温升分析

温升分析（精选十篇）

温升分析 篇1

窄带滤光片作为光学成像系统的重要器件,在温度升高变化后,会对其光学性能造成影响。温升可导致窄带滤光片工作波段发生频移,从而降低整个光学系统的通光效率,进而会最终影响探测系统的灵敏度与效能,导致探测系统无法正常探测与提取目标。

文中主要以红外光学系统中常用的锗(Ge)材料制成的滤光片为例进行研究。

1 机理分析

锗(Ge)单晶是一种化学惰性材料,透射光谱范围为2~12μm,具有硬度高,导热性好,不溶于水等特点,被用做各种红外光学系统的基底材料。

温升对锗(Ge)材料窄带滤光片性能的影响主要表现为两个方面:

(1)温升使锗(Ge)材料窄带滤光片膜系的透射光谱漂移

光学系统表面介质膜温度升高后,会影响膜层光学厚度,材料折射率也会发生变化,最终表现为滤光片中心波长的漂移。根据F-P型全介质干涉型

其中,n为谐振层(谐振腔)的折射率;d为谐振层的厚度。当温度变化时,谐振层的折射率和光学厚度都发生变化,导致中心波长漂移。

(2)温升使窄带滤光片的材料性能发生变化,造成透过率降低。

锗(Ge)材料透射波段内主要吸收机制是自由载流子(电子和空穴)吸收。根据光吸收理论,吸收系数β与波长平方和载流子浓度成正比。考虑某一特定波长,吸收系数可表示为

其中,no和Po是电子和空穴浓度;Se和Sh分别是电子和空穴对光子的吸收截面,分别可表示为

其中,me*和mh*为电子和空穴有效质量;μe和μh是电子和空穴迁移率;n是Ge折射指数;e是电子电荷;c是光速。如果把Se和Sh作为可以调整的参数以确定吸收系数和电子浓度及空穴浓度的关系,得出Sh=43Se。空穴对光子的吸收截面要比电子的吸收截面大得多,这也是红外光学系统中用n型Ge的原因。根据半导体理论noPo=ni2,ni是本征载流子浓度,只与温度有关,no和Po是平衡时电子浓度和空穴浓度。由公式得出吸收系数为

Ge能隙较小(Eg=0.7 ev),温度升高引起自由载流子本征激发,产生的自由载流子浓度可表示为

自由载流子数目增加导致吸收增强,因而随温度升高,Ge透过率将会呈下降趋势。

2 仿真和试验结果

为进一步验证理论分析的正确性,以温度分别为0℃、20℃、50℃、100℃时为例,利用Macleod仿真软件研究窄带滤光片透射谱性能的变化规律。如图1所示。从仿真情况看,温度变化主要引起透射峰偏移。温度变化100℃,透射峰漂移量约为50 nm,温度升高后,引起的锗(Ge)材料窄带滤光片谱漂移是显著的。

在温度试验箱中放置窄带滤光片,使用能量计测量锗(Ge)材料滤光片前后激光(10.6μm)能量变化。温度设置为50℃~150℃,其透过率与温度关系如图2所示。当温度达到70℃以上时,透过率变化率明显加剧,继续升温至150℃,透过率降至10%左右。可见Ge滤光片透过率随温度升高下降显著。

3 结论

对窄带滤光片在高温变化的使用性能进行了分析,温度的升高变化对窄带滤光片的影响是显而易见的,当窄带滤光片温度达到70℃时,透过率下降明显。未来工作还将对窄带滤光片低温时的使用性能进行试验分析。在设计光学系统时,应充分考虑坏境温度对系统使用性能的影响,需对窄带滤光片进行隔温、降温处理,以此达到更理想的使用效能。

摘要：窄带滤光片用于从复合波长的光中分离出某一窄波段的单色光,它是光学成像系统的重要器件之一。随着光学成像技术在各个领域的发展,窄带滤光片也在各个领域被广泛应用。文中以锗(Ge)材料窄带滤光片为例,对温度升高对其性能产生的影响进行了分析,并通过仿真分析和试验比对验证了分析的正确性。

关键词：窄带滤光片,温升,透过率

参考文献

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温升分析 篇2

文章采用有限元ANSYS程序分析了在重复频率脉冲激光辐照下光学薄膜元件表面的温度变化.结果表明激光脉宽相同时,重复频率越高,相同辐照时间薄膜元件表面温度累积就越大;占空比一样时,脉宽越大,相同辐照时间元件温升越高.重复频率表现出来的只是温度的.累积效果,脉宽的影响效果远大于重复频率引起的温度累积.

作 者：代福 熊胜明 龚自正 Dai Fu Xiong Shengming Gong Zizheng 作者单位：代福,Dai Fu(北京卫星环境工程研究所,北京100094;中国科学院光电技术研究所,成都,610209)

熊胜明,Xiong Shengming(中国科学院光电技术研究所,成都,610209)

龚自正,Gong Zizheng(北京卫星环境工程研究所,北京,100094)

温升分析 篇3

关键词：JK00430走行部车载检测装置 抱轴轴温报警 固态齿轮脂 抱轴瓦油

一、问题提出

1.贵阳机务段六盘水地区配属运用机车加装有JK00430走行部车载检测装置轴温报警现象较为突出，出现抱轴轴温报警多发频发现象，2010年8月至2010年12月发生抱轴温升报警26台，平均每月发生5.2台，而同期轴箱轴承报警仅6台，电机轴承报警仅3台，2011年1月至12月发生抱轴温升报警57台（开盖检查正常，顶轮检测正常），平均每月发生5台，轴箱轴承报警仅12台，电机轴承报警仅2台。

2. 從以上统计可以看出，JK00430检测装置电机、轴箱轴承报警数量较少，抱轴报警最为突出，就此问题曾经给JK00430厂家服务人员反馈并交流过，但厂家服务人员也不知道是何原因，段技术人员拿到的资料也只是一个使用说明书，对原因无法分析，JK00430装置报警现象往往造成运行中乘务员不敢继续行车，拨打段110救援电话并停车检查，造成耽误列车运行，个别机车运用车间甚至不敢放行而将车扣在宜宾库内待鉴定处理，造成了不小影响。

3.JK00430型机车走行部车载检测装置为北京唐智科技公司和北京铁路局联合研制的适合车载安全检测装置，于2009年下半年开始陆续对段配属SS34000系机车进行加装，实际运用中取得了较好效果，通过及时报警发现了一些轴承部件肉眼难以检测的潜在隐患，结果相对较准，基于此，六盘水地区对JK00430装置抱轴轴报警的处理原则是发生报警后尽管开盖检查正常也要求入库顶轮进行电机及动轮旋转动态检测，抱轴报警机车开抱轴检查盖检查抱轴毛线集油器和抱轴瓦口及顶轮检测绝大部分均正常，技术科、车间对此问题曾一直百思不得其解。

