油浸式立体卷铁心变压器的优化设计研究

油浸式变压器换热性能研究的开题报告一、研究背景油浸式变压器是电力系统中使用广泛的一种电器设备，主要用于配电、输电和变压等。

其结构包括铁芯、线圈和绝缘油等部分，其中绝缘油不仅起到绝缘作用，还能够发挥散热的作用，使变压器内部的温度保持在合适的范围内，避免变压器损坏。

因此，研究油浸式变压器的换热性能，对于提高变压器的使用寿命、降低运行成本具有重要的现实意义。

二、研究目的本研究旨在通过对油浸式变压器的换热性能的研究，探索如下问题：1.油浸式变压器内部散热特性的变化规律。

2.不同工况下，油浸式变压器的换热特性的变化规律。

3.优化油浸式变压器的设计，提高换热效率。

三、研究方法本研究主要采用以下方法：1.综合文献资料通过查阅相关文献，了解油浸式变压器的结构设计和热力学特性，进而为研究问题提供基础性的理论知识。

2.温度测试通过对油浸式变压器内部的温度进行实时监测，分析不同工况下的温度分布及变化规律，进而推断散热效果。

3.热传递分析根据热力学公式，对油浸式变压器内部的传热过程进行分析和计算，并探索不同因素对热传递性能的影响。

4.数值模拟采用有限元方法，建立油浸式变压器内部传热过程的数值模型，并分析散热效能、温度分布等数据，为实验验证提供依据。

四、研究预期成果本研究预期可获得以下成果：1.探索油浸式变压器内部散热特性的变化规律。

2.分析不同工况下油浸式变压器的换热特性变化规律。

3.针对研究结果，对油浸式变压器的设计提出优化建议，提高换热效率。

五、研究意义本研究的意义在于：1.为油浸式变压器的优化设计提供指导性意见。

2.为提高油浸式变压器的稳定性和寿命提供科学依据。

3.为电力系统的可靠性提供技术支撑。

经过充分的研究，可以使油浸式变压器的散热性能更加稳定和高效，为电力行业带来巨大的经济效益和社会效益。

立体卷铁心牵引变压器的设计摘要：伴随当前城市轨道交通发展速度进一步加快，牵引整流变压器在轨道交通车辆当中得到了非常广泛的使用，在牵引整流电源当中成为了非常重要的一个部分，然而由于其能耗较大而逐步成为社会关注的焦点，本文重点分析研究立体卷铁心牵引变压器的设计，以供参考。

关键词：立体卷铁心牵引；变压器；设计1 立体卷铁心牵引变压器概述在牵引供电系统当中，牵引变压器是非常重要的能量转换和传递的设备，然而由于牵引负荷的性质，造成牵引变压器这一段时间内是空载的状态，通过分析研究发现，通常条件下，电气化铁路的载荷系数只有0.3到0.6，在重载的条件下，复线的平均负载系数只能达到0.5到0.6，而通常空载运行的时间往往占到40%到50%，这就导致了空载损耗在总体损耗当中成为最大的一个部分，伴随当前国家越来越重视节能减排，节能型变压器逐步变成未来发展过程中的一个重要方向。

当前发展过程中，常规卷铁心变压器和非晶合金变压器是发展前景较好的节能型变压器，非晶合金具有低损耗、高磁导率等诸多特点，然而其在机械应力方面相对较为敏感，没有较好的热稳定性，在大型铁信中应用较为困难，常规卷铁芯变压器的主要是以硅钢片为核心材料，能够大幅度降低空载损耗，而且结构非常先进，是当前发展节能型牵引变压器的一个重要方向，卷铁芯通常条件下是由多根形状特征相似的硅钢片带料连续卷制而产生的，对硅钢片的取向性进行了充分的利用，与此同时，整个磁路中气隙较小，料带连续绕制没有较多的接缝，而且损耗较低，在卷制的过程中非常紧密，和铁片式铁芯相比，在制备工艺方面非常复杂，然而其角重不大，比较省材料，另外空载电流和空载损耗大幅度下降。

