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干式变压器与油浸式变压器各有何优缺点提起干式变压器与油浸式变压器，想必大部分电气人员都再熟悉不过了，但是如果说到干式变压器与油浸式变压器的区别及各自的优缺点，可能不少电气人员都是只知其一就不知其二的。
众所周知干式变压器与油变相比较，大多数是首选干式的，因初期造价差别不大，干式变压器放在配电室直接用母线连接至和低压进线柜，油变要专门设计变压器室，还要用低压封闭母线或密集母线连接至低压进线柜，长度至少五六米以上，干变母线因柜子相邻母线很短。
后期维护油变相比较维护量较大，如选用油变，较大容量的建议采用有油枕变压器，无油枕的容易漏油。
那么干式变压器与油浸式变压器各自具体有哪些优缺点呢？下面本文简明扼要地给大家讲一讲，看完文章，希望能给广大电气电气人员加深对干式变压器与油浸式变压器的了解。
01干式变压器的定义、规格、技术参数及运行环境要求(1)干式变压器的概述千式变压器是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。
干式变压器冷却方式有自然空气冷却(AN)与强迫空气冷却(PF)两种。
干式变压器结构类型有固定绝缘包封(SCB型)和不包封绕组结构两种。
从高低压绕组的相对位置看有同心与交迭式两种。
同心式结构简单，制造方便，大部分干式变压器采用这种结构。
交迭式主要用于特种变压器制造。
(2)干式变压器的规格以SCB-11-1250kVA/10KV/0.4kV千式变压器为例，来解释干式变压器型号的意义:在上面型号规格中，S表示三相电力变压器，C 表示变压器绕组为树脂浇成型固体，在C字母位置上G表示绕组外绝缘介质为空气，B为泊式绕组，在B的位置上R表示缠绕式绕组，11是系列号，1250kVA 为变压器额定容量，10kV为变压器一次侧额定电压，0.4kv为变压器二次侧额定电压。
(3)干式变压器技数①频率50Hz②空载电琉，要求少于4%③低压耐压强度:2kV/min无击穿④绝缘电阻低压侧不少于2MΩ⑤绕组连接方式:/Y/yn0，与D/yn0⑥线圈允许温升100K⑦散热方式:自然风冷或温控风冷⑧噪声系数小于30dB各种容量千式变压器(SCB型)损耗参数如表1所示。
干式变压器绕组温升计算方法分析傅华强 20031发热与散热的平衡—绕组的稳定温升绕组上的损耗功率是绕组温升的热源,这是比较好算的.而绕组的散热则是一个比较复杂的问题.在绕组内部热量通过传导的方式传到绕组的表面,在表面则通过对流和幅射的方式传到外界环境中去.当绕组的发热与散热达到平衡时,就是绕组的稳定温升。
绕组的散热是一个复杂过程。
影响绕组散热的主要因素：绕组温度；绝缘层厚；绕组外包绝缘厚：绕组外包绝缘材料的散热性能；散热气道的宽度和长度；气流速度；铁芯和相邻绕组散热的影响等。
因而绕组温升计算随其所用绝缘材料和结构的不同而不同。
2 绕组温升计算的数学模型绕组的稳定温升一般用一个简化的公式进行计算,不同的结构和绝缘材料的绕组所用系数是不同的。
公式运用的温度范围也是有限定的。
如: τ＝ K Q XQ ＝ W／SS＝∑ αi S i式中：τ—绕组温升；K—系数；X—与散热效果有关的系数,散热越好X的值越小；Q— 绕组的单位热负荷 W/m2W—参考温度下的绕组损耗功率 WS— 等效散热面 m2S i— 绕组散热面 m2αi— 散热系数2.1 不同结构型式的变压器所用的计算公式是不同的。
2.2 干式变压器的散热主要是对流和幅射完成的，非包封变压器的传导温升所占比例很小，因而有些计算公式将层绝缘与外绝缘造成的传导引起的温升计算省略了，有些公式还要加上传导引起的温升，如西欧树脂绝缘干式变压器的计算公式。
2.3 黑体面的热量幅射与绝对温度的4次方成比例的，在一个不大的温度段，对流和幅射对散热的综合影响造成的温升式中系数X—与散热效果有关的系数,散热越好X的值越小.如油浸变压器层式绕组温升X值取0.8，而强迫油循环时X取0.7，饼式绕组X取0.6。
一般干式变压器X值取0.8，当温升在80K 左右时，由于温度高时散热效率高，在一些计算公式中X取0.75，因而当温升在100—125K时，X的取值应该再小些。
2.4 当温升范围较大时，用一个计算公式会首尾不能兼顾，需要用两个以上的公式，它们的X值不同，即斜率不同。
电力变压器温度建模与仿真研究随着电力系统的不断发展和电力负荷的不断增长，电力变压器在电网中扮演着至关重要的角色。
而电力变压器的温度是评估其运行状态的重要指标之一，高温会导致变压器的寿命缩短甚至故障发生。
因此，对电力变压器的温度建模与仿真研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
电力变压器的温度模型是通过对变压器内部和外部的热量分布及传递进行研究，建立数学模型来描述变压器的温度分布情况。