二、原因分析

1. 对此问题，技术人员进行了多方排查查找，在对临修落轮落电机解体检查时发现齿轮箱内残留有固态齿轮脂袋碎片，进一步了解到机车整备场现在使用的齿轮箱润滑剂为固态齿轮润滑脂，而检修库内班组对齿轮箱润滑剂使用的为液态抱轴瓦油（目前使用的为天马牌铁路机车专用抱轴瓦油），分别为两种润滑剂，这引起了技术人员的注意和思考。

2．机车走行部构造为上下两副齿轮箱上下合口与抱轴箱合口交界处边沿紧贴在轮对轴上（见附图1），合口处为毛毡垫涂密封胶密封，本来抱轴箱与齿轮箱分别为两套独立系统分别润滑抱轴瓦和大齿轮，但实际运行中由于线路的起伏、机车过曲线弯道及上下坡道等的影响使得齿轮箱、抱轴、轮对轴发生不同程度、形状的变形，造成合口处的间隙变化，同时轮对轴与大齿轮都在飞速旋转，齿轮箱与抱轴合口交界处抱轴瓦口对飞溅起的齿轮箱润滑脂有一定的吸附作用，齿轮箱润滑脂通过合口交界处沿抱轴瓦间隙进入抱轴箱内，如果抱轴箱与齿轮箱都使用的液态润滑油，则影响不大，如果齿轮箱使用固态润滑剂而抱轴箱用液态油，尽管固态齿轮脂运行中能消融成液态，但两种润滑脂粘度、稠度、密度不同，进入抱轴箱的固态润滑脂由于粘度、稠度较大，与抱轴油混合后会使得抱轴油变粘、变稠、变脏，而抱轴集油器毛线主要通过毛细作用吸附抱轴油润滑抱轴瓦与车轴间的滑动摩擦，抱轴油变粘、变稠、变脏后会直接影响抱轴油的吸附效果，引起一定程度温升发热，引发JK00430检测装置报警。

3. JK00430装置对抱轴检测为温度检测，标准为探头检测温度超过环境温度55度就会发生报警，而这个温度不会引起抱轴毛线和抱轴瓦瓦口状态的明显变化，而库内顶轮旋转检测毕竟比实际运行中存在的合口受力变形引起固态齿轮脂窜入抱轴影响程度要小且试验时间也有限，这就是为什么发生报警的机车（除去少数确定为误报警的机车外）入库开盖检查正常，顶轮检测也正常的原因。当冬季温度较低时也较易达到检测温度与环境温度相差温度55度而报警，实际统计中也发现冬季环境温度较低时报警比其它季节较为频繁。

4. 六盘水运用车间但当牵引任务的的内六线区段线路有其特殊性。全线坡道大且长，多处为小曲线半径线路，特别是昭通-大关间近80km线路,多处23.5‰的长大坡道，曲线半径小，转向架受力及产生扭矩较大，这也客观加剧了合口间隙变形，为固态齿轮润滑脂窜入抱轴箱内提供了更多条件。此外各个机车的状态（如抱轴瓦口间隙、密封度、变形度）不同，对固态齿轮脂的窜入吸附而产生轴温报警影响也不同，这也是各个机车发生报警频率不同的原因。实际中只有少数机车可以开盖明显观察出抱轴油及毛线变粘稠变脏。

三、办法措施

针对此现象，技术科于2011年9月专门下达了《关于统一使用电力机车齿轮箱的通知》，要求整备场即日起对齿轮箱加油统一使用检修库内使用的液态天马牌抱轴瓦油。但由于以前加的齿轮箱中的固态齿轮脂要完全清除需要一定时间，轴温报警现象还是较为频繁，而齿轮箱放油清除效果不理想也较为困难，落修清除又工作量太大，为此，2011年12月六盘水技术同整备车间相关人员专门召开了抱轴轴温报警防止整治专题会，措施如下：

1.整备场对机车抱轴进行一次普查，专检组对趟检机车检查中抱轴油表油位必须达到规定要求，对油表不清、看不清油位、黑油表的机车抱轴必须开盖检查，车间质检对油表不清惯性提票的机车进行统计，一并纳入开盖检查范围，开盖检查发现毛线、油质较脏的必须进行相应换油、换毛线处理，达到3位及以上需换油及毛线的可联系库内处理。普查必须做记名记录。

2.加强修程抱轴检修，小修除继续按范围更换毛线及抱轴油外，对抱轴副油箱必须下车清洗，防止副油箱内脏油二次污染新油，辅修加强黑油表检查，发现油质、毛线脏的必须更换，技术、车间质检不定期抽查及卡控。

3.对轴温报警扣临修机车，必须对整车抱轴都开盖检查，发现油质、毛线脏的必须更换。

四、结束语

温升分析 篇4

排放升级后,柴油机普遍采用增压中冷形式满足发动机对进气量、清洁度、干燥度、温度和压力适当的空气,以进行燃烧并最大限度地降低发动机磨损并保持最佳的发动机性能[2]。其中,进气温度对发动机的动力性、排放物影响至关重要。研究表明,中冷出气温度每超出规定温度10℃,发动机扭矩输出约降低2%,燃油消耗量增加8%以上[3]。

本文从设计理论的角度对某轻卡车型中冷温升超标的原因进行分析,最终通过优化整改彻底解决此问题。

该轻型卡车进气道固定在驾驶室后方,进气口离地面距离约2m,可以有效的防止进气系统吸入高温气体;中冷器和散热器一起固定在发动机前方,与一般轻型卡车不同的是,中冷器前方增加了冷凝器,这会导致中冷器的迎风温度升高,对中冷器性能有一定的影响。试验数据如下:

1、原因分析

针对中冷温升超标问题做FTA分析。

1.1 前格栅有效迎风面积小

在3D数据上,对前格栅在中冷器的投影面积校核,计算投影面积占中冷器面积的。对比顶端WSL品牌的某车型,如表4所示,该车型的前格栅尺寸较大。可见前格栅有效迎风面积合适,并非造成中冷温升超标的主要原因。

1.2 进气温升过高

进气温升是指增压进气前进气管内部的温度和环境温度的温差,根据康明斯要求,进气温升≤15℃。该车型进气道采用高位进气,可以避免吸到高温空气,通过实验数据可以看出,进气温升最大在扭矩点,数值为8.1℃,小于设计要求15℃。因此,进气温升高不是造成中冷温升超标的主要原因。

