计，变压器，1995，32 (9)：18～22
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[26] 顾敏沁等，树脂浇注干式变压器用预浸聚酯纤维非织布的导热性能，变压器，1996，10，29
[27] G. A. Monito. Vapor-cooled transformer and present status. Westinhouse Enginer. 1959, 19(6): 162～166
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[36] Linden. W. Pierce. Thermal considerations in specifying dry-type transformers. IEEE Transactions on Industry Applications. 1994, 30(4): 1090～1098
[37] Linden. W. Pierce. Predicting liquid filled transformer loading capability. IEEE Transactions on Industry Applications. 1994, 30(1): 170～178
[38] 朱东柏等，等电阻电压法在空心干式电抗器设计中的应用，变压器，1994，31 (7)：21～23
[39] 柏崎恒利，安田寿亲，伊藤善博等，干式浇注变压器，国外变压器，1979
[40] Alegi. G. L, Black. W. Z. Real-time thermal model for an oil-immersed, forced-air cooled transformer. IEEE Transactions on Power Delivery. 1990, 5(2):991～999
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[45] 吕震乾，变压器温升试验电容补偿方法的计算，变压器，1994，31 (9)：15～18
[46] 孙运生，干式变压器采用模拟电流法进行温升试验的探讨，变压器，1989，26(2)：20～23
[47] 赵旺初，干式变压器与电力变压器标准的区别，变压器，1991，28 (6)：30～32
[48] 钱壬章，传热分析与计算，高等教育出版社，1987
[49] 日立公司国分工厂资料 论文部分，第二部分。保定变压器厂，1992，4
[50] 日立公司国分工厂资料 论文部分，第三部分。保定变压器厂，1992，4
[51] 王秀春，吴明训，由变压器温升试验确定线圈内油平均温升的非线性回归方法。变压器，1994，(2)：33～36
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[53] 陆煜，程林，传热原理与分析，北京，科学出版社，1998，9
[54] 王补宣，王补宣论文集，北京，清华大学出版社，1993，6
[55] 王文等，温度场的数值模拟法在干式变压器热设计中的应用，变压器，1997，34(9)：18～21
[56] 姜建松，分体式全自冷变压器温升的一种方法，变压器，1998，35(11)：13～16
[57] 陈玉宙，苟峰等，片式散热器传热特性分析及实验研究，中国工程热物理学会传热传质会议，北京，1998，No．983134
[58] Z．Godec．如何消除变压器温升测量中的系统误差，CIGRE，1990，2-101