温度建模旨在预测变压器在不同工作条件下的温度变化，并帮助决策者优化运维策略、提高变压器的运行安全性和寿命。
在电力变压器的温度建模研究中，一种常见的方法是基于热平衡方程进行建模。
这种方法将变压器视为一个热力学系统，通过热量的收支平衡方程来描述变压器内部温度的变化。
另外，还可以基于电热耦合原理，考虑电流、电压和热损耗等参数的影响，建立电流和温度之间的关系。
这些模型可以通过实测数据进行参数拟合和验证，提高其准确性和可靠性。
除了静态温度建模，动态温度建模也是电力变压器研究的重要方向之一。
动态温度建模考虑了变压器在不同负荷变化下的温度响应，可以帮助运维人员更好地了解变压器的工作状态和运行特性。
动态温度建模通常需要考虑变压器的热惯性和传热过程的时间延迟等因素，通过数学模型进行仿真分析和预测。
温度建模的研究离不开对变压器内部热量的传递和散热机制的研究。
电力变压器的内部热量是由电流激励产生的，而变压器的散热机制主要通过冷却系统实现。
因此，在温度建模研究中，对变压器内部的热量分布与传递进行准确的建模是非常重要的。
研究者可以借助流体力学和传热学等领域的理论和方法，建立冷却系统的散热模型，并将其与变压器的温度模型进行耦合，从而提高温度建模的准确性与可信度。
为了验证温度模型的准确性，仿真研究是不可或缺的一个环节。
通过对温度模型进行仿真，可以得到变压器在不同工况下的温度分布图和温度变化曲线。
同时，也可以通过与实际变压器的运行数据进行对比和验证，进一步提高模型的可靠性和适用性。
一、变压器、高低压设备技术要求：（一）、变压器采用在中高档的企业产品。
1、规范和标准1.1合同设备包括卖方向其他厂商购买的所有附件和设备，这些附件和设备应符合相应的标准规范或法规的最新版本或其修正本的要求, 除非另有特别说明，将包括在投标期内有效的任何修正和补充。
1.2除非合同另有规定，均须遵守最新的国家标准（GB）和国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准。
如采用合资或合作产品，还应遵守合作方国家标准，当上述标准不一致时按高标准执行。
所有螺栓、双头螺栓、螺纹、管螺纹、螺栓夹及螺母均应遵守国际标准化组织(ISO)和国际单位制(SI)的标准。
2、环境条件与设计条件2.1设备运行的环境要求供方应保证提供的所有材料、设备、精加工件、装置和系统在运输、卸货、搬运、储存、安装和运行中能经得起环境的条件，并且没有损坏和失灵，能长期满载连续运行。
1>周围空气温度最高温度：+40℃；最低温度：-5℃；日平均： +25℃；年平均： +20℃；2>海拔高度：小于1000米；3>环境相对湿度(在25℃时)多年平均值：小于85％；4>地震烈度：Ⅷ度；5>污秽等级：Ⅲ级6>安装地点：户内；2.2设备主要参数型号： SCB10 H系列干式变压器额定频率：50Hz；额定容量：见清单（图纸）空载额定电压变比： 10±2*2.5% /0.4kV短路阻抗： 6%或4 %（按设计要求）绝缘等级： H级相数及联接组标号：三相；D，Yn11；冷却方式： AN/AF；2.3过载能力变压器允许短时间过载能力在空气冷却情况下应满足表2.1要求(正常寿命，过载前已带满负荷)。
表2.1 变压器过载能力3、技术性能要求3.1一般要求1>干式变压器应是Nomex绝缘、空气自冷/强制风冷、高压绕组包封式或非包封式三相室内变压器。
2>干式变压器绝缘耐热等级不低于H级：主材和辅材均不低于H级的要求，且两者的缘耐热等级应一致。
基于温度场仿真的干式变压器散热设计李久菊１ 秦 果２ 王军奎３ 田海涛１（１ 许继变压器有限公司 ２ 许昌许继电科储能技术有限公司 ３ 许继集团有限公司）摘 要：随着国家经济的快速发展，变压器的应用已涉及各个领域，干式变压器因其安全、环保、免维护等优点，而被广泛应用。
干式变压器的应用环境千差万别，一旦发生故障，将会引起大范围的停电，给工农业生产和人们生活带来诸多不利，因此，对干式变压器的可靠性要求也随之提升。
综合分析各类干式变压器的故障原因，有很大一部分故障原因是干式变压器的局部过热而引发的绝缘失效。
在故障发生的前后一段时间内，温度场会随着故障的发生而产生不同的变化。
为了解温度场的变化，利用有限元分析，建立干式变压器的三维模型，并对模型的电磁场、温度场和流体场进行计算，得到干式变压器的温度场分布。
通过干式变压器的温度场分析出干式变压器易存在过热点的位置，对该位置进行故障模拟，获取变压器的温度场分布变化，再根据分布变化对影响干式变压器的散热的出风口位置进行优化模拟。
结果表明，模拟结果与试验结果吻合，通风口位置设置会影响产品的散热效果。
关键词：温度场；干式变压器；散热；有限元０ 引言如果对干式变压器进行温升计算，需要通过温升计算公式实现变压器的稳态温升，利用平均温升让变压器产生负荷，并在变压器的绕组和铁心的表面进行计算并产生负荷，通过经验系数实现变压器的绕组温升。