1.3 散热器风阻大

选择中冷温升较好的三款车型,与目标车型的散热器结构参数、风阻性能参数对比,如表6所示。由表6可看出,该散热器风阻参数较大,为中冷温升超标的主要原因。

1.4 中冷器热侧风阻大

通过中冷器的性能试验报告可知,该款中冷器的热侧风阻为13.7kPa,相对较大,影响中冷器的热交换,为中冷温升超标的主要原因。

1.5 中冷器芯体焊接工艺差

该散热器生产厂家为国内领先的中冷器设计、制造、生产公司,焊接工艺及设备先进,焊接工艺较好。因此,排除中冷器芯体焊接工艺差的因素。

1.6 发动机排风背压大

该车型搭载的发动机为技术领先的万国发动机,该发动机布置相对合理,对排风影响不大。因此,可以排除此因素的影响。

1.7 中冷器的散热面积小

中冷器实际散热面积为8.22m2,理论计算需要的散热面积为9.08m2,从理论计算[4]的角度可以得出,中冷器散热面积偏小为中冷温升超标的主要原因。

1.8 系统热风回流现象严重

对表5热平衡试验数据进行分析,迎风温度与环境温度差值最高0.8℃(理论要求不超过6℃),因此热风回流现象基本可以忽略。此因素,并非造成中冷温升超标的主要原因。

1.9 风扇距离水箱近

该车型的风扇距离水箱的距离为111mm,设计要求为80mm到150mm之间,两者之间的间隙满足要求。

1.1 0 冷凝器与中冷器之间的间隙

冷凝器布置在中冷器前方,与中冷器间隙为8mm,间隙偏小,小于推荐值20mm,对中冷器进风量有较大影响,是造成中冷温升超标的主要原因。

2、改进优化

根据上文分析,该车型中冷温升超标主要因素有散热器的风阻过大、中冷器有效散热面积小、中冷器热侧压力降过大和冷凝器与中冷器间隙过小四种。

2.1 减小散热器风阻

调整散热器散热带参数,将散热带波距由3.4mm调整到3.5mm,散热器风阻由0.533减少到0.517,散热器外形尺寸保持不变,可实施性较强。

2.2 增大中冷器散热面积

将中冷器的波距由5.5mm调整到5mm,散热面积由8.22m2增加到9.13m2,散热面积满足设计要求。

2.3 调整紊流片参数

调整中冷器紊流片参数,由2.56mm调整到3.3mm,热侧阻力与13.7kPa降低到10.2kPa,增加热交换速度。

2.4 冷凝器与中冷器间隙过小

冷凝器与中冷器之间的距离由8mm增加到25mm,满足系统风量要求。

3、试验验证

对上述措施整改完成后,在整车上重新进行热平衡试验,试验结果如表8所示。

由此可见,按上述方案改进后,中冷后最大的温升为29.9℃,满足发动机要求。通过上述整改,目标终于达成。整个过程中未对周边其他系统造成影响,整改方案可行、有效。

4、结束语

本文从设计理论和计算的角度出发,对影响中冷温升的各个因素进行逐个排查,一一验证,找出导致中冷温升超标的主要原因。并从零部件内部结构着手,完成整改目标,未对周边其他系统造成不良影响。本文研究的方法推广到其他车型中,避免采用直接加大中冷器来解决中冷性能不合格问题,造成资源和成本的浪费。

参考文献

[1]王霄锋.汽车底盘设计.北京:清华大学出版社,2010.

[2]王望予.汽车设计.北京:机械工业出版社,2000.

[3]朱一德.进气系统参数对柴油发动机性能的影响分析.设备管理&维修技术.

温升分析 篇5

【关键词】大电流隔离柜；触头；温升；控制措施

0.引言

中置移开式金属封闭开关柜具有结构紧凑、操作便捷、柜体抗腐蚀、手车互换性好、运行安全可靠等优点，广泛应用于各变电站。大电流隔离手车主要用于中置式主变进线柜和母分联络柜，在分闸（试验）位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合闸（工作）位置时，和断路器手车一样，通过梅花触头与柜内静触头啮合，承载正常回路条件下的电流和在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流[1]。但由于隔离手车无灭弧室，不具备关合、开断额定短路电流能力，一般不要求作配柜型式试验。与额定电流4000A的10kV断路器需带强制风冷不同，工作时常不配散热风机。因此，大电流隔离柜虽然结构相对简单，但在运行中容易出故障，需要我们对其质量和性能加以重视。

1.故障情况

2012年，某变电站#1主变10kV进线隔离柜爆炸，隔离手车和触头盒均被不同程度烧毁，故障点见图1、2所示，同一开关室的其它断路器柜状态良好。

故障发生时刻系统运行方式是上级变电站通过110kV线路1送本站Ⅰ段母线带#1主变负荷，由110kV线路2送本站Ⅱ段母线带#2主变负荷，本站高低压侧分列运行，即110kV母分开关和10kV母分开关热备用。

经现场调查，变电站10kV进线隔离柜顶部母线桥被高温烟气灼伤，母排热缩套大部分被烧毁。仪表室被浓烟熏黑，其它基本完好。隔离手车B相上触头和母线室A、B相触头盒被严重烧毁。电流互感器及联络铜排无明显受损痕迹。

从收集到的录波报文分析，首先在差动保护区外发生A、B相短路故障，16ms后发展成为差动保护区内A、B、C三相短路故障，#1主变比率差动保护动作跳开#1主变10kV开关、#1主变110kV开关， #1主变高低后备保护告警[2]。

2.原因分析

从故障情况看，初步推断在隔离柜运行时，A、B相动静触头由于接触不良导致长期过热，加上触头盒为半封闭结构，内部对流缓慢，且柜内未装风机，散热不畅，触头温升超出标准规定值。热量被不断传导至触头盒、绝缘筒等处，其绝缘逐渐老化，动静触头等部件烧熔最终引燃了阻燃性能不良的A、B相触头盒，产生灼热烟气[3]，空气电离产生弧光漂移，发展为相间短路和三相短路。

经综合分析，引起触头温升超标的5个主要因素是：

（1）动静触头存在同轴度偏差，接触电阻超标。大电流隔离手车较重，容易存在同轴度偏差，刚使用时由于触头间可能仍保持有部分良好接触，接触电阻测试未见明显异常。运行前每次将手车强行推入，造成触头间受力不均，接触面积变小，从而使手车动静触头不能完全接触形成相应的空隙，电流在此处形成局部放电，剧烈发热升温[4]。

动静触头同轴度偏差有的是产品在工厂制造过程就已存在，由于技术把关、工艺执行、检验调试等质量控制措施不到位引起；有的是设备在运输、就位、安装和运行过程因作业不当产生变形而导致，如主母线过度牵引分支母线使静触头额外受力、土建基础不平整以及违反操作规程手车触臂受到撞击等。

（2）引起动静触头接触电阻过大的其它原因：除了触头同轴度因素，如果运行环境恶劣或使用维护不当，接触面有尘埃、氧化、腐蚀现象，触头固定螺栓松动，动静触头啮合深度不足或过度，触头材质差电阻率高，动触头触指弹簧因受热退火严重失去弹性或断裂等，均会使接触电阻增大。

