【正文】 設 計 手 冊 油 浸 電 力 變 壓 器 溫 升 計 算 目 錄 1 概述 第 1 頁 熱的傳導過程 第 1 頁 溫升限值 第 2 頁 連續(xù)額定容量下的正常溫升限值 第 2 頁 在特殊使用條件下對溫升修正的要求 第 2 頁 正常使用條件 第 2 頁 安裝場所的特殊環(huán)境溫度下對溫升的修正 第 2 頁 安裝場所為高海拔時對溫升的修正 第 3 頁 2 層式繞組的溫差計算 第 3 頁 層式繞組的 散熱面（ S q c）計算 第 3 頁 層式繞組的熱負載 （ q q c）計算 第 3 頁 層式繞組的溫差 （ τ q c）計算 第 4 頁 層式繞組的溫升 （θ qc） 計算 第 4 頁 3 餅式繞組的溫升計算 第 4 頁 餅式繞組的 散熱面（ S q b）計算 第 4 頁 餅式繞組的軸向散熱面 （ S q bz） 計算 第 4 頁 餅式繞組的橫向散熱面 （ S q b h） 計算 第 5 頁 餅式繞組的熱負載 （ q q b）計算 第 5 頁 餅式繞組的溫差 （ τ q b）計算 第 5 頁 高功能餅式繞組的溫差（ τ q g）計算 第 5 頁 普通餅式繞組的溫差（ τ q b）計算 第 6 頁 餅式繞組的溫升 （θ q b） 計算 第 7 頁 4 油溫升計算 第 8 頁 箱壁幾何面積（ S b）計算 第 8 頁 箱蓋幾何面積（ S g）計算 第 9 頁 油箱有效散熱面（ S yx）計算 第 9 頁 平滑油箱 有效散熱面 （ S yx） 計算 第 9 頁 管式油箱 有效散熱面 （ S yx） 計算 第 10 頁 管式散熱器油箱 有效散熱面 （ S yx） 計算 第 12 頁 片式散熱器油箱 有效散熱面 （ S yx） 計算 第 14 頁 版次 日 期 簽 字 舊底圖總號 底圖總號 日期 簽字 油 浸 電 力 變 壓 器 溫 升 計 算 共 頁 第 頁 02 01 油 浸 電 力 變 壓 器 溫 升 計 算 共 頁 第 頁 02 02 目 錄 油平均溫升計算 第 19 頁 油箱的 熱負載（ q yx）計算 第 19 頁 油平均溫升（θ y）計算 第 19 頁 頂層 油溫升計算 第 19 頁 5 強油冷卻餅式繞組的溫升計算 第 21 頁 強油導向冷卻方式的特點 第 21 頁 線餅溫度分布 第 21 頁 橫向油道高度 的影響 第 21 頁 縱 向油道寬度 的影響 第 21 頁 線餅數的影響 第 21 頁 擋油隔板漏油 的影響 第 21 頁 流量的影響 第 21 頁 強油冷卻餅式 繞組 的熱負載（ q q p ）計算 第 22 頁 強油冷卻餅式 繞組 的溫差（ τ q p ）計算 第 23 頁 強油冷卻餅式繞組的溫升 （θ q p） 計算 第 23 頁 強油風冷 變壓器本體的 油 阻力 （Δ H T） 計 算 第 23 頁 油管路的油阻力（Δ Hg）計算 第 23 頁 油管路的摩擦油阻力（Δ H M）計算 第 23 頁 油管路特殊部 位的 形狀油阻力（Δ H X）計算 第 24 頁 油管路的油阻力（Δ H g）計算 第 25 頁 線圈內部的油阻力（Δ Hq）確定 第 26 頁 線圈內部的摩擦油阻力（Δ H q m）計算 第 26 頁 線圈內部特殊部位的形狀油阻力（Δ H qT）計算 第 27 頁 線圈內部的油阻力（Δ Hq）計算 第 27 頁 額定油流量（ Q r）下的變壓器本體的油阻力（Δ H T r）計算 第 27 