干式电力变压器风机的选型.pdf
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1、第 3 9 卷第2期 2 0 0 2年 2月 多 9 3 r R J 人气 FY J R 孕 石 E 尸 V o l 3 9 F e b r u a ryN o .22 0 0 2 干式电力变压器风机的选型 里 目 1 - 十 王鸿波, 叶时教 ( 上海通用电气广电有限公司。上海 2 0 1 4 0 0 ) 摘要: 通过对三种类型风机特性的比 较, 选出了比较适合干式电 力变 压器冷却的 风机的类型 关键词: 干式变压器; 风机; 选择 中国分类号: T M4 0文献标识码 ; B文章编号: 1 0 0 1 - 8 4 2 5 ( 2 0 0 2 ) 0 2 - 0 0 2 6 - 0 4 前
2、言 当干式电力变压器超铭牌容量运行时, 通过空 气的自然对流及热辐射无法满足其散热要求。因 此, 通常情况下, 生产厂家在干式电力变压器上配置 有风机。 当风机启动时, 通过风机产生的强制空气对 流使热量散发出去, 从而保证变压器的正常运行。 配 风机的干式变压器在超铭牌容量运行时超铭牌容 佗之月书乡 亏之之心 卜 、 之佗之 之心 之心 之佗之八沁2 它 之产 宝之心 之心 心 夕 亏 之产 宝 之2 兮 之/ 兮 e佗 之佗 之佗心戈 戒 少宁 今 兮 迎心 理尸 1乙 写 之门 廿厂 嘴 口 产 常 口 叹 之产 二 r . ; c 6 结论中 长期浸泡与短期浸泡性能变化不大 表现出良
3、好 ( 1 ) 丙烯酸酷橡胶的耐变压器油性能总体上不耐热油老化性能。 甚理想, 但不同厂 家生产的不同牌号橡胶具有不同( 3 ) 综合考虑丙烯酸酷橡胶的各项力学性能和 的耐变压器油特性。比 较而言, A R - 5 3 L 牌号的丙 烯耐油特性, 丙烯酸醋橡胶不适合长期大面积与 变压 酸酷橡胶具有比 较良 好的耐油性。器油接触而同时又 承受较大应力的密封场合 ( 2 ) 所有牌号的丙烯酸F3 fl 橡胶在高温变压器油 T e s t a n d R e s e a r c h o n T r a n s f o r m e r O il R e s is t iv it y o f A c r
4、 y la t e R u b b e r W A N G C a t f e n g 勺C A O Y u a n 矶Y U A N J i a n g a o n g ( L T h e N o . 4 1 I n s t i t u t e o f C o r p o r a t i o n , X i an o f R u b b e r S e a li n g 7 1 0 0 2 5 , the Ch i F o u rt h A c a d e m y o f C h i n a A e ros p a c e S c i e n c e and T e c h n o l o
5、g y Q u a l i t y S u r v e r l l a n c e a n d I n s p e c t i o n C e n t e r P r o d u c t s , Many a n g Ch i n a Na t i o n a l 7 1 2 0 2 3 , C h i n a ) A b s t r a c t : T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f a c y l a t e r u b b e r a t h o m e a n d a b r o a d a r e i n t r o d u c e d .
6、 T h e a c ryl a t e r u b b e r re s i s t i v i ty t o t r ans f o r m e r o i l a re t e s t e d and re s e a r c h e d d e e p l y . K e y w o r d s : T r a r rs f o r m e r o i l ; A c r y l a t e r u b b e r ; C h a r a c t e r is t i c ; T e s t 收藕日期: 3 0 0 1 - 1 1 - 0 5 作者简介: 王彩凤( 1 9 6 4 -
7、) . 女 艺研究工作; 曹元礼( 1 9 6 0 - ) . 男 量检验工作 袁江龙( 1 9 7 6 - ) , 男 工艺研究工作 , 河北唐山人, 中国航天科技集团四院四十一所橡塑公司总工, 主要从事橡胶制品配方及工 , 陕西佳县人, 国家橡胶密封制品监督检验中心主任, 主要从事橡胶密封制品性能测试及质 , 陕西蓝田人, 中国肮天科技集团四院四十一所橡塑公司工程师, 主要从事橡胶制品配方及 万方数据 第 2期王鹏波、 叶r 敏: 不式电力变压器风机的选型 量运行能力的大小主要与风机的性能及布置方式 紧密相关。影响变压器超铭牌容量运行能力的因素 主要有: 变压器绕组的热时间常数、 绕组风冷