（3）隔离手车载流铜排或柜内连接铜排电阻率较高，所发热量被不断传导至触头处，使其温升超标。

（4）散热不畅。柜子结构紧凑、内部狭窄，又需满足IP4X防护等级要求，同时，触头盒为半封闭结构，柜内未强制通风等均使热量无法很好的散发。

（5）运行监控和性能检测手段不足。由于柜内密闭、视野被手车面板和柜体阻挡，不能直接观测动静触头接触情况，也无法进行红外测温；受柜体结构和技术手段所限，隔离手车在工作位置时，动静触头同轴度检测较困难，加上未安装无线测温装置，所以局限于定期检测接触电阻对其进行状态评价外，未能采取更多技术手段确保触头温升处于有效在控状态。

3.控制措施

为控制隔离柜触头温升，降低设备运行故障率，采取了以下措施：

（1）采用专门设备检测动静触头同轴度。针对以往无法有效检测隔离手车触头啮合问题，设计了一种同轴度检查小车。小车具有与隔离（断路器）手车相同外形尺寸；其底盘结构与实际运行的小车底盘结构一致；面板采用厚度不小于8mm的高强度透明钢化玻璃板，有良好的观察视野；导电臂和动触头均采用绝缘材料制作，安装位置与实际运行的小车相同；绝缘动触头与静触头之间满足规定的公差配合要求，以此来确定其内径大小；绝缘动触头内壁还刻有刻度，可模拟检查静触头插入梅花触指的深度；检测照明采用由9V叠层电池供电的LED装置。小车外观见图3所示。

检测前，先测量隔离（断路器）手车、柜内手车导轨及触头盒安装尺寸，确认其满足技术要求；同轴度检查小车需定期做尺寸精度测量和绝缘测试等校验工作。应注意的是，若柜内带电，应严格执行电力安全规程，做好各项安全措施。检测时，摇动小车操作手柄，使小车缓慢推进至工作位置，通过动静触头啮合，检查同轴度和插入深度。检测后，根据偏差情况进行同轴度等调整。

（1）技术设计改进，加装主母线支柱绝缘子，使静触头不额外受力。运输、安装作业要科学合理，避免设备受损或变形。严格按操作规程进行设备运行维护。

（2）有效降低动静触头接触电阻的其它措施：保证开关柜生产车间和开关室清洁、无尘和干燥。在触头装配、维护过程中应注意人体防护（皮肤、毛发、化妆品油脂、汗渍等）[5]。检修时，检查动静触头啮合深度和弹簧压力，及时更换有质量缺陷的元件。规范试验方法，测量主回路电阻时，不能将测试电源直接施加在触指弹簧或弹片上或让测试电流通过触指弹簧或弹片，应在静触头插入梅花触指情况下，将测试电源施加在静触头上[6]，避免弹簧或弹片因过流发热而损坏。制造厂加强对元器件的质量管控，重点检测分析元件材质、加工尺寸和镀银层厚度等性能。改进技术工艺，绝缘筒采用APG固封浇注结构，手车绝缘筒载流铜排改为镀银铜柱。严格落实装配要求，触头、铜排等重要连接部位使用高强度的8.8级固定螺栓，按规定力矩紧固并做好标记。

（3）使用一体化铝合金手车导轨。目前，额定电流3150A及以下中置柜用的铝合金导轨通过了国家权威检测机构检测，4000A中置柜的铝合金手车导轨在研制过程中。提高手车导轨的整体精度将有利于确保动静触头同轴度。

（4）换用防阻燃绝缘件。购买采用良好阻燃性能的V0级绝缘材质制造的触头盒、触臂和绝缘筒。对绝缘件加做局放检测，防止绝缘件因气泡残留在使用中过热爆裂扩大事故。

（5）隔离柜顶或手车室底部加装散热风机，由电流继电器或温控器启动，加快重点发热部位散热速度。

（6）在隔离手车动触臂适当位置安装无线测温装置，提高温升在线监测水平。

（7）编制开关（隔离）柜运行维护手册，制定状态评价和验收标准，对发现的异常数据应结合历年缺陷、异常记录和巡检记录进行综合分析。

（8）制造厂加强对断路器手车、隔离手车的性能检测，设计制造标准化手车、柜架校验检测平台。

4.结语

10kV中置式大电流隔离柜作为电网主要的中压设备之一，在变电站的配置数量比断路器柜少，结构相对简单。但从运行情况看，其质量缺陷不容忽视，特别是因触头温升超标导致的故障屡有发生。通过综合分析故障原因，提出了控制触头同轴度、降低接触电阻、规范试验方法、加强在线监测等技术、管理措施，确保电网与设备安全可靠运行。各变电站大电流隔离柜经技术改进，运行情况良好，说明上述质量控制措施是有效的。 [科]

【参考文献】

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[4]林茂基.高压开关柜的发热处理与防控[J].企业技术开发，2012（22）：55-57.

[5]柏小平，李国伟，翁桅，等.电触头表面状态对接触电阻的影响和改善方法[J].电工材料，2013（1）：10-15，23.

温升分析 篇6

1 温升试验不合格情况

从国家质量监督检验检疫总局公布的数据来看,2015年第三季度,共抽查了10个省(市)30家企业生产的30批次电力变压器产品,抽查依据现行的GB 1094系列标准等要求,对电力变压器产品的例行试验项目(干式电力变压器含局部放电测量)、温升试验、雷电冲击试验等9个项目进行了检验。检测结果表明,有10批次产品不符合标准的规定,其中温升试验不合格的为9批次。近几年国家监督抽查的电力变压器试验情况如表1所示。

台

在近几年的国家监督抽查的167台电力变压器中,统计结果表明,不合格品43台,其中温升试验不合格的33台,其他试验项目不合格的13台(温升试验不合格台数+其他试验项目不合格台数>不合格总台数,表明有产品不仅温升试验不合格,还有其他试验项目也不合格),占抽检中不合格试验项目的比例高达77%。在过去的2015年全年进行的电力变压器的委托试验中,在所有不合格产品中,温升试验不合格的产品占比超过三分之一,不合格率仅次于短路承受能力试验。

2 温升试验不合格的原因分析

变压器的温升是指变压器实际温度与周围温度的差值称作变压器的温升,见公式(1)~(3)所示。

对于铜:

对于铝:

式中:θ2为电源断开瞬间的绕组平均温度;Δθofm为在额定电流下1 h试验期间的液体平均温度的降低值;θa为施加总损耗试验结束时的外部冷却介质的温度值;温度的单位为℃。