2 立体三角形卷铁心牵引变压器设计通过叠片式铁心供应生产制造的变压器，如果想让空载损耗降低，让能效等级提高，采取的唯一办法是提高材料本身性能或者增加消耗材料，然而由于能效等级的进一步提升，原有的叠片式变压器增加一定的材料用量也无法符合能效要求，所以一定要在铁心结构上进行创新，才能让这一目标实现，为了让这一目标实现，设计了立体三角形卷铁芯牵引变压器。

油浸式变压器的热模拟及结构优化
油浸式变压器由于低损耗、大容量、散热好等特点,仍然是电网中运行的主要产品。

自然油循环的变压器兼顾了以上的特点外还有低噪音、避免“油流带电”等优点,更是得到越来越多的应用与关注。

采用自然油循环冷却方式的直接后果是铜油温差加大,变压器的散热问题更加突出。

同时由于电力需求量的不断增加和对供电可靠性的要求不断的提高,变压器产生的损耗就更大,如何将产生的热量有效地散发出去而避免变压器发生故障,是亟待解决的问题。

随着对变压器热故障的深入研究发现,变压器内部材料寿命受温度影响最敏感的部位是绕组的绝缘纸,绝缘纸的老化是从最热点开始的。

因此对自然油循环变压器内温度场和热点的研究和冷却结构的优化处理具有重要的意义。

本文在对油浸式自然油循环变压器热性能的理论分析的基础上,利用AUTOCAD及GAMBIT软件建立了简化的油浸式自然油循环变压器模型。

模型将变压器看做一个整体,采用FLUENT流体计算软件模拟了变压器内的温度场及流场,模拟时考虑了变压器油物性随温度的变化。

通过对温度场的分析确定了变压器绕组的热点温升及热点的具体位置,为变压器热点测量提供了依据。

本文针对不同模型的几何构造,分析研究了导向结构、无导向结构、水平油道尺寸、垂直油道宽度、散热器的位置及负载对热点温升的影响,提出了改善变压器冷却条件的方法。

利用厂家提供的试验值对FLUENT模拟结果进行验证, FLUENT模拟结果与试验值基本吻合,在允许的误差范围内。

证明FLUENT软件可以对复杂模型进行流场的模拟,同时对实际变压器的运行有指导意义。

浅谈110kV立体卷铁心电力变压器110kV立体卷铁心电力变压器是一种重要的输变电设备，广泛应用于电力系统中，承担着将电能从一个电压级别传输到另一个电压级别的重要任务。

