油浸电力变压器温升计算设计手册

设计手册油浸电力变压器温升计算目 录1概述第 1 页热的传导过程 第 1 页温升限值第 2 页 1.2.1 连续额定容量下的正常温升限值 第 2 页 1.2.2在特殊使用条件下对温升修正的要求第 2 页 1.2.2.1 正常使用条件第 2 页 1.2.2.2 安装场所的特殊环境温度下对温升的修正 第 2 页 1.2.2.3 安装场所为高海拔时对温升的修正 第 3 页2层式绕组的温差计算第 3 页层式绕组的散热面（S q c ）计算 第 3 页层式绕组的热负载（q q c ）计算 第 3 页层式绕组的温差（τq c ）计算 第 4 页 层式绕组的温升（θqc ）计算第 4 页3饼式绕组的温升计算第 4 页饼式绕组的散热面（S q b ）计算第 4 页 3.1.1饼式绕组的轴向散热面（S q bz ）计算第 4 页 3.1.2 饼式绕组的横向散热面（S q b h ）计算第 5 页 饼式绕组的热负载（q q b ）计算 第 5 页饼式绕组的温差（τq b ）计算第 5 页 3.3.1 高功能饼式绕组的温差（τq g ）计算 第 5 页 3.3.2普通饼式绕组的温差（τq b ）计算第 6 页饼式绕组的温升（θq b ）计算第 7 页4油温升计算第 8 页箱壁几何面积（S b ）计算 第 8 页箱盖几何面积（S g ）计算第 9 页版次 日期签 字旧底图总号底图总号日期 签字 油 浸 电 力 变 压 器温 升 计 算共 页第 页02 01油箱有效散热面（S yx ）计算第 9 页 4.3.1 平滑油箱有效散热面（S yx ）计算 第 9 页 4.3.2管式油箱有效散热面（S yx ）计算第10 页 4.3.3 管式散热器油箱有效散热面（S yx ）计算 第12 页 4.3.4 片式散热器油箱有效散热面（S yx ）计算 第14 页目 录油平均温升计算第19 页 4.4.1 油箱的热负载（q yx ）计算 第19 页 4.4.2油平均温升（θy ）计算第19 页顶层油温升计算第19 页5强油冷却饼式绕组的温升计算第21 页强油导向冷却方式的特点第21 页 5.1.1 线饼温度分布 第21 页 5.1.2 横向油道高度的影响 第21 页 5.1.3 纵向油道宽度的影响 第21 页 5.1.4 线饼数的影响 第21 页 5.1.5 挡油隔板漏油的影响 第21 页 5.1.6流量的影响第21 页 强油冷却饼式绕组的热负载（q q p ）计算 第22 页强油冷却饼式绕组的温差（τq p ）计算 第23 页 强油冷却饼式绕组的温升（θq p ）计算 第23 页 强油风冷变压器本体的油阻力（ΔH T ）计算第23 页 5.5.1油管路的油阻力（ΔH g ）计算第23 页 5.5.1.1 油管路的摩擦油阻力（ΔH M ）计算 第23 页 5.5.1.2 油管路特殊部位的形状油阻力（ΔH X ）计算 第24 页 5.5.1.3 油管路的油阻力（ΔH g ）计算 第25 页 5.5.2线圈内部的油阻力（ΔH q ）确定第26 页 5.5.2.1 线圈内部的摩擦油阻力（ΔH q m ）计算 第26 页 5.5.2.2 线圈内部特殊部位的形状油阻力（ΔH qT ）计算第27 页油 浸 电 力 变 压 器温 升 计 算共 页第 页02 025.5.2.3 线圈内部的油阻力（ΔH q ）计算第27 页 5.5.3 额定油流量（Q r ）下的变压器本体的油阻力（ΔH T r ）计算 第27 页 强油风冷的实际油流量（Q ）计算第28 页 5.6.1 冷却回路的总油阻力（ΔH Z ）计算 第28 页 5.6.2 强油风冷的实际油流量（Q ）计算第28 页 强油风冷冷却器的冷却容量（P FP ）计算第29 页 5.7.1 强油风冷油平均温升（θ’yp ）的初步确定 第29 页 5.7.2 单台冷却器的冷却容量（P ’FP ）的初步确定 第29 页 5.7.3 风冷却器工作的数量（N FP ）确定第29 页 5.7.4 强油风冷却器单台实际冷却容量（P FP ）计算第30 页 强油风冷油平均温升（θyP ）计算 第30 页 强油风冷冷却器的技术数据第31 页强油水冷冷却器工作的数量（N SP ）确定第38 页1 概述 热的传导过程变压器运行时，绕组、铁心、钢铁结构件中均要产生损耗，这些损耗将转变为热量发 散到周围介质中，从而引起变压器发热和温度升高。