頁 強油 風 冷的實際油流量（ Q）計算 第 28 頁 冷卻回路的總油阻力（Δ H Z）計算 第 28 頁 強油風冷的實際油 流量（ Q）計算 第 28 頁 強油 風 冷冷 卻器 的 冷卻容量（ P FP）計算 第 29 頁 強油 風 冷油平均溫升（ θ ’yp）的初步確定 第 29 頁 單臺冷卻器的 冷卻容量 （ P ’FP）的初步確定 第 29 頁 風冷卻器工作的數量（ NFP）確定 第 29 頁 強油 風冷卻器單臺實際冷卻容量（ P FP）計算 第 30 頁 強油 風 冷油平均溫升 （θ yP）計算 第 30 頁 強油風冷冷卻器的技術數據 第 31 頁 強油水冷冷卻器工作的數量（ N SP）確定 第 38 頁 1 概述 熱的傳導過程 變壓器運行時，繞組、鐵心、鋼鐵結構件中均要產生損耗，這些損耗將轉變?yōu)闊崃堪l(fā) 散到周圍介質中，從而引起變壓器發(fā)熱和溫度升高。 當繞組和鐵心所產生的熱量將全部散發(fā)到周圍介質中，達到穩(wěn)定狀態(tài)（溫度不再繼續(xù)升高）此種狀態(tài)稱為熱平衡狀態(tài)。在熱平 衡狀態(tài)下，“熱流”所經過的路徑是相當復雜的，在油浸變壓器中一般有： 1）繞組和鐵心在運行的初始階段，溫度上升很快，繞組和鐵心所產生的熱量，將由它們內部最熱點藉傳導方式傳到與油接觸的外面如圖 所示。對于自冷式變壓器來說，線圈內部最熱點溫升比線圈平均溫升，一般要高出 13K 左右。 2） 當繞組和鐵心內部的熱量傳到表面后，它們的表面溫度與周圍介質（油）產生溫 差，通過對流作用將部分熱量傳給附近的油，從而使油溫逐漸上升。線圈對油的平均溫差一般在 20 K～ 30 K 左右。 3） 當繞組和鐵心附近的油溫升高后，由于油的對流作用，熱油向上流動，冷卻后的向下流動，重新流入線圈，形成閉合的對流路線，從而使油箱中的油溫升高。對于自冷式變壓器來說，一般上層油溫比平均油溫高 20%左右。 4 ) 當熱油碰到箱壁或油管壁時，將部分熱量傳給它們，使油溫下降而箱壁或油管壁溫度升高，其熱量從壁的內側傳導到外側（壁的內外側溫差一般不超過 3 K 左右），它與周圍的介質（空氣）也產生溫差，借助于對流和輻射作用，將熱量散發(fā)到空氣中。 綜上所述，將繞組和鐵心損耗所產生的熱量散發(fā) 到變壓器外面的空氣中，要經過許多 部分，熱流每通過一個部分均要產生溫差，而溫差的大小與損耗和介質的物理特性有關。變壓器的溫升計算，就是要計算各部分的溫差和溫升，即繞組對油的溫差、繞組對空氣的平均溫升、油對空氣的平均溫升及頂層油溫升。而鐵心對油的溫差和鐵心對空氣的平均溫升計算，詳見鐵心計算 SB1— 。 油 浸 電 力 變 壓 器 溫 升 計 算 共 頁 第 頁 39 2 圖 沿線圈輻向方向的溫差分布 (箭頭表示傳熱方向 ) a) 層式線圈兩面散熱 c) 餅式線圈四面散熱 b) 層式線圈一面散熱 4B3q?Bq 2Bq?Bq 2Bq?Bq 溫升限值 連續(xù)額定容量下的正常溫升限值 1) 變壓器分接范圍在177。 5% 以內，且額定容量不超過 2 500 kVA 的變壓器，負載損 耗和溫升限值的保證僅指主分接。溫升試驗選在主分接上進行 。 2) 變壓器有一個分接范圍超過 177。 5% 或額定容量大于 2 500 kVA 的變壓器，在與每 個分接相應的分接容量、分接電壓和分接電流下，不同分接的負載損耗是不同的，有時空載損耗也不同（即在分接范圍內采用了變磁通調壓方式）。