本文将对110kV立体卷铁心电力变压器进行浅谈。

110kV立体卷铁心电力变压器的核心部件是铁心和线圈。

铁心是由冷硅钢片叠加而成，通过精确的加工工艺使铁心具有良好的磁导率和低损耗，从而保证了变压器的工作效率。

线圈则由高纯度的电解铜线缠绕而成，通过精确的绕组工艺使线圈能够承受高电压和大电流的工作条件。

铁心和线圈的结构设计是十分重要的，它们需要保证能够承受变压器的工作负荷，并达到高效率的电能转换。

110kV立体卷铁心电力变压器的特点在于其立体卷线圈的设计。

相比传统的面板绕组方式，立体卷线圈具有线圈短、电磁耦合强、噪音低等优势。

立体卷线圈通过将线圈分成多个短段，使得电流在线圈内部的分布更加均匀，减少了电流集中现象的发生，从而提高了电能转换效率。

立体卷线圈的短段结构也使得变压器的散热性能更好，有效降低了温升，提高了变压器的负载能力。

110kV立体卷铁心电力变压器还具有较小的体积和重量。

立体卷线圈的设计使得变压器的线圈长度较短，整个变压器的体积也相对较小，适合安装在空间有限的场所。

立体卷线圈的结构也使得铁心和线圈之间的电磁耦合更紧密，减少了线圈的漏电磁场，从而使得变压器的体积更小。

减小了变压器的重量，方便运输和安装。

110kV立体卷铁心电力变压器是一种重要的输变电设备，其立体卷线圈的设计使其具有较高的电能转换效率、较小的体积和重量等优点。

在电力系统中的应用具有重要的意义。

浅谈110kV立体卷铁心电力变压器110kV立体卷铁心电力变压器是电力系统中常见的一种重要设备，它在输配电系统中起着至关重要的作用。

本文将从110kV立体卷铁心电力变压器的结构特点、工作原理、优缺点以及未来发展趋势等方面进行详细介绍。

110kV立体卷铁心电力变压器是一种高压大容量变压器，其主要由铁芯、线圈、绝缘、油箱和附件等部分组成。

铁芯采用优质无缝硅钢片堆叠制成，使其具有良好的磁导率和低损耗，从而提高了变压器的性能。

线圈由高纯铜制成，使用高温有机绝缘材料覆盖，以提高其绝缘性能和耐高温能力。

油箱具有良好的密封性能和散热性能，能够有效保护变压器内部的零部件。

110kV立体卷铁心电力变压器的结构紧凑，体积小，重量轻，具有良好的节能环保性能。

110kV立体卷铁心电力变压器是一种静止设备，其主要工作原理是通过电磁感应的原理实现电压的升降。

变压器的高压侧线圈接入变电站的高压输电线路中，低压侧线圈接入变电站的低压配电线路中。

当变压器接通电源后，高压侧线圈中产生的磁通量经过铁芯传递到低压侧线圈中，从而在低压侧线圈中感应出相应的电压。

通过变压器的升降比，可以实现对输电线路中的电压进行升降，以满足电力系统中不同电压等级的需求。

110kV立体卷铁心电力变压器具有很多优点，如结构紧凑、性能稳定、运行可靠、寿命长等。

其节能环保、噪音低、运行成本低等特点也得到了广泛的认可。

也存在一些不足之处，如占地面积大、制造难度高、维护成本高等。

这些都是需要在实际使用过程中予以重视和解决的问题。

随着电力系统的不断发展和变革，110kV立体卷铁心电力变压器也在不断地进行技术革新和升级。

未来，随着智能电网技术的不断成熟，110kV立体卷铁心电力变压器将更加智能化、自动化，具有更高的可靠性和稳定性。

一些新型材料和新工艺的应用也将使110kV立体卷铁心电力变压器具有更高的绝缘性能、更高的运行效率和更长的使用寿命。

110kV立体卷铁心电力变压器将更加注重环保和节能，积极推广低噪音、无油污染等新型变压器产品，以适应电力系统的可持续发展。

专利名称：一种油浸式立体三角形卷铁心高过载变压器专利类型：发明专利
发明人：许凯旋,郭献清,梁庆宁,梁毅雄
申请号：CN201510104260.8
申请日：20150310
公开号：CN104752030A
公开日：
20150701
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种油浸式立体三角形卷铁心高过载变压器，包括由三个完全相同的矩形单框拼合而成的立体卷铁芯、油箱、线圈绕组、夹件，所述油箱内充满有绝缘液，所述线圈绕组包括低压线圈和高压线圈，所述低压线圈和高压线圈分别依次绕制在立体卷铁芯的铁芯柱上，所述夹件呈三角形排布设在线圈绕组的上部和下部，所述低压线圈、高压线圈的层间均设置有散热油道，所述低压线圈和高压线圈的上下端以及线圈层间设置有菱格点胶纸绝缘层。

本发明有效地解决了变压器在轻负荷时正常运行，而在过负载时能够安全可靠运行，同时又能降低变压器的制造成本，提高其利用效率。

申请人：海鸿电气有限公司
地址：529300 广东省江门市开平翠山湖新区环翠西路3号
国籍：CN
代理机构：广州嘉权专利商标事务所有限公司
代理人：冯剑明
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科技成果——非晶合金立体卷铁心油浸式变压器所属类别重点节能设备（产品）适用范围电力行业，10kV-20kV电压等级配电变压器，适用于城市和农村电网，特别适用于空载时间长、节能要求高的用电场所。

技术原理。

新材料结合创新工艺技术。

新材料方面：铁心采用具有优异软磁性能的材料-铁基非晶合金，单位铁损比传统硅钢材料降低70%。

创新工艺技术方面：铁心改变传统平面结构，创新由三个相同的矩形单框拼合而成，呈立体等边三角形结构，三相磁路长度相等且最短，三相磁路与材料导磁方向一致，填充系数高，具有节能节材等优点。