当变压器处于风冷状态，需要通过冷却的方式让变压器的室内环境保持平衡，并让变压器中的各个通道阻力产生不同的方向和不同的变化，让各个通道中的对流换热系统发生改变，当发生气流死角时，如果无法采用常规的计算公式进行温升，需要使用有限元仿真技术，让温度场得到变化。
在实际的理论操作中，通过阻力因子、流体渐变的方式实现对流换热，并利用流体介质完成建模，实现气压的分配，完成最终的对流换热系数。
１ 温度场温度场可以直接表示空间和时间，还可以利用空间和时间让温度发生相应的变化。
干式变压器与油浸式变压器得优缺点价格上干变比油变贵。
容量上,大容量得油变比干变多、在综合建筑内(地下室、楼层中、楼顶等)与人员密集场所需使用干变。
油变采用在独立得变电场所。
箱变内变压器一般采用箱变、户外临时用电一般采用油变。
ﻫ在建设时根据空间来选择干变与油变,空间较大时可以选择油变,空间较为拥挤时选择干变、区域气候比较潮湿闷热地区,易使用油变。
如果使用干变得情况下,必须配有强制风冷设备。
１、外观ﻫ封装形式不同,干式变压器能直接瞧到铁芯与线圈,而油式变压器只能瞧到变压器得外壳;2、引线形式不同干式变压器大多使用硅橡胶套管,而油式变压器大部分使用瓷套管; 3、容量及电压不同干式变压器一般适用于配电用,容量大都在1６00KV A以下,电压在１0KV以下,也有个别做到35KV电压等级得;而油式变压器却可以从小到大做到全部容量,电压等级也做到了所有电压;我国正在建设得特高压1０00KV试验线路,采用得一定就是油式变压器。
4、绝缘与散热不一样ﻫ干式变压器一般用树脂绝缘,靠自然风冷,大容量靠风机冷却,而油式变压器靠绝缘油进行绝缘,靠绝缘油在变压器内部得循环将线圈产生得热带到变压器得散热器(片)上进行散热。
5、适用场所干式变压器大多应用在需要“防火、防爆”得场所,一般大型建筑、高层建筑上易采用;而油式变压器由于“出事”后可能有油喷出或泄漏,造成火灾,大多应用在室外,且有场地挖设“事故油池”得场所。
6、对负荷得承受能力不同ﻫ一般干式变压器应在额定容量下运行,而油式变压器过载能力比较好、7、造价不一样对同容量变压器来说,干式变压器得采购价格比油式变压器价格要高许多、干式变压器型号一般开头为SC(环氧树脂浇注包封式)、SCＲ(非环氧树脂浇注固体绝缘包封式)、SG(敞开式)干式变压器与变压器有什么区别?“当然相同得就是都就是电力变压器,都会有作磁路得铁芯,作电路得绕组、而最大得区别就是在“油式”与“干式”、也就就是说两者得冷却介质不同,前者就是以变压器油(当然还有其它油如β油)作为冷却及绝缘介质,后者就是以空气或其它气体如SF６等作为冷却介质、油变就是把由铁芯及绕组组成得器身置于一个盛满变压器油得油箱中。
1 干式变压器的结构用环氧树脂浇注的变压器结构，其主要部件线卷，是用环氧树脂浇注封闭为绝缘。
环氧树脂具有良好的电气性能和机械性能，以F级树脂性能表明，其电气强度为16～20kV/mm，耐电弧性为60～110s，体积电阻率为10.１６Ωcm；其机械性能最大抗拉强度为95N/mm２，最大抗压强度为160N／mm２，最大变曲强度为150N／mm２，导热系数为0.2～0.3W/(m.k)，膨胀系数为60～70×10－６／Ｋ。
当今代表我国国内环氧树脂浇注变压器的主导产品，可分为以下三类。
1.1 以石英粉为填料的真空浇注型产品当环氧树脂用石英粉为填料(占60%)时，其膨胀系数为30～35×10－６／Ｋ，这与铝的膨胀系数24×10－６／Ｋ，较为接近，可以减少树脂固化后与导体之间的膨胀系数差，也就是避免了变压器在运行中，由于热胀冷缩产生的应力，对浇注体产生龟裂的危害。
因石英粉为填料的环氧树脂其机械强度有所减低，为70N/mm２，所以用石英粉为填料浇注外包封厚度通常为6～12mm，通称厚绝缘，散热稍差。
但由于树脂加石英粉后，其导热系数可提高到0.5～0.8W/(m.k)，可以弥补因包封厚而造成散热差的因素。
树脂中加入了石英粉后，减少了树脂用量，可以降低成本。
这是我国早期产品，相对地说，在干式变压器中生产成本相对较低。
1.2 以短玻璃丝毡为填料的真空浇注型产品当环氧树脂以短玻璃丝毡为填料时，其膨胀系数为16～18－６/K，与铜的膨胀系数17－６／Ｋ基本一致，导热系数为0.34W/(m.k)。
且抗拉强度为170N／mm２，弯曲强度为为200N/mm２，机械强度大有提高。
所以浇注外包厚度为2mm，通称薄绝缘。
以短玻璃丝毡为填料浇注的绕组，其玻璃丝毡填料是在绕组绕作过程中，予先放置在绕组的层间、段间和内外包封层内的，浇注时只需注入纯环氧树脂，在真空中把绕组注满的树脂，完全浸透匝、层间和段间，局放很小，保证了电气强度。