溫升限值應適用于每個分接，溫升型式試驗應在最大電流分接上進行（另有規(guī)定除外）。在獨立繞組變壓器中，最大電流一般是最大負載損耗分接。 3) 在帶分接的自耦變壓器中，溫升試驗時，應根據分接的布置來選擇分接。 4) 對于多繞組變壓器，當一個繞組的額定容量等于其他繞組額定容量之和時，溫升 試驗要求所有的繞組同時帶 各自的容量值。如果情況不是這樣，應規(guī)定一個或多個特定的負載組合進行溫升試驗。 5) 在具有同心式線圈排列的變壓器中，兩個或多個獨立線圈上下排列且容量及尺寸都相同時，繞組溫升讀數的平均值應不超過繞組溫升限值；如果容量（或）尺寸不相同時，則應按協議進行評估。 6) 油浸式變壓器在連續(xù)額定容量穩(wěn)態(tài)下的正常溫升限值規(guī)定如表 ： 表 溫升限值表 名 稱 溫 升 限 值 （ K） 頂層油溫升 油不與大氣直接接觸的變壓器 60 油與大氣直接接觸的變壓器 55 繞組平均溫升 （用電阻法測量） 65 鐵心、繞組外部的電氣連接線或油箱中的結構件 通常不超過 80 在特殊使用條件下對溫升修正的要求 正常使用條件 a. 油浸變壓器的正常環(huán)境溫度和冷卻介質溫度應符合下列條件： 最高氣溫 + 40℃ 。 最熱月平均溫度 + 30℃ 。 最高年平均溫度 + 20℃ 。 最低氣溫 － 25℃ （適用于戶外式變壓器） 。 最低氣溫 － 5℃ （適用于戶內式變壓器）； 水冷卻入口處的冷卻水最高溫度 + 25℃。 b. 海拔 海拔不超過 1 000 m。 安裝場所的特殊環(huán)境溫度下對溫升的修正 a．油浸空氣冷卻式變壓器：安裝場所的溫度條件，當最熱月平均溫度超過 + 30℃； 或最高年平均溫度超過 + 20℃，則對變壓器的溫升限值應按超過部分的數值減少，并應修約到最接近溫度的整數值。 b. 油浸水冷式變壓器： 當冷卻水溫度超過 + 25℃時，則對變壓器的溫升限值應按冷 卻水溫超過限值部分而減少，并應修約到最接近溫度的整數值。 安裝場所為高海拔時對溫升的修正 安裝場所海拔高于 1 000 m，而試驗場地海拔低于 1 000 m 時，自冷式變壓器（ AN） 繞組平均溫升限值應按海拔每增加 400 m 降低 1 K 來計算；風冷式變壓器（ AF）繞組平均溫升限值應按海拔每增加 250 m 降低 1 K 來計算。 試驗場地海拔高于 1 000 m，而安裝場所海拔卻低于 1 000 m 時，溫升限值應作相應 的增加值進行修正。 因海拔而作的溫升修正值，均應修約到最接近的溫度的整數。 對于油浸水冷式變壓器，其海拔或環(huán)境溫度對油箱冷卻的影響可以忽略不計。 2 層式繞組的溫升計算 層式繞組的 散熱面（ S q c）計算 層式（圓筒式）繞組，凡繞組內、外徑及軸向油道兩側與油直接接觸的表面均認為是 散熱面，與厚紙筒接觸的表面不作為散熱面，而與 mm薄紙筒接觸的表面只算一半散熱面，繞組表面有遮蓋的物體（如撐條等）應減去遮蓋面積或用折算系數修正。層式繞組散熱 面按下式計算： 式中： m z h — 鐵心柱數； 單相兩柱式 m z h = 2， 三相三柱式或五柱式 m z h = 3； K s j — 被計算散熱面折算系數，它與線圈表面接觸的物體有關，一般按下列選取： 瓦楞紙板取 K sj = ，撐條簾取 K sj = ， mm薄紙筒取 K sj = ，