2024电力变压器过负荷仿真建模技术规范

电力Ù压器过负荷仿真建模技术规 范 一般流 电力Ù压器过负荷仿真建 Ù压器过负荷仿真计算结果评 Ö录A(资料性Ö录)流–固耦合数学模 Ö录B(资料性Ö录)边界层网格首层厚度计 Ö录C(资料性Ö录)载荷计 Ö录D(资料性Ö录)电力Ù压器过负荷仿真建模计算案 及以PÙ况Qñ构建剖V1条件à1定和结果2本文件适用于基于二维数值仿真的110kV及以P交流液浸心式电力Ù压器过负荷能力V析GB/T 电力Ù压器第1部VÿGB/T 电力Ù压器第2部Vÿ液浸式ÙGB/T 电力Ù7部Vÿ油浸式电力ÙGB3100- ÿ×单O制及wÞGB3101- 有关量1单ODL/T572- 电力Ù压器ßGB/T1094.1和GB/T1094.7界定的以及Q列术语和定义适用于本文件仿真建模emulation剖V条件载1则设定2变压器负载系数transformerload指电力Ù压器的负载电流有效值PüÞV接Q的额定电流的比值绕组热点温度hot–spotwindingP固体绝缘或绝缘液体接触的绕组导体最热点的温度[引用ÿGB1094.2-2013，定义材料属性material表征材料物理性质的数据边界条件boundary在求解区域边界Pü求解Ù量设定的限制性条件boundarylayer以一定规则从目标面向外扩展生成的V层细V网格Þ提供Ù铁心的B–曲线，Ù器油1导体1绝缘纸，42Þ提供Ù压器ß行或试验时的负荷容量1负载电流1油温1绕组温度1环境温度电力Ù压器过负荷仿真计算流程V~过载前热V析稳态计算和过负荷能力计算aĀ过载前热Þ根据DL/T52–2021录AA.1表A.2×值2状态~周期性负载1k常周期性负载1长期急救负载宜采用稳态计算，短期急救负载宜采用瞬态计算cĀ稳态计算和瞬态计算的数学模型控制方程参照Ö录坐标系宜选用柱坐标系，必要时4选用笛卡尔直角坐标系`单O制的选择Þ按照GB3100–1993和GB3101–1993中规定执行ñ建范围üÞ柱V和周围Þ轴üĀ并充V等的üĀ2铁心4简W~实心ñ何结构，忽略w内部油道 材料参数要求如aĀ材料属性单OÞPñ何模型单O一cĀ铁心材料属性Þ遵循B-H曲线4ñO选用2cĀü结构形状规则的区域宜采用x有均匀或相似拓扑结构的结构W网格，例如铁心区域1域eĀÞ添层数宜×~3ó5计算4ÉÖ录2Ù压器过负荷仿真V析中数学模型载荷~铁心损耗和线圈损耗，宜采用如Q计算方法aĀÙ损耗4ü行修计算方式参照Ö录.2bĀüÞ状态Q算4采用有限元法先计算线圈各线饼的漏磁场V_情况，并根据漏磁场计算结果计算各个线饼的辐向Pà耗2式4Ö录.22在Ù压器油向外界传导热量的边界处Þ定义ü流换热边界条件等效散热器作用固体区域P液体区域的接触面Þ定义~无滑移壁固体和液体间无接触热阻，固液界面处温度Þ满足连续性要求 求解计算m长4选×0.01～0.1倍仿真时间尺度，初始m长宜设定~0.001倍仿真时间尺度 热点温度OÞ超过GB/T1094.7–2008中7.1节表3中规定温度限值2仿真结果次OÙàÊ格数量增`的相ü~检查2ü4则认~4信2T104.72附录A流–模型中铁心1线圈和箱体等固体区域需满足固体热传导控制方程，如ks2TsQs ksQs——固体内部热源，在fl模型中V别~Ts模型中ÙĀ程1方程如QĀ连续性方程ÿu 动量守恒方程ÿuup2u 能量守恒方程ÿcpuTƒkƒ2Tƒ u——流体Ÿp——流体ĀF——体ÿ力，如Ùcp——Ù压器油的比热容，J/(kg·K)Ākƒ——流体热导率，W/(m·K)ĀQ——液体内热源，fl处~02模型中铁心1线圈和箱体等固体区域Þ满足固体热传导控制方程 Tsk2T p,s cp,s模型中ÙĀ程1方程如QĀ连续性方程ÿu 动量守恒方程ÿ(uuu)p2u 能量守恒方程ÿ

(

附录B边界层理论认~,Ø限于壁面边界的无滑移无穿Ÿ条件,即使流体黏度很小,无黏流动理论给û的Ÿ度V_也将在接à壁面的一个薄层内迅Ÿ衰减到ö,这个Ÿ度迅Ÿ衰减的薄层Ā~边界层2边界层理论V~靠壁面Ø的域2划VCFD计算网格时常需要生成边界层网格，需指定边界层网格的首层网格厚度，计算方法如Re 式中V——流体Ÿ使用平板P充Vc2log(Re) cƒ计算壁面剪WÞ

1V

uu——摩擦Ÿ度，m/sĀ

h

y

y——第一层网格的无量纲壁面距离，4附录C 4.44ƒ

式中根据平均磁通密度结合硅钢w牌号查表获×单O铁心损耗，铁心损耗计算公式如PFeam 式中pFe——单OPRIp2 式中IpRÙ内施àO㕧㕟，如ĀA.1导线截面沿圆周长b形成圆周体内的辐向涡流损耗和轴向涡流损耗计算如PEr——单元内辐向涡流损耗，W;PEz——单元内轴向涡流损耗，W;BrBzbd

PEr

RS(bBr RS(dBz 附录D本Ö录以一Ā型号~SSZ20-63000/110的油浸式Ù压器高-中过负荷ß行工况Q的温升计算~案例üĀ~及w铁心柱周围Ù器油压板径~670~1780116238，压板厚度174圈ñ型采用ñb示立轴ñĀD.1示2ĀD.1 P铜c铜c铜c表 材料参Ā度/0.1509–7.101×10–5807.16+3.581098.72–0.7120.0846–4×10–4㗵+5×10–7㕇B–Hü铁心Vw余部V用O角网格剖üà4层边界层网格，第一层边界层网格厚度0.1，网格剖V如ĀbÿĀ 过负载系数~1.2高-中ß行工况Q，参照Ö录X计算方式，铁心损耗~34051W，高压线圈损耗üĀ轴处设~绝热壁，即沿flTs

n0Ù压器油区域和铁心线圈区域界面