环氧树脂浇注干式变压器绕组温升计算

环氧树脂浇注干式变压器绕组温升计算

管金云1,,黄成明2

（1南华大学电气工程学院,湖南 衡阳421001

2武汉振源电力设备有限公司）

摘要：本文详细论述了环氧树脂浇注干式变压器温升计算方法，并提供了详细的相关数据。 关键词：环氧树脂 浇注 干式 变压器 温升 计算

中图分类号：TM402 文献标识码：B 文章编号：

Temperature Rise Calculation of Winding in Cast Epoxy Resin

Dry-type Transformer

GUAN Jin-yun1,ZHU Jun2,HUANG Cheng-ming3

(1 University of South China School of Electrical Engineering 2 China Shipbuilding Industry Corporation 712nd Research Institute

3 Wuhan ZhenYuan Power Equipment Limited Company)

Abstract: This paper discusses in detail the epoxy resin casting dry-type transformer temperature rise calculation method, and provides detailed data.

Key words: Epoxy resin;Cast;Dry-type transformer;Temperature rise;Calculation

1 前言

当前，计算干式变压器温升主要有两种基本方法，一种方法是，仿照油浸变压器温升计算的做法，认为温升是热负荷的函数，即认为温升计算式为[1][2]：

kqn

式中： ——温升，K

K和n——是经验常数，通过实验获得

q——绕组表面单位热负荷，W/m2

另一种方法是，认为绕组热量是通过热传导传到其表面，然后主要通过对流和辐射散到空气中，因此，温升计算应该包括热传导和对流两部分。前一方法（以下简称第一种方法）国内使用的比较多，后一方法（以下简称第二种方法）是国外特别是西欧国家广泛采用的计算方法。

干式变压器主要有以NOMEX纸为绝缘的浸渍式干变和以树脂绝缘的环氧脂浇注式干变以及绕包式环氧树脂干变[3]，前一种属非包封型，后两种均属包封型。就其温升计算来说，非包封型主要靠对流和辐射将热量直接散发到空气中，

而包封型必需先要通过热传导的方式，将热量通过树脂传到绕组表面，绕组对树脂表面的温差不能忽视，因此，第二种方法特别适合树脂浇注干式变压器温升计算。

第一种方法可参考文献[1]和[2]，本文将详细介绍第二种温升计算方法，并通过实例进行验证。

2 温升计算方法

n 0.8是干式变压器温度计算第一种方法中的经验数据k和n的取值问题，

大家共同认可的，而k值，取值各不相同，文献[2]对内线圈k=0.38，对外线圈k=0.34；而文献[4]依据不同情况k=0.46,0.56,0.66，而有些企业直接套用文献[4]介绍的浸渍式干变连续式绕组温升计算公式，k=0.30(对内绕组),0.33(对外绕组)。可见，这种计算干式变压器温升需要通过实验的方法得到合适的k和n.，由于受试验条件限制，很难得到适合本企业工艺的k和n，随意性较大。

干式变压器温升计算第二种方法原理是，认为热量先主要通过传导从导体通过树脂传到绕组表面，热传导温升为：

1

W

K eeq S

式中：W——绕组中的损耗，W

S——线组总纵向外表面面积，cm2

K——热传导率的倒数， C dm/W

环氧树脂热传导率为0.2 0.5W/(m C) 0.02 0.05W/(dm C)，所以

K 50 20 C dm/W，在干变温升计算中，取K 50 C dm/W。

eeq——是考虑层绝缘在内的等效层绝缘厚，mm

eeq ew eeeq ew e

2 4 6 (n 2)

(n为偶数)

n1 3 5 (n 2)

(n为奇数)

n

式中：ew——(内+外)包封/2，mm

e——层绝缘厚，mm n——绕组层数

热量传到绕组表面后，主要通过对流和辐射传到空气中，此时绕组表面对空

气的温升为：

2 (

W0.75

) 80 W80

式中：W80——绕组与空气的温差在80K时，通过绕组外表面所散出的损耗，W

图1 温升为80K时绕组表面散热系数曲线

Fig.1 The temperature rise for 80K winding surface heat transfer coefficient curve

