[發明專利]均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器及其結構優化方法

有效

• 申請號: 201611095808.8
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106653342B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 劉睿;張宗喜;蘇少春;趙莉華;劉丹華;劉豫川;王仲
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H01F41/00
• 分類號: H01F41/00;G06F19/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 梁田

技術領域

本發明涉及變壓器設計及應用技術領域，具體是均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器及其結構優化方法。

背景技術

油浸式變壓器因具有散熱性能優異、損耗小、制造成本低廉等優點，其在電網運行中應用較為廣泛。隨著電力系統安全可靠性和經濟環保性要求的不斷提高，人們對油浸式變壓器的性能也提出了更高的要求。為了提升油浸式變壓器的性能，人們常常采用新型絕緣材料對油浸式變壓器的絕緣材料進行替換。在油浸式變壓器絕緣材料改變的情況下，目前人們僅僅關注了油浸式變壓器散熱性能和絕緣性能的變化，如何根據絕緣材料的不同對油浸式變壓器結構進行優化以降低制造成本，現有技術并沒有相關記載。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種便于降低制造成本的均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器，本發明還公開了上述均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器的結構優化方法，其能在絕緣材料改變的情況下對變壓器結構進行合理優化，能降低油浸式變壓器的制造成本，使得均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器更便于推廣使用。

本發明解決上述問題主要通過以下技術方案實現：均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器，包括油浸式變壓器主體，所述油浸式變壓器主體內的絕緣油采用FR3植物絕緣油，油浸式變壓器主體內的絕緣紙采用DPE絕緣紙。

基于上述均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器的結構優化方法，包括以下步驟：

步驟一、計算長期急救負載下常規絕緣系統油浸式變壓器允許過載倍數、以及均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器允許過載倍數，并計算出均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器允許過載倍數與常規絕緣系統油浸式變壓器允許過載倍數的比值；

步驟二、將計算出的均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器允許過載倍數與常規絕緣系統油浸式變壓器允許過載倍數的比值等效為油浸式變壓器主體內繞組電阻損耗比值，根據繞組電阻損耗比值計算出繞組導線半徑縮小比例，并將油浸式變壓器主體內繞組導線半徑按計算出的繞組導線半徑縮小比例進行縮小；

步驟三、將油浸式變壓器主體的箱體體積、鐵心體積、絕緣油用量及絕緣紙用量按計算出的繞組導線半徑縮小比例進行縮小，將油浸式變壓器主體的繞組銅材用量按計算出的繞組導線半徑縮小比例的平方進行縮小。

進一步的，所述步驟一中長期急救負載下油浸式變壓器的允許過載倍數是由過載時熱點溫度限值對應的過載倍數確定的，其中，過載時熱點溫度的計算公式為：

其中，θ_h(t)為熱點溫度，θ_a為環境溫度，Δθ_oi為初始狀態頂層油溫升，為初始狀態熱點對頂層油溫度差，Δθ_or為總損耗下頂層油溫升，為額定電流下熱點對頂層油溫度差，R為負載損耗與空載損耗比值，K為負載系數，x為頂層油指數，y為繞組指數，函數f₁(t)為反映頂層油溫升上升量的時間函數，f₂(t)為反映熱點對頂層油溫度差變化的時間函數。

進一步的，所述繞組電阻與繞組導線半徑之間的關系如下：

其中，R為繞組電阻，ρ為繞組導體材料電阻率，l為繞組導體長度，S為繞組導體截面積，r為繞組導體半徑。本發明應用時基于發熱等效原理推算變壓器繞組線徑減小比例，忽略變壓器空載損耗對于溫升的影響，認為負載損耗是造成繞組溫度升高的主因，近似將繞組電阻損耗視為變壓器熱源，由本發明所述的變壓器與常規絕緣系統變壓器能夠承受的熱源大小對比，考慮繞組電阻與繞組導線半徑之間的關系，推算繞組線徑的減小比例。

綜上所述，本發明具有以下有益效果：本發明基于新型固、液絕緣材料較傳統絕緣材料的性能差異，針對本發明所述的變壓器提出了減小繞組線徑、減小鐵芯體積、減小箱體體積、降低絕緣材料用量等結構優化建議，實用性強，為本發明所述變壓器的結構設計提供了理論依據，并降低了其制造成本，有利于本發明所述變壓器的推廣和使用，具有重要的理論價值和現實意義。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明，并不作為對本發明的限定。

實施例：

均勻高溫絕緣系統油浸式變壓器，包括油浸式變壓器主體，其中，油浸式變壓器主體內的絕緣油采用FR3植物絕緣油，油浸式變壓器主體內的絕緣紙采用DPE絕緣紙。