《电力变压器过负荷仿真建模技术规范》编制说明

《电力变压器过负荷仿真建模技术规范》

（征求意见稿）

编制说明

《电力变压器过负荷仿真建模技术规范》

标准编制组

二〇二四年十月

一、工作简况

（一）任务来源

本项目是根据《关于印发2023年第二批中国电力企业联

合会标准制定计划的通知》（中电联标准﹝2023﹞260号）而

编制的，项目名称为《电力变压器过负荷仿真建模技术规范》，

项目计划编号为：T/CEC20232026。

（二）主要工作过程

1．项目启动成立标准编制组

接到标准编制任务后，云南电网电力科学研究院成立了

标准编制组，并就标准修订工作任务进行了分解部署。

2．资料收集和前期研究

2024年3月-4月，文献调研变压器热点温度监测方法、

温度计算方法研究现状和工程中实际应用，涉及变压器热点

温度计算的相关标准，结合前期对电力变压器温度场合绕组

热点温升研究基础，总结目前电力变压器温度场仿真计算的

主流方法。

3．集中编写标准草案初稿：

2024年5月，编制组结合前期调研资料和已有研究成果，

制定本标准的编制思路和大纲，初步确定标准的内容框架，

组织编制专家开展集中研讨，并编制完成标准草案初稿。

4．组织召开标准内部研讨会和专家咨询会，编制标准

草案

2024年6月，编制组先后组织召开标准内部研讨会和专

家咨询会，就标准主要内容进行研讨商议。会后，编制组根

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据专家意见对标准草案初稿进行了修改完善。

5．编制标准征求意见稿初稿

2024年6月-9月，编制组根据前期收集汇总的问题和修

改建议，对标准的适用范围和推广前景进行进一步调研，在

此基础上对标准内容进一步完善。

6．组织召开标准编制研讨会，修编标准征求意见稿和

编制说明

2024年10月，标准编制组通过内部初评和外部专家共

同研讨修编的方式组织会议，审阅本标准内容，就标准的技

术内容、工程执行等问题进行研讨，会后，针对标准内容形

成修改建议，并对标准进行修改，完成标准征求意见稿和编

制说明撰写。

7．组织召开标准再编制研讨会，修改标准征求意见稿和

编制说明

2024年11月，在北京召开标准评审会，会上专家对标

准适用范围、标准结构和要素表述提出相关意见，会后组织

编制组、变压器制造厂专家和标委会成员共同就修改意见进

行讨论，对标准内容和相关表述做出修改完善。

二、标准制定的必要性分析

采用数值模拟方法统一规范评估电力变压器过负荷能力

的需要。目前，电力变压器热点温度计算方法主要分为经验

公式法、热路模型法和数值模拟法三种方法；经验公式法最

早应用于变压器热点温度计算中，在该方法中，经验公式和

经验系数的选择必须基于大量变压器的温度测量数据，这使

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得该方法使用受限，且该方法的计算结果与实际测量结果误

差较大；热路模型法中，热阻和热容参数的准确性决定了其

计算结果的准确性，但对于不同的变压器结构设计，热路模

型的参数选择不一，需要大量的试验结果校核才能确定在误

差允许范围内的参数取值范围，该方法比较适合结构设计成

熟的变压器产品；数值模拟方法虽算法复杂且计算耗时，但

伴随数字计算能力的提升，数值模拟方法正运用于计算变压

器在不同运行工况下的温度分布和热点温度计算，相较经验

公式法和热路模型法其计算准确性较高，误差较小。因此，

以数值模拟方法为核心，统一规范电力变压器过负荷能力分

析过程，对变压器内部温度分布特性的分析研究、运行变压

器的负荷转供措施研判、变压器绕组和散热结构的优化设计

具有积极意义。

三、标准编制原则和主要内容

（一）标准编制原则

1．规范性原则

标准在框架结构、层次编写、要素表述、编排格式等方

面尽可能遵循《标准化工作导则》(GB／T1.1—2020)的要求。

2．适用性原则

在标准制定过程中，前期调研汇总了电力变压器温度分

布仿真计算的常用理论方法，总结提炼了当前使用方法的共

同点和基本流程，据此通过研讨协商明确了本标准编制内容

框架，提出了电力变压器温度场仿真计算的几何模型计算、

损耗计算、过载前温升计算、过负荷能力计算。

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3．先进性原则

本标准规范以有限元法为核心，构建变压器几何模型，

明确数学模型控制方程，并规定方程源项的计算方法和边界

条件的定义，实现变压器温度分布、热点温度的计算求解，

进而分析不同负载工况下变压器的过负荷能力。

（二）主要内容

本标准框架分为范围、规范性引用文件、术语和定义、

建模信息要求、一般流程、电力变压器过负荷仿真建模、变

压器过负荷仿真计算结果评估和附录共8个部分

1．范围

本文件规定了110kV及以上交流电力变压器过负荷工况

下数值仿真建模的几何模型构建、材料参数设定、网格剖分、

载荷和边界条件加载、求解规则设定和结果分析的技术要求。

本文件适用于基于二维数值仿真的110kV及以上交流液浸心

式电力变压器过负荷能力分析。

2．规范性引用文件

列出了本标准中规范性引用的标准清单。

3．术语和定义

该部分主要对“仿真建模”、“变压器负载系数”、“绕组

热点温度”、“材料属性”、“边界条件”和“边界层网格”的

定义进行阐释。

4．建模信息要求

该部分对规定了变压器过负荷仿真建模所需要提供的信

息，包括几何结构参数、材料参数和工况参数。

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5．一般流程

该部分指出变压器过负荷仿真建模分析分为仿真模型构

建和模型计算两部分流程。其中，变压器热分析仿真建模过

程应包括变压器几何模型构建、材料参数设定、网格剖分、

载荷和边界条件加载、求解规则设定和结果分析；模型计算

流程包括过负荷前的变压器热分析稳态计算和过负荷时的过

负荷能力分析。

6．电力变压器过负荷仿真建模

该部分规定了电力变压器过负荷温升仿真建模的流程并

对各流程做出要求。其中几何模型构建对坐标系、单位制、

构建要求、几何模型修复规定相应要求，网格剖分对网格单

元类型、剖分要求提出具体要求，给出了载荷的计算方式和

边界条件的设定要求，求解规则和结果分析则参照现有标准

对应要求执行。

7．变压器过负荷仿真计算结果评估

该部分规定了模型网格无关性检查和试验验证要求

8．附录

该部分分为流-固耦合数学模型控制方程、边界层网格首

层厚度计算、模型载荷计算、电力变压器过负荷仿真建模计

算案例四部分，给出了流-固耦合数学模型控制方程的瞬态和

稳态形式、固-液交界面处边界层网格首层厚度计算方法、模

型载荷（铁心和线圈损耗）的计算方法、型号为SSZ20-

63000/110的油浸式变压器高-中过负荷运行工况下的温升计

算案例。

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四、知识产权情况说明

本标准不涉及专利。

五、采用国际标准和国外先进标准情况

未采标。

六、重大分歧