当绕组和铁心所产生的热量将全部散发到周围介质中，达到稳定状态（温度不再继续升高）此种状态称为热平衡状态。

在热平衡状态下，“热流”所经过的路径是相当复杂的，在油浸变压器中一般有：1）绕组和铁心在运行的初始阶段，温度上升很快，绕组和铁心所产生的热量，将由它们内部最热点藉传导方式传到与油接触的外面如图 所示。

对于自冷式变压器来说，线圈内部最热点温升比线圈平均温升，一般要高出13K 左右。

4B 3q ≈B q 2B q≈B q 2B q ≈B q2） 当绕组和铁心内部的热量传到表面后，它们的表面温度与周围介质（油）产生温 差，通过对流作用将部分热量传给附近的油，从而使油温逐渐上升。

线圈对油的平均温差一般在20 K ～30 K 左右。

3） 当绕组和铁心附近的油温升高后，由于油的对流作用，热油向上流动，冷却后的向下流动，重新流入线圈，形成闭合的对流路线，从而使油箱中的油温升高。

对于自冷式变压器来说，一般上层油温比平均油温高20%左右。

4 ) 当热油碰到箱壁或油管壁时，将部分热量传给它们，使油温下降而箱壁或油管壁温度升高，其热量从壁的内侧传导到外侧（壁的内外侧温差一般不超过 3 K 左右），它与周围的介质（空气）也产生温差，借助于对流和辐射作用，将热量散发到空气中。

综上所述，将绕组和铁心损耗所产生的热量散发到变压器外面的空气中，要经过许多 部分，热流每通过一个部分均要产生温差，而温差的大小与损耗和介质的物理特性有关。

变压器的温升计算，就是要计算各部分的温差和温升，即绕组对油的温差、绕组对空气的平均温升、油对空气的平均温升及顶层油温升。

而铁心对油的温差和铁心对空气的平均温升计算，详见铁心计算 SB1—。

温升限值1.2.1 连续额定容量下的正常温升限值1) 变压器分接范围在±5% 以内，且额定容量不超过2 500 kVA 的变压器，负载损 耗和温升限值的保证仅指主分接。

温升试验选在主分接上进行。

2) 变压器有一个分接范围超过 ±5% 或额定容量大于2 500 kVA 的变压器，在与每 个分接相应的分接容量、分接电压和分接电流下，不同分接的负载损耗是不同的，有时空载损耗也不同（即在分接范围内采用了变磁通调压方式）。

温升限值应适用于每个分接，温升型式试验应在最大电流分接上进行（另有规定除外）。

在独立绕组变压器中，最大电流一般是最大负载损耗分接。

3) 在带分接的自耦变压器中，温升试验时，应根据分接的布置来选择分接。

4) 对于多绕组变压器，当一个绕组的额定容量等于其他绕组额定容量之和时，温升 试验要求所有的绕组同时带各自的容量值。

如果情况不是这样，应规定一个或多个特定的负载组合进行温升试验。

油 浸 电 力 变 压 器温 升 计 算共 页第 页39 25) 在具有同心式线圈排列的变压器中，两个或多个独立线圈上下排列且容量及尺寸都相同时，绕组温升读数的平均值应不超过绕组温升限值；如果容量（或）尺寸不相同时，则应按协议进行评估。