液浸式变压器一般采用A级绝缘材料,所经受的最高温度在98~105℃的范围内,通过试验可知当在这个最高温度的范围时,绝缘纸长期浸在符合标准的油中,而其绝缘纸本身的绝缘性质不致有明显的降低。线圈温度越高绝缘材料越容易烤干变脆,机械强度和电气强度变差产生老化现象。一旦发生突然短路或强烈振动等都可能使变压器损坏。变压器温升试验实际是考核变压器发热与散热达到平衡态以后的温升值,是一个动态的平衡。因此影响变压器温升的两大因素即发热和散热。

2.1 影响发热的主要因素

电力变压器在运行过程中会产生空载损耗和负载损耗,空载损耗由变压器的铁损、绝缘介质损耗和绕组直流电阻损耗引起,因介质损耗和绕组直流电阻损耗与铁损相比,小几个数量级,往往可以忽略不计,即空载损耗主要由铁损引起。铁损与矽钢片的材质、铁心中磁通密度的幅值有关,使用高导磁材料,降低磁通密度幅值,有利于降低空载损耗。负载损耗由绕组中的直流电阻损耗(I2R)和绕组电流产生的漏磁场引起的附加损耗所引起,但主要的是直流电阻损耗。影响直流电阻的因素则是导体的材料电阻率及导体的截面和长度。

硅钢片叠加成铁心,变压器运行中由于绝缘老化,可能导致硅钢片间绝缘损坏,涡流增大,会产生局部过热现象,有时观察不出变压器油温上升,进一步恶化可使铁心局部过热,油温上升,空载损耗增加;如果是变压器的负载损耗变大,应重点减小附加损耗和杂散损耗。从试验角度分析,如果变压器绕组匝间短路,做感应试验或雷电冲击试验时也可能反映出来,这时检测出来的负载损耗可能增大很多。

2.2 影响散热的主要因素

液浸式变压器的冷却与变压器的结构(变压器油箱的容积、线圈绕制的密度、绝缘包扎的方式与层数、冷却方式和效率即散热器的散热面积及变压器油的热循环通路顺畅)有关;变压器的进出风口是变压器运行中空气对流的通道,一旦阻塞或积尘严重,变压器的发热条件没变而散热条件变差了,不能及时向周围空气散热,导致变压器运行中温度上升。变压器油是液浸式变压器的主要绝缘介质,不仅起到绝缘作用,还具有冷却介质,甚至阻燃的作用,如果运行时变压器油减少或者循环不畅,也可能使变压器运行中温度升高。

在2015年苏州电器科学研究院股份有限公司承担的国家监督抽查的3台温升不合格的产品中,温升不合格数据见表2。

其中,温升最高的这台S11-200/10产品是典型的散热问题造成的温升超标,因为短路阻抗和负载损耗测量、空载电流和空载损耗测量都是合格的,总损耗也没有超标,说明发热在合理的范围,没有超出国家标准的要求。

从文中相关数据可以看出,高压绕组温升比低压高出了22.2 K,而根据目前电力变压器的结构,高压绕组在外的排列,线圈的内部结构对低压绕组温升影响更大,两个绕组温升均超标,说明结构存在缺陷;另外,如果油箱足够大,一般低压绕组温升应该会高于高压绕组,这个现象说明该台产品的油箱也偏小,使得高压绕组散热困难导致温升过高。图1、图2分别为电源断开瞬间高压绕组平均温度在120.03℃及97.86℃时绕组平均温度与时间的关系图。

干式电力变压器的冷却与其结构线圈绕制的密度、绝缘包扎的方式与层数、空气冷却方式的效率(线圈与空气的接触面及空气的流通量)有关。

3 应对措施及建议

控制电力变压器的温升在标准要求的范围内,建议从以下几个方面着手:

(1)例行试验中的空载损耗和空载电流测量、短路阻抗和负载损耗测量合格,不一定能确保温升试验也是合格的,企业应将空载损耗和负载损耗要求值制订一个内控标准,放有适当的裕度,使变压器的发热量控制得较低,有利于温升试验的通过。在此基础上考虑散热能力也相对容易些,不会因为发热过大而增加散热能力设计的难度。

(2)变压器内部损耗中由于空载损耗是基本不变的,一般随运行年数的增加略有增加,只有负载损耗是随运行负荷的变化而变化的,因此应当尽量避免变压器过载运行。

(3)健全采购产品的供应链管理,控制采购产品的质量,以确保电力变压器整机的质量。对变压器温升直接有关的关键元器件和原材料如液浸式变压器的外壳(含散热器)、铁心的矽钢片材质和制作、铜(铝)线或铜(铝)箔的材质和尺寸、线圈的结构和绕制、变压器油等应在经合格评定的供应商处采购,并与之订立技术质量协议,按协议要求加以控制。严格采购产品的进货检验,配备必要的检验人员和检测设备,把好进货产品质量关,避免不合格的元器件和原材料影响电力变压器整机的质量。

(4)中型以上的电力变压器生产企业可以创造条件建立温升试验室,配备一台发电机和相应的电容器组、温度巡检仪和绕组直流电阻测试仪,在原有例行试验设备的基础上即可开展试验,作为摸底试验用。当批量产品投产时或生产工艺、原材料规格和供方有变动时,或客户有要求时,或进行定期试验摸底时,可以自行开展温升试验。当试验结果出现不合格或临界状态、或需要进一步验证时可以委托有资质的检测机构进行验证试验。

温升分析 篇7

某型套装压力机, 设计连续工作时间为4h。但在实际应用过程中, 该液压系统连续工作2h, 温升已超过液压油最高允许工作温度55℃ (液压系统一般温度范围35℃~55℃) , 温度升高后, 压力下降, 系统变得极不稳定, 不能正常工作。本文对系统发热及散热进行计算, 求得过剩热量, 通过分析发现, 该液压系统采用节流阀调速, 由于调速显著, 节流损失较大, 使得系统中温升过高, 同时使用环境温度较高, 油箱设计较小, 难以满足散热要求。在不改变原液压系统设计的前提下, 在系统中增设一个空气冷却器, 使系统的温度控制在允许范围内。通过试验验证, 记录了连续4h油箱内油温变化, 证实增加的冷却器较好地控制了系统温度, 达到了预期的效果。

1.1 液压系统温升过高原因分析

导致液压系统温升过高有多种原因, 具体主要有以下几类:

(1) 设计缺陷。在液压系统设计时, 未能充分考虑实际的运行工况, 因而使油箱设计偏小, 不能充分散热, 同时未采用油冷、风冷等冷却设备;液压系统中中位机能选择错误, 系统不工作时, 油泵产生的油液在高压下回流至油箱而致温度升高过快;液压系统工作在快进、慢进等工况下, 设计时按快进速度对定量泵进行容量选型计算, 在慢进工况时, 大量多余的流量在高压下通过溢流阀回流油箱而产生过多热量[1]。