河北工业大学硕士学位论文非包封干式变压器绕组温度场研究及结构优化姓名：陶军普申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：王秀春20071201河北工业大学硕士学位论文非包封干式变压器绕组温度场研究及结构优化摘 要由于干式变压器具有体积小，损耗低，安全可靠等优点，近年来得到迅速发展，被广泛应用于高层建筑及商业中心、石油、化工等对防火与安全有更高要求的场所。
随着社会的发展，人们对干式变压器的容量要求越来越高，于是其发热与冷却问题也越来越引起人们的高度重视。
在变压器中铁心和绕组为主要发热体，其所产生的热量，除了使其自身温度升高外，也会使周围介质温度升高，特别是局部温升过高会造成绝缘过早损坏，从而大大降低变压器的使用寿命。
所以对干式变压器绕组温度场和最热点温升的研究具有重要意义。
本文通过对变压器绕组结构进行简化，建立了二维轴对称物理模型，并利用FLUENT 软件模拟干式变压器内部温度场及流体场分布情况，研究了不同的负载、不同冷却结构对绕组温度场及绕组平均温升的影响。
通过对大量数据进行整理，本文分别对高低压线圈内外垂直气道及水平气道内空气与绕组表面的换热特性进行分析，利用最小二乘法及多元回归原理拟合了对应的换热关联式，并利用热平衡原理给出了各气道内空气受热后温升的计算公式。
本文应用Visual C++及MATLAB语言，利用数值计算方法，编写了风冷干式变压器绕组温度场计算软件。
该软件可以分别计算干式变压器高、低压绕组温度场，使用起来十分方便。
此软件计算的结果以图形形式表示，用户可以根据需要查看各个线饼以及整个绕组的温度场分布、热点温升及位置。
利用此软件计算的结果与实验值相比，尽管数值上有一定的偏差，但温度场分布规律相当吻合，对变压器的设计及热点预测具有一定的指导意义。
关键词：干式变压器，绕组，温度场，热点温升，平均温升，数值模拟ⅰ非包封干式变压器绕组温度场研究及结构优化ⅱTHE STUDY OF TEMPERATURE FIELD OF NO-ENCAPSULATED-WINDING DRY-TYPE POWER TRANSFORMER AND ITS STRUCTURAL OPTIMIZATIONABSTRACTWith small size, low loss, and high reliability, dry-type transformers (DT) are widely usedin recent years, especially in places with high requirements for fire protection and safety, such as high buildings, petroleum and chemical industries. On the other hand, the technical demand for the capacity of DT is increasing as the society develops. So, the heating and cooling of DT have been paid much attention. The generated heat by the windings and iron core of DT can cause the temperature rise of both the body and the surrounding medium. If the local temperature of DT is overheated, the insulation will be destroyed, which can greatly reduce the service life of DT. It is of significance to the study of the temperature field and the temperature of the highest hot point of DT.In the present work, a two-dimensional axis-symmetric model of the DT winding is presented based on a proper structural simplification. The temperature and flow field inside the DT are simulated using the CFD software of Fluent. The effects of loads and cooling patterns on the temperature rise of the windings are discussed. The behavior of heat transfer between the surface of the windings and the air in