6) 油浸式变压器在连续额定容量稳态下的正常温升限值规定如表： 表 温升限值表名 称温 升 限 值（K ）顶层油温升油不与大气直接接触的变压器 60 油与大气直接接触的变压器55 绕组平均温升 （用电阻法测量）65铁心、绕组外部的电气连接线或油箱中的结构件通常不超过 801.2.2 在特殊使用条件下对温升修正的要求 1.2.2.1 正常使用条件a. 油浸变压器的正常环境温度和冷却介质温度应符合下列条件： 最高气温 + 40℃; 最热月平均温度 + 30℃; 最高年平均温度 + 20℃;最低气温 －25℃ （适用于户外式变压器）; 最低气温 － 5℃ （适用于户内式变压器）； 水冷却入口处的冷却水最高温度 + 25℃。

b. 海拔海拔不超过 1 000 m 。

1.2.2.2 安装场所的特殊环境温度下对温升的修正a ．油浸空气冷却式变压器：安装场所的温度条件，当最热月平均温度超过 + 30℃； 或最高年平均温度超过 + 20℃，则对变压器的温升限值应按超过部分的数值减少，并应修约到最接近温度的整数值。

b. 油浸水冷式变压器：当冷却水温度超过 + 25℃时，则对变压器的温升限值应按冷 却水温超过限值部分而减少，并应修约到最接近温度的整数值。

1.2.2.3 安装场所为高海拔时对温升的修正安装场所海拔高于 1 000 m ，而试验场地海拔低于 1 000 m 时，自冷式变压器（AN ） 绕组平均温升限值应按海拔每增加 400 m 降低 1 K 来计算；风冷式变压器（AF ）绕组平均温升限值应按海拔每增加 250 m 降低 1 K 来计算。

试验场地海拔高于 1 000 m ，而安装场所海拔却低于 1 000 m 时，温升限值应作相应油 浸 电 力 变 压 器温 升 计 算共 页第 页39 3的增加值进行修正。

因海拔而作的温升修正值，均应修约到最接近的温度的整数。

对于油浸水冷式变压器，其海拔或环境温度对油箱冷却的影响可以忽略不计。

2 层式绕组的温升计算层式绕组的散热面（S q c ）计算层式（圆筒式）绕组，凡绕组内、外径及轴向油道两侧与油直接接触的表面均认为是 散热面，与厚纸筒接触的表面不作为散热面，而与1.0 mm 薄纸筒接触的表面只算一半散热面，绕组表面有遮盖的物体（如撑条等）应减去遮盖面积或用折算系数修正。

层式绕组散热面按下式计算：式中：m z h — 铁心柱数； 单相两柱式 m z h = 2， 三相三柱式或五柱式 m z h = 3；K s j — 被计算散热面折算系数，它与线圈表面接触的物体有关，一般按下列选取：瓦楞纸板取 K sj = ，撑条帘取 K sj = ，1.0 mm 薄纸筒取 K sj = ， 厚纸筒 K sj = 0；如线圈表面与撑条接触时，K s j 按下式计算： K sj = 1－( N j b c t j / 2πR sj )R s j — 被计算散热面处的线圈半径（mm ），见线圈计算（SB1—）； N j — 被计算散热面处与线圈表面直接接触的撑条数，b c t j — 被计算散热面处与线圈表面直接接触的撑条宽度（mm ）； H k j — 电抗高度（mm ），见线圈计算（SB1—）。

层式绕组的热负载（q q c ）计算式中：P R — 被计算绕组的电阻损耗（W ）, 当分接范围在±5% 以内,且变压器额定容 量不超过2 500 kVA 时, 选取主分接时的电阻损耗（W ），当分接范围超 过±5% ，或变压器额定容量大于2 500 kVA 时, 选取最大电流分接时的 电阻损耗（W ）；按负载损耗计算中公式（）计算;K f % — 被计算绕组的附加损耗系数（%），见负载损耗计算（SB1—）;S q c — 被计算绕组的散热面（m 2），按公式（）计算。