(2) 使用不合理。在液压系统使用过程中, 由于长时间的工作, 忽略维修和保养, 导致磨损严重, 系统内配合件间隙增大, 内外泄漏量增大, 造成温升过高;使用的液压油不适当, 液压油粘度多大和过小均会造成温升过快。

1.2 液压系统温升过高危害

(1) 加速了液压油氧化变质, 降低了液压油的使用寿命, 造成泄漏, 甚至影响正常的工作;

(2) 产生热变形, 由于液压系统中不同部件热膨胀系数不同, 导致原有配合间隙变小甚至卡死、系统阀件动作失灵, 甚至误动作, 进而影响液压系统正常工作[2]。

1.3 液压系统温升过高预防措施

(1) 在设计液压系统时, 充分考虑实际工况, 根据具体工作环境对液压系统元器件选型计算, 确保系统工作在允许的压力范围和流量范围内[3]。

(2) 在液压系统工作过程中根据负载要求经常检测、调整溢流阀的压力, 使之在系统设计范围内工作;加强对系统的维护保养, 确保系统在高效率下工作[4]。

2 液压系统温升计算

2.1 液压系统工作原理

从图1中不难看出, 三位四通换向阀控制液压缸上下运动, 系统中的节流阀控制液压缸运动的快慢。套装压力机的工作循环为:慢进对位→快进→慢压到位→快回。

速度分别为:慢进对位10~20mm/s;快进200mm/s;慢压到位10~20mm/s;快回200mm/s;

考虑到工作实际过程中, 主要以慢进、慢推为主, 所以, 在计算系统发热时, 取液压缸速度20mm/s进行计算。表1为各种工况下液压缸运动时的载荷力。

2.2 液压系统发热量计算

油液温升计算是计算系统的发热量与散热量, 使热平衡后的油温满足其使用要求, 由于影响系统发热和散热的因素复杂, 本文仅以系统总效率作为主要因素粗略计算系统发热量。由图1可知, 该液压系统只驱动一个回路工作, 该液压系统的温升计算只针对液压缸工作时。

液压系统的发热功率为:H=Pr-Pc=PTQ/η-Pc

式中, 总输入功率Pr;有效输出功率Pc, Pc=fv, 其中f为推动液压缸所用的力, 根据计算f=2.8kN, v为液压缸的移动速度, v=20mm/s, Pc=56W;取液压泵实际出口压力PT=2.5MPa;泵实际流量Q=11.8L/min;设定系统的总效率η=0.8。则:H=Pr-Pc=PTQ/η-Pc=2.5×106×11.8×10-3/60-56=435.7W。

2.3 系统散热量

油箱散热量的计算公式:QH=K·A· (T1-T2) =K·A·△T式中, K为散热系数, 如表1, A为油箱的散热面积, m2;T1为液压油允许的最高温度, ℃, T2为外部环境的温度, ℃;△T为油与环境间的温度差, 即液压系统的温升, ℃。

通风条件良好, 取K=13, 油箱的外形尺寸长宽高:350mm×350mm×550mm, 通常系统内液压油为油箱容积的0.8, 油箱底部及与液压油直接接触的表面为全散热面, 油箱顶部及不与液压油直接接触的侧面为半散热面, 则:

取△T=25℃, 则QH=13×0.8×25=260W系统的发热量与散热量之差为:

系统发热功率大于散热功率, 需要用其他冷却方法吸收多余热量。

3冷却系统设计

3.1冷却系统计算

由上述计算可知, 在系统周围通风良好的情况下油箱散热为260W, 散热有限, 需增设冷却设施来吸收多余热量, 冷却器散热功率为175.7W, 冷却器所需换热面积A2:

则由上式求得A2=0.48m2, 考虑到冷却器长期使用, 内部油垢和腐蚀影响, 冷却面积应为计算面积的1.1~1.3, 取1.2, 则冷却器实际散热面积A3=0.58m2。

对于套管机由于受结构条件限制, 油箱设计较小, 散热面积小, 单靠油箱自然冷却不足以使温度控制在55℃, 所以采用增加风冷却系统。根据计算, 选定BFL-6/3.2-1型空气冷却器, 冷却介质为空气, 散热面积为1m2, 风扇功率0.10kW。图2所示是增加风冷却系统后的系统图。

1.油箱2.电机3.齿轮泵4.空气开关5.溢流阀6.压力表7.三位四通电磁换向阀8.液压缸9.节流阀10.冷却器11.风扇

3.2实验结果分析

根据以上设计改进, 对油温的控制效果进行了现场验证, 液压系统工作温度为30℃时数据测试结果如图3。

4 结论

在进行液压系统设计时必须充分考虑系统的温升问题, 如果设计不当, 温升过高会引起系统产生各种故障, 影响设备的可靠性。通常针对此种情况, 一般不改变现有结构, 增加冷却措施使温升控制在液压油合理的使用范围内, 本系统采用增加空气冷却器方式, 通过实验数据改进后的系统达到了理想的效果, 对类似系统具有借鉴意义。

参考文献

[1]陈新轩, 许安.工程机械状态检测与故障诊断[M].北京:人民交通出版社, 2004.

[2]刘虎, 井夫宣, 孙时健.液压系统油温过热原因分析及处理[J].液压与气动, 2007 (4) :29-30.

[3]杨国平, 工程机械液压系统故障诊断与排除措施[M].长沙:湖南科学技术出版社, 2003.

温升分析 篇8

1 大型电力变压器绕组短路强度计算的意义与目的

随着经济的不断发展，对电力的需求也越来越大，而电力变压器则必须朝着高电压大容量的方向发展。但是，由于受到运输条件的限制，大型电力变压器的体积不可能很大，但其所承受的电磁负荷却很大，这就使漏磁场增强。这不仅会降低变压器的抗短路能力，还会为变压器带来一系列问题。而电力变压器在短路的情况下，绕组将会长生很大的短路力，若是变压器的抗短路能力较低，强大的短路力则会使绕组绝缘与结构件受到损坏，从而影响变压器的绝缘性能，导致绕组松散、扭转、导线折断等，更严重时甚至会导致整个绕组倒塌，或是引起匝间短路致使绕组烧毁等。对于大型电力变压器而言，其在运行时若是出现短路损坏，那么将会引起大面积的停电，而且损坏后的检修期要半年以上，又会造成巨大的损失。虽然国家标准GB1094与国际标准IEC76对电力变压器应承受的短路能力作了相应的规定，但是仍有很多变压器短路的事件发生。因此，为了提高大型电力变压器的抗短路能力，对大型电力变压器绕组短路强度的计算分析是必不可少的。