非晶合金材料是制备工艺采用每秒一百万度的快速冷凝固新技术，将熔融合金钢水急速冷却成厚度约30微米的合金带材，其微观结构完全不同于传统的金属合金材料。

这种独特的结构使其具有优异的电磁性能，高饱和磁感应强度，高导磁率，低矫顽力和低损耗，是一种绿色、环保、高效、节能的功能材料。

立体卷铁心变压器的三相呈立体等边三角形排列，三相磁路对称相等，三相平衡，磁路最短，损耗降低，非晶合金立体卷铁心通过非晶合金带材在设备上连续卷绕而成，铁心无接缝，大大减少了磁阻，加上先进的退火工艺以及非晶合金固有的低损耗特性，使产品空载损耗、空载电流、噪音、电磁显著降低，同时有效减少三次谐波。

非晶合金立体卷铁心是将立体卷铁心的三相平衡、磁路相等的结构优势和非晶材料的高导磁率，低矫顽力和低损耗优点结合。

关键技术项目利用自主研发的立体卷铁心技术，并解非晶带材薄、脆、硬难以卷绕的世界性难题。

1、立体卷铁心技术铁心由平面排列方式改为等边立体三角形排列，使三相铁心磁路完全对称，磁阻大大减少，激磁电流、空载损耗、噪声显著降低。

关键技术在于三单框的设计，用折线开料设计软件，进行磁密、磁通的分析设计。

立体卷铁心变压器的铁心是由三个完全相同的矩形单框拼合而成，拼合后的铁心的三个心柱呈等边三角形立体排列。

这种结构的优点为：a）AC相铁轭部分缩短，实现三相磁路完全对称等长，确保三相供电平衡。

浅谈110kV立体卷铁心电力变压器
110kV立体卷铁心电力变压器是一种高压电气设备，其主要功能是将高电压电能转换成低电压电能，以供应给大众使用。

本文将从设计原理、技术特点和技术应用等方面对该设备进行浅谈。

设计原理
110kV立体卷铁心电力变压器的设计原理是利用铜线圈产生的磁场感应作用，从而实现高电压到低电压的电能转换。

变压器由高压线圈和低压线圈组成，两个线圈之间通过一定数量、一定截面积的铁芯连接起来。

在变压器通电的时候，高压线圈中的电流经过铁芯的磁场感应作用，转化为低压线圈中的电流，从而实现电能的传输。

技术特点
110kV立体卷铁心电力变压器具有较高的承压能力，其主要技术特点体现在以下几个方面：
1.高绕比：绕组的匝数相当高，一般为10:1，这使得变压器具有很好的高压转低压的能力。

2.大容量：该种变压器的容量较大，一般在1000MVA以上，这使得其具有很好的供电能力。

3.良好的安全性能：110kV立体卷铁心电力变压器在设计的时候考虑到了安全性能，比如设置了过流保护装置等。

4.高效性：该种变压器的效率较高，能够有效降低能源浪费，提高能源利用率。

技术应用
110kV立体卷铁心电力变压器主要应用于电网中的输变电系统，将高压电压传输到各个城市和地区，满足大众对能源的需求。

此外，该种变压器还可以应用于变电站、钢厂、矿山等工业生产中。

总之，110kV立体卷铁心电力变压器是一种负责重要的高压电气设备，具有很好的承压能力、容量较大、良好的安全性能和高效性等特点。

该种变压器在电网、工业生产等领域中得到了广泛应用。

S13系列三维立体卷铁芯油浸式变压器节能分析江志锋摘要：介绍三维立体卷铁芯油浸式变压器节能性能，并对S13系列产品进行经济性比较及推广应用。

关键词：三维立体卷铁芯；平面叠片式铁芯；油浸式变压器；节能分析1 引言根据国家发改委召开的全国配电网建设改造动员会议精神，国家能源局起草完成了《关于加快配电网建设改造的指导意见》和《配电网建设改造行动计划（2015-2020年）》，新一轮跨时的配电网升级改造已经启动。

而配电变压器基本处在电力系统的末端，广泛应用于农网系统。

由于农村电网中的季节性负荷居多，全年轻载或空载运行时间长，现有的配电变压器的损耗约占农村电网损耗的60%-70%，而整个配电网损耗又基本占到全网损耗的70%，是整个电网损耗的主要部分，因此，借助此次农网改造升级，推广和应用节能型变压器已成必然。