W80 iSi

Si——绕组各散热表面积，dm2

i——对于大气条件下，温差80K时，散热系数，W/dm2，内表面散热系

数可从图1曲线中查得。

对绕组外表面，温升80K时散热系数 9.3W/dm2。从图1曲线可以看出，绕组内表面散热系数与气道宽度及线圈高度有关，气道宽度小，线圈高，则散热系数小，最大散热系数是4.4W/dm2。笔者已根据图1曲线，制作了Access数据库和Excel数据表，以方便查阅，限于篇辐，从略。

绕组总的温升 1 2。 如果绕组被气道分割为两部分，则要分别计算温升，最后根据导线重量或导线长度，计算加权平均值。

3 计算实例

一台F级绝缘SC-315/10干变绕组尺寸如图2所示，低压为双层圆筒式，中间设有10mm气道，20mm撑条4根；高压为四段多层圆筒式，6层，层绝缘厚0.76mm。低压内绕组120℃时的焦耳损耗659W，铜线重46.0kg，电抗高度568.6mm，低压外绕组120℃焦耳损耗为788W，铜线重55.1kg，电抗高580.6；高压120℃时的焦耳损耗1980W，电抗高度为590.5mm。 3.1 低压温升 (1) 热传导温升

S21 11 2 56.86 3930cm2

图2 SC-315/10绕组尺寸

Fig. 2 SC-315 / 10 winding size

S22 (12 2 2 4) 56.86 3832cm2S22 (13 2 2 4) 58.06 4278cm2S24 14 2 58.06 5107cm2

211

659/3

50 2 2.8K

3930 3832

221

788/3

50 2 2.8K

4278 5107

211和 221分别为低压内绕组和外绕组热传导温升。

(2) 对流和辐射温升

低压内绕组两侧气道均为10mm，从图1可得80K时的散热系数

W，因此，绕组表面对 21 22 2.84W/dm2，W21 2.84 (39.3 38.32) 220空气的温升为： 212 (

659/30.75

) 80 79.9K 220

同样，低压外绕组， 23 2.84W/dm2， 24 4.4W/dm2，

W22 2.84 42.78 4.4 51.07 346W，因此， 222 (

788/30.75

) 80 65.1K 。 346

低压内绕组温升为： 21 2.8 79.9 82.7K，低压外绕组温升为：

22 2.8 65.1 67.9K。

低压绕组平均温升为： 2 3.2 高压绕组温升计算 (1) 热传导温升

S11 17.4 2 12.6 4 5510cm2 S12 19.9 2 12.6 4 6302cm2 eeq 2 0.76

2 4

2.76mm 6

82.7 46.0 67.9 55.1

74.6K

46.0 55.1

11

1980/3

50 2.76 7.7K

5510 6302

(2) 对流和辐射温升

S11 1.74 2 5.905 64.56dm2 S12 1.99 2 5.905 73.83dm2

高压绕组内表面散热系数为： 11 4.4W/dm2，外表面散热系数为：

W。 12 9.3W/dm2，W21 4.4 64.56 9.3 73.83 971

1980/30.75

) 80 59.9K 12 (

971

高压绕组平均温升为： 1 7.7 59.9 67.6K。

这里要注意的是，计算热传导温升和对流温升时散热面积的不同，前者应该对应导线处的面积，因此没有计算段间面积，而后者是指绕组表面对空气的温升，应该包括段间面积。

上述变压器温升计算值与武高所温升试验测试值对比如表1所示。

4 结束语

二种方法，计算值与实测值是相符的，方法实用可行。

参考文献：

从表1对比数据可以看出，依据第

[1] 柳再本,骆金海.干式变压器温升计算方法[J].变压器,2007,44(5):14-17 [2] 罗顺祥.浅谈干式变压器温升的工程计算[J].变压器,2006,43(5):27-29

[3] 顺特电气有限公司.树脂绕注干式变压器和电抗器[M].北京:中国电力出版社,2005 [4] 路长柏,郭振岩,刘文里,等.干式电力变压器理论与计算[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2003

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x3g4.html