2 大型电力变压器绕组短路强度计算软件

该计算软件主要是采用VB语言设计开发中文软件界面，用户在输入相关的设计参数后，系统则会将工程设计中的结构与材料参数等通过预处理程序转变为有限元电磁场计算和电动力计算所需要的参数。然后采用现代数值计算方法进行计算，核心程序主要是采用Fortran语言进行编制的，其能够计算出变压器的电磁场、线段(饼)电磁力、线段应力与短路强度，同时为判定机械强度提供依据。在应用软件界面进行短路强度计算结果的后处理，最后将会自动生成计算报告，并提供在线的帮助。该计算软件主要是工作于Windows操作系统中，适用于各电压等级的单相、三相电力变压器绕组的电磁场与短路强度的计算分析。但是需要注意的是，该软件所适用的单相电力变压器的单相绕组数不能多于5个，绕组安匝分区应小于12个，且一次最多可以计算6种短路工况(不同分接，不同绕组短路组合)。

3 计算实例

笔者应用该软件对SZ11-31500/66变压器的最大分接、额定分接以及最小分接方式下的绕组短路机械力进行了计算分析。其额定运行方式的计算结果如下(短路阻抗：9.31%)：

变压器的基本参数：额定容量为31500kVA;电压比为(66±8×1.25%)/10.5kV;铁心直径为560mm;联结组别为YNd11。

采用上文所提到的软件对该电力变压器进行计算的结果如下：

1)高压绕组线段辐向的平均磁通密度与应力绕组的高度方向的分布如图1所示：

2)变压器求解区域与电磁场的分布如图2所示：

3)径向机械力与强度的计算结果如表1所示：

4 结语

本次研究中所谈到的计算软件可以计算变压器的很多参数，还能提供强度判据。而且该软件具有工程实用、使用方便等优点。本文的计算结果中的求解区域的电磁场分布，能够确定变压器的绝缘裕度与薄弱环节。该软件对电力变压器的短路强度、损耗与温升等均能进行计算，用于变压器生产企业中的设计计算与强度的校验中能够发挥很大的作用。笔者仅对进行电力变压器短路强度、损耗与温升的计算分析的意义与目的，以及计算软件及其对简单实例的计算进行了分析，希望能为相关人士提供帮助。

摘要：电力变压器是电力系统的主要设备之一, 其运行的可靠性与整个电力系统的安全息息相关。若是大型电力变压器发生短路损坏等故障, 则会导致大面积的电网停电, 而且其后需要大量时间进行维修。因此, 对大型电力变压器所能承受的短路能力、损耗与温升、绝缘水平等进行计算分析是非常重要的。本文则将会对大型电力变压器绕组的短路强度、损耗和温升进行计算分析。

关键词：大型电力变压器,短路强度,损耗与温升,绝缘水平

参考文献

[1]李岩, 李洪奎, 孙昕等.电力变压器绕组短路强度, 温升, 电场计算与分析[J].变压器, 2009.

[2]刘爽.大型电力变压器绕组短路强度计算与分析[D].沈阳工业大学, 2007.

温升分析 篇9

1 变压器绕组冷却结构

变压器的实际运行中会有热量产生, 冷却系统是变压器当中的重要组成部分, 并且在实际运行当中有着重要意义。油浸式变压器的散热系统是通过机箱外部的散热器进行散热工作, 冷油通过变压器以及散热器之间的油管流通, 进入变压器进行散热工作。热油通过相应的管道进行流动, 进入到散热系统当中, 完成变压器的循环工作, 这样的方式在变压器当中经常被应用。

本文将高压绕组作为研究的对象, 其具体呈现为饼型结构。并且将整个高压绕组分为两个部分, 一个是主绝缘之间的垂直油道以及绕组线饼, 另一个主体部分是水平油道以及绝缘垫块之间形成的饼型结构[1]。

2 变压器数绕组值计算与分析

2.1 温升计算

在实际的传输当中, 变压器的热量是通过传导以及对流散发出去, 并且可以带入相关数值按以下公式进行计算:

传导散热:

对流散热:

辐射散热:

在公式当中, q代表的是传导的热量, 单位W;λ表示的是热传导系数, 单位W/ (m·K) ;θ表达的是两个平面间距, 单位m;S表示的是散热面积, 单位是m2;qk表示为单位面具对流散热, 单位是W/m2;αk表示的是对流系数, 单位为W (m2·K) [2]。

2.2 改进绕组冷却机构

绕组可以分为三种结构方案, 分别为带轴向滑道冷却结构、带挡板冷却结构以及带交错式轴向滑倒冷却结构。

在绕组结构中加入挡板, 能有效地增加油道当中油流的阻力, 在实际的冷却过程中减小流油的速度, 在流油流动的过程中增加水平之间的流油流动速度, 有效地提升实际的冷却效率。

在对带挡板的冷却结构进行设定的过程中, 在油流绕组当中设置8个挡板, 主要是使用SFZ10-120000/220型号的产品开展设计工作。并将产品的模型进行简化, 通过二维模式进行实际的计算工作, 依据国家的实际计算标准进行设计的计算。试验的结果显示为当热点的温度为70K时, 通过数值的计算得到的相应热点数值为64K, 误差为-7.5%。计算的结果偏小的主要原因为, 数值计算过程依据的是二维平面模型, 这样的计算依据与实际的变压器之间的油道流通是不相同的, 实际变压器当中的饼型油道主要是以油隙搭成, 对实际的散热系统有着一定的影响, 导致数值的计算过程中出现相应的误差[3]。

带交错式轴向油道的绕组的改进模式, 在实际的绕组工作当中使得流油在变压器绕组当中的流通方式更加全面。不但增大流油的速度, 同时提升了线饼热换面之间的流动效率, 为实际的散热过程提供保障。在进行自然循环的散热系统当中, 绕组当中的油流速度由于受到热油的热浮力的影响, 使得变压器在运行中, 其中的密度受到油温的控制, 与其形成了负相关关系。冷油进行流动散热的过程中, 是通过绕组的底部进入到变压器当中, 通过对流作用进行热传导, 使得变压器当中油温升高, 并且带走变压器的实际热量[4]。

绕组内部构成的不同, 对于实际绕组中的流油的流动速度也会造成一定程度的影响。并且不同的绕组结构, 温升也不相同。这就要求在实际的变压器的设定过程中, 重视实际的变化形式, 通过计算, 结合情况进行绕组的选择与设置, 进行散热工作以及温升的控制。只有这样, 才能够保障变压器的正常运行。

不同的结构对应的绕组热点的温升也不相同。研究的数值为, 无挡板和轴向滑道绕组最热点温升72K, 带挡板绕组最热点温升64K, 带中部轴向滑道绕组最热点温升55K, 带交错式轴向油道绕组最热点温升56K。

经过实际的计算以及对相应的数值进行分析得出, 当绕组的幅向较低时, 通常选择带挡板绕组用于变压器的运行, 通过这样的方式实现绕组的热点温升。

3 结论

综上所述, 改善油浸式变压器绕组的流油才能够有效地控制温升问题。本文阐述了几种改进方式, 在适当的变压器当中应采用适当的方式控制油流, 通过改善油浸式变压器的油流速度以及饼面, 改善其中的对流形式, 实现绕组温升的有效控制。

摘要：变压器是重要的工业生产设备, 变压器绕组流油对于变压器的运行有着重要作用。流油作为油侵式变压器当中重要的绝缘及隔热材料, 其正确使用有着重要意义。本文针对油侵式变压器绕组油流及升温影响因素进行分析和运算, 以期不断完善油侵式变压器。

关键词：变压器,油流,温升结构

参考文献

[1]杜莉.油浸式变压器的热模拟及结构优化[D].河北工业大学, 2011.