8、却表 面面积及绕组表面风速。所以干式变压器在运行 时, 希望尽可能多的绕组表面被风吹到, 并且希望 风速尽量大。具体到单台风机 就是希望单台风机 的风量及风速尽量高。但是由于风机的噪声随风速 的增大而迅速增大, 因此受噪声要求的限制, 风机 的风速不可能很大。要满足变压器超铭牌容量运行 能力大巨噪声低的要求, 就要对风机的型式、 数量、 噪声、 风量、 风速等各因素进行综合考虑。下面就从 风机的各项性能的比较中对风机的选型做一些论 述 _ 讨 渡 流 $k,6 m 流 . I y 层流 U曰 产 , , 层流底层 图 1 气流速度边界层示意图 2 绕组散热对风机性能的要求 千式电力变压器进行风
9、冷却时, 最有效的方式 是将冷空气从绕组下部向上吹, 使冷空气在经过绕 组表面时将绕组产生的热量吸收。吸收了热量的热 空气在上浮力及风机向上吹力的作用下向上运行, 从而带走绕组产生的热量。下面就从各个角度分析 绕组风冷对风机性能的要求。 2 1对风速的要求 根据对流散热理论, 在散热表面附近存在一个 速度边界薄层, 在此薄层内, 流体速度在壁面的法 线方向上发生剧烈变化, 而在此薄层外, 流体的速 度就几乎为流体的主流速度。实验观察同样发现, 在壁面附近也存在一个温度边界薄层, 在此边界薄 层内, 流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈的变 化, 而在此薄层外, 流体的温度梯度几乎为零。 对于 空
10、气来说, 这两个边界薄层的厚度可以认为是相等 的 当气流以一定的速度掠过平板散热面时, 在起 始阶段, 速度边界层很薄, 随二 的增加, 速度边界层 逐渐增厚( 见图1 ) , 但在某一距离x 以前会一直保 持 层流的性质, 这时的边界层称为层流边界层。层 流边界层的速度分布为抛物线状。自x 处起, 流动 朝着湍流过渡,最终过渡为旺盛湍流。x 由公式 2,.=u- x , / 。 来确定, 其中尺 二 为临界雷诺系数, Z 7 - 为流体的主流速度, 二 为流体的粘性系数。 对掠过平 板的流动, R , 根据来流湍流度及壁面粗糙度的不同 而取值在2 x 1 0 5 - 3 x 1 0 “ 范围
11、内,一般情况下可取 R , - 5 x 工 。 。 湍流边界层的主体核心虽然处于湍流流 动状态, 但紧靠壁面处的一极薄层内仍保留层流的 It 质, 这个极薄层称为湍流边界层的层流底层。在 层流底层与湍流核心间存在着过渡性质的缓冲层 层流底层的速度梯度较大, 近乎直线, 而在湍流核心 速度变化较为平缓。图1 显示了流体掠过平板时的 边界层的发展过程。 根据对流散热理论,当绕组表面附近的空气处 于层流状态时,绕组表面局部散热效率与绕组表面 热边界层厚度成反比,而热边界层的厚度又与流经 绕组表面的空气主流流速成反比,所以绕组表面局 部散热效率随绕组表面的空气主流流速的提高而提 高。 当绕组表面附近的
12、空气处于湍流状态时, 绕组表 面局部散热效率要高于层流状态时绕组表面局部散 热效率, 并且基本与流经绕组表面的空气主流流速 无关。 空气处于什么状态和空气的雷诺系数有关? 当 雷诺系数大于临界雷诺系数时, 空气处于湍流状态 根据理论,如果风道的尺寸及空气的粘性系数已知 时, 雷诺系数和空气流速成正比。因此, 当风机对变 压器进行冷却时, 希望绕组表面的流速尽可能地大, 绕组尽可能多的表面气流处于湍流状态, 这样绕组 散热的效果最好, 变压器超铭牌容量运行能力最大。 不过在实际应用中由于变压器所在系统要求的超铭 牌容量运行能力有限, 过高地要求风速意义不大。 目 前干式变压器使用的风机平均风速一
13、般在8 - - 1 0 m / s 之间。 如果风速大于 1 0 n V s , 则风机的噪声随风速的 增加而快速增加, 不能满足用户对噪声限定的要求。 从中小型变压器的试验结果来看,当风机出风口 平 均风速等于8 m / s , 绕组高度为 1 m时, 绕组上端部 平均风速等于5 m / s , 变压器的超铭牌容量运行能力 可达到 1 4 0 % 。另外试验也表明, 当风机出风口 风速 达到 l O m / s 日 寸 ,风机的送风距离可达6 m以上, 在 2 m处平均风速等于 5 m / s ,在5 m处平均风速等于 2 m / s 。容量 1 0 O O O k V A的变压器, 绕组的
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