the vertical and horizontal flow tunnels both inside and outside the high and low voltage coils are analyzed. Further, the heat-transfer empirical equations are obtained using the multi-variant regression, and then the formula of the temperature rise of air inside the flow tunnels are presented.An interface-friendly computer tool for the numerical calculation of the temperature field of the air-cooled DT windings is compiled using code of Visual C++ and MATLAB. With this tool, the temperature field of high and low voltage coils of DT can be obtained with ease. Besides, the calculated results can be shown in the graphical forms, and if necessary, the user can view the temperature field, the temperature rise and locations of hot point of expected windings.The comparison on the experimental and calculated results shows that, in spite of a certain relative error, both the methods appear a similar distribution of temperature field. Therefore, the computer tool in this paper is helpful for the design of DT and the prediction of its hot points. KEY WORDS: dry-type transformer, winding, temperature field,hot-point temperature rise,average temperature rise, numerical simulation原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。
学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。
同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文第一章绪论§1-1课题的研究背景和意义1-1-1本课题研究背景电力变压器是电网中的主要电气设备。
它对电能的经济传输、灵活分配、安全使用等具有重要意义。
由于干式变压器具有体积小，损耗低，安全可靠、维护简单、可深入负荷中心等优点，所以近年来得到迅速发展，并越来越多地被应用于高层建筑及商业中心、石油、化工等对防火与安全有更高要求的场所。
长期以来，人们对于变压器中电、磁和力方面的问题已经进行了大量的研究，至今已能很好地揭示这些现象的物理状况，并已有了足够精确的数学描述。
然而对变压器中的发热和冷却问题，长期以来研究较少，知之不多。
其原因，一方面是先前在变压器容量不是十分大的情况下，热问题没有引起人们足够的重视；另一方面它涉及到传热学、流体力学、电磁学的边缘学科，其复杂性和试验难度也限制了其自身的发展。
随着社会的发展,人们对变压器的要求也不断提高。
在超大容量变压器不断涌现的同时，变压器的散热问题也就愈加突出。
众所周知，变压器的单台容量越大，其经济技术指标越高。
因此，随着新材料新技术的不断发展，人们不断地提高变压器的电压等级和单台容量。
变压器单台容量增加受到的阻碍主要来自运输方面——外形尺寸和重量上的限制。
同时，随着变压器每柱容量的不断提高，变压器中的热问题也就越来越突出。
变压器线圈的过热不仅造成绝缘的加速老化而影响其寿命，而且由于线圈局部过热而造成的恶性事故在国内外均有发生。
这些问题造成了巨大的经济损失，越来越引起人们的密切关注。
热问题已经成为近年来国际大电网会议的主要议题之一。
运行中，干式变压器同油浸式变压器一样，铁心由于磁滞损耗、涡流损耗，绕组由于电阻损耗、杂散损耗及引线损耗等而产生热量。