[2]滕黎.油浸式变压器热路计算及热点温度遗传支持向量机预测研究[D].重庆大学, 2012.

[3]单东雷.大型变压器绕组温度场的研究[D].华北电力大学, 2012.

温升分析 篇10

对于中小型变压器, 由于设计或制作原因, 有时会出现温升试验值超过计算值很多, 甚至超过GB1094.2中的规定限值或合同要求的情况。为使温升降到合格范围内, 一般要增加散热器, 而对于油箱为波纹式的全密封变压器, 则可能要重新制作波纹油箱。这样一来, 一是造成产品的成本相应增加, 二是影响到产品的外观质量, 三是造成产品生产周期延长, 甚至影响到产品的按时交货。同时, 由于温升试验属于型式试验, 一台产品的温升不合格, 可能会导致一批同型号或同类型产品不能出厂。因此, 对中小型变压器温升偏高的原因进行深入细致的分析, 在设计与制造中制定相应的预防措施, 有着重要的实际意义。

1 中小型变压器温升试验值偏高的原因分析及预防措施

下面对中小型变压器绕组或油顶层温升试验值偏高可能的一些原因进行分析并提出预防措施。

1.1 负载损耗值失控

在一些高阻抗变压器或电压低、电流大的变压器设计制作中, 由于对漏磁造成的杂散损耗无法准确计算, 负载损耗的试验值可能大大超过计算值 (一般会超过15%) 。这种情况下, 可能会使温升试验值超过计算值几K。如果温升计算值较高, 可能会导致温升试验值的不合格。这种情况下, 还可能伴随局部的过热现象。这种原因造成的温升偏高, 它的特征是负载损耗值往往会超过计算值很多, 相应的油顶层温升和绕组温升值都较高。预防措施:用计算机对变压器的漏磁场进行分析计算, 在漏磁大的部位采取相应的屏蔽措施, 将杂散损耗控制在合理范围内, 使最后的负载损耗试验值与计算值不出现大的正偏差。

1.2 绕组辐向尺寸大, 段间油道小

近年来, 由于变压器市场的竞争激烈, 迫使许多制造厂想方设法降低材料消耗, 其中的一个方法就是绕组段间采用小油道。如果不采取相应的措施保证绕组段间油流的畅通, 变压器油不能有效地流过整个线饼, 使段间出现较大死油区, 就容易造成绕组温升超过计算值很多。这种原因造成的温升试验值偏高, 一般情况下是绕组对油平均温升的差值较大, 进而造成绕组的温升值较高, 而油顶层和油平均温升不一定高。预防措施:在电磁计算时, 按线圈的辐向尺寸选择合适宽度的段间油道, 或采用有效的技术措施 (如增加导向隔板、线段内增加轴向油道等) 使绕组的整个线饼都能得到有效的冷却, 以降低绕组对油的温升。

1.3 双分裂变压器上部绕组温升高

轴向双分裂结构的变压器的绕组布置如图1所示, 低压绕组分裂电气上独立的低压绕组1和低压绕组2, 高压绕组分为电气上并联的两部分。这种变压器温升试验时往往低压绕组1的温升试验值超过温升限值。这是由于该类型变压器的结构所决定的, 见图1。低压绕组1所在的区域油平均温度较高, 使得绕组最终的温升比低压绕组2高大约10K左右。预防措施:温升计算时就要降低低压绕组1的温升计算值, 加之采取有效的油导向措施, 使最终的温升不超过温升限值。

1.4 层式绕组瓦楞油道变小或堵塞

层式绕组中, 高低压绕组间主空道和绕组层间油道通常是用瓦楞纸板制作。在线圈的绕制过程中, 有时候, 散热用的瓦楞纸板被压平, 瓦楞高度达不到图纸要求, 即绕组的轴向散热油道尺寸变窄甚至基本完全堵塞, 油的循环不能畅通, 影响了绕组的散热。如一台SM9-1000/6产品, 它的温升及短路阻抗的试验值与计算值对比列于表1。

该产品温升试验值虽然没有超过标准规定的限值, 属于合格产品, 但高压绕组温升试验值比计算值高约12K, 是不正常的。同时阻抗试验值比计算值显著偏小, 说明是由于主空道减小造成了绕组温升的异常。预防措施:线圈绕制时, 保证瓦楞油道的瓦楞高符合图纸尺寸, 使散热油道油流畅通。

1.5 波纹油箱的波纹片波齿内隙油道小

目前, 免维护的波纹油箱密闭式配电变压器在配电网中占有相当大的比例。由于波纹油箱制造厂家设备不同, 所生产的波纹油箱质量也参差不齐, 一些时候波纹油箱的波齿内隙尺寸达不到图纸要求的尺寸, 有的甚至相差很多。这会造成变压器运行时波齿内油的油速缓慢, 影响油箱的散热效果。由于波纹油箱的波齿变小造成的温升偏高, 一般情况下是油顶层温升较高, 而绕组对油平均温升的差值并不大。发生这种情况, 检查也相对比较容易, 将器身吊出, 即可检测出波齿内隙是否符合图纸要求。预防措施:加大对外购波纹油箱和波纹片的入厂检验, 重点是每个波齿的内隙尺寸要保证不小于图纸要求的最小宽度。

当然, 除以上分析的原因外, 还有一些其它的因素可能造成温升试验值偏高, 比如测量仪表和读数有时也会出现数据错误。有时几种因素会同时发生, 比如配电变压器, 绕组为层式, 油箱为波纹密闭式。如果温升偏高, 就要综合分析, 通过对油顶层温升、油平均温升和绕组温升、损耗、短路阻抗等试验数据进行仔细分析, 综合判断, 判定到底是哪方面的问题, 以找出温升异常的真实原因并制定正确的预防解决措施。

2 结语

由于变压器的温升试验属于型式试验, 而且中小型变压器相对批量较大, 温升的不合格会造成大量返工。综合分析造成温升异常的原因, 并制定相应的解决措施, 可以从根本上解决问题, 为公司节省可观的费用。

摘要：对中小型变压器温升试验值偏高的几种现象及原因进行了分析, 指出了设计制作中的注意事项和解决措施。

关键词：变压器,绕组,温升

参考文献