为进一步提高变压器节能效果、降低变压器运行费用，更加符合农村电网中的季节性负荷居多，全年轻载或空载运行时间长的特点。

我们采用三维立体卷铁芯变压器的相关专利技术进行电磁设计和产品结构设计，并采用全新的铁芯制造工艺、线圈绕制工艺，设计开发了空载损耗低于GB/T6451-2015《油浸式电力变压器技术参数和要求》标准值50%的S13-M•RL系列三维立体卷铁芯油浸式配电变压器。

2 三维立体卷铁芯节能分析2.1铁芯制作过程示意2.1.1将原材料硅钢片经过数控曲剪生产线后，形成卷铁芯所需的硅钢片卷料，然后卷绕成单框铁芯。

将卷绕好的单框铁芯转移至退火炉进行真空充氮退火处理，消除绕制过程的机械应力。

2.1.2将三个经过退火处理的单框铁芯互成60º拼装成一个三维立体铁芯，该铁芯芯柱截面由两个半圆组成一个完整圆形，铁轭截面为半圆形，为芯柱的一半。

2.2三维立体卷铁芯的结构特点从磁路结构及磁通分布图（图1、图2）可以看出，三维立体卷铁芯的每个单框铁芯都是由一条几千米长的硅钢片经曲剪工艺后一次性卷绕成型，不存在搭头接缝，磁路各处分布均匀，避免了搭头接缝形成的高阻区，没有接缝处磁通密度的畸变现象；同时，磁通转向时不会垂直于硅钢片的碾压方向，充分利用了硅钢片的取向性。

立体卷铁心变压器技术探讨摘要：在我国电力行业发展的过程中，变压器是非常重要的一部分，基于当前的变压器主要是传统的叠铁心变压器，然而国家越来越重视环境保护、节约资源的工作，变压器制造的过程中一定要制造出可靠环保节能产品，立体卷铁心变压器是一种性能优良、结构合理、制造成本较低的高性能变压器。

关键词：立体卷铁心变压器；叠片铁心；环保1引言如果广泛的使用立体卷铁心变压器可以节约一定的材料和能源，具有非常好的经济效益，所以相关人士一定要重视该种变压器在电力行业的使用，我公司当前正在逐步开发和拓展立体卷铁心变压器，下面对该变压器的特性和优点进行介绍。

2立体卷铁心概述在立体卷铁心变压器当中的立体卷绕式铁心是非常重要的一个组成部分，是变压器创新过程中的关键环节，去其特点在于立体卷铁心磁路中无空气隙、三个磁路长度相同，且都较短，铁心心柱当中的横截面在设计的过程中与圆形很接近，由于设计的过程中这些结构方面的特点，在实际操作的时候保证了变压器具有较好的性能，比如说能够节约材料，三相平衡，降低噪音和损耗，让三次谐波得到合理控制，在一个变压器上集中如此多的优点，是其他变压器无法比拟的。

立体卷铁心属于一种卷绕式铁心，主要是由三个完全相同的单框共同拼合成一个铁心，铁心在拼接之后，三个芯柱处于等边三角形立体排列的状态，各个单框当中主要是由一些梯形料带逐步转绕而产生的单框横截面卷绕，与半圆形相接近，在拼合之后从横截面方向与一个正圆的准多边体系非常接近，卷绕单框的不同尺寸梯形带料通过专业的折线开料机完成套裁形成，在套裁的时候，可以保证无废料加工，完全被利用了，也就是利用率能够达到100%。

3立体卷铁心和叠片铁心结构的差别分析一般的变压器铁心使用的是叠片工艺以及平面结构，往往会出现三相磁路不平衡等问题，导致硅钢片的磁方向和局部磁通方向不同，另外还容易出现空气接缝等情况，对变压器的能耗提高产生了制约作用，而立体卷铁心磁路，由于卷绕非常紧密，而且无空气隙，让变压器的优点非常明显，比如说，三次谐波非常好，而且损耗比较低，性能较高，噪音较小，具体的三相磁路如下图所示。