基于电磁热耦合的干式变压器温升研究的开题报告.docx

基于电磁热耦合的干式变压器温升研究的开题报告
一、选题背景
干式变压器作为一种高效、安全可靠的特种变压器，广泛应用于城市和工业的电力系统中，在电力转换和配电方面起着重要的作用。然而，由于其工作环境干燥、不易升温等特点，很多人认为它并不需要进行温升的研究。然而，实际上，干式变压器的官方容许温度升高只有155℃，而它的散热性能受限，往往处于半封闭状态，在使用过程中自然散热效果不佳，所以温度升高问题是干式变压器生产和使用工程中首要解决的问题之一。
因此，本研究拟以干式变压器为研究对象，采用电磁热耦合方法，对其温度升高问题进行深入研究，探索干式变压器的差异性热学行为规律，为干式变压器的生产和使用提供科学、合理的依据。
二、研究意义
干式变压器是近年来快速发展的一种新型变压器，它具有免维护、省维护费、寿命长等优点，同时不使用变压器油，大大提高了变压器的安全性和环保性。然而，由于其散热性能受限，温度升高问题仍然是干式变压器行业面临的首要问题之一。过高的温度会缩短干式变压器的使用寿命，对其安全性也会造成危害，因此研究干式变压器的温度升高问题，有助于：
1.探究干式变压器的差异性热学行为规律，为干式变压器的生产和使用提供科学、合理的依据。
2.优化干式变压器的散热结构，提升其散热效果，延长干式变压器的使用寿命。
3.为干式变压器特别是高达35KV干式变压器的设计提供更加科学的理论指导。
4.提高干式变压器的安全性，减少故障发生的可能性，对电力生产和使用具有积极的意义。
三、研究内容
1.电磁场模拟及其分析：选取ANSYS电磁场仿真软件进行仿真，分析干式变压器内部电磁场的分布规律。
2.热学模拟及其分析：选取FLUENTCFD软件进行仿真，分析干式变压器内部热场的分布规律。
3.电磁热耦合模拟及其分析：将电磁场模拟和热学模拟进行耦合，采用COMSOLMultiphysics软件进行仿真，分析干式变压器的温度升高问题，确定导致干式变压器温升过高的主要因素。
4.优化干式变压器的设计：根据前三个步骤的模拟结果，优化干式变压器的设计，改善其散热性能，提高其工作效率，最终达到延长使用寿命和保证电力安全的目的。
四、研究方法
电磁热耦合方法是本研究的主要方法，主要包括以下四个步骤：
1.选择仿真软件并建立模型：本研究采用ANSYS、FLUENT和COMSOLMultiphysics软件构建电磁场模型、热学模型和电磁热耦合模型。
2.设置参数，进行模拟：根据干式变压器的实际情况，设置电磁场、热学参数，进行模拟，得到相关数据。
3.数据分析及处理：基于获得的数据，分析干式变压器的电磁场、热学分布规律，确定影响干式变压器温升的主要因素。
4.设计优化：根据前三步的分析结果，对干式变压器的设计进行优化，改善其散热性能，达到减少温升的目的。
五、研究预期成果
1.揭示干式变压器的差异性热学行为规律，为干式变压器的生产和使用提供科学、合理的依据。
2.控制平均升温值和最大升温值，提高干式变压器的工作效率，延长其使用寿命，确保电力安全生产。
3.优化干式变压器的设计，改善其散热性能，提高电力利用率和环保性，为干式变压器特别是高达35KV干式变压器的设计提供更加科学的理论指导。
4.通过本研究为干式变压器的研究、制造和使用提供有力的技术支持和依据，促进电力工业的可持续发展。
六、研究进度安排
本研究计划从2021年4月到2022年4月，首先进行文献调研、理论分析和仿真模型的建立，预计需要花费2个月的时间；然后进行电磁场、热学场以及电磁热耦合模拟，预计需要花费5个月时间；接着进行数据分析和设计优化，预计需要1个月时间；最后进行实验验证、技术总结和论文撰写，预计需要2个月时间。具体进度如下：
2021年4月-2021年5月：文献调研、理论分析和仿真模型建立。
2021年6月-2021年10月：电磁场、热学场以及电磁热耦合模拟。
2022年1月-2022年2月：数据分析和设计优化。
2022年3月-2022年4月：实验验证、技术总结和论文撰写。
七、研究所需资源
本研究需要的资源如下：
1.仿真软件：ANSYS、FLUENT和COMSOLMultiphysics。
2.计算机及相关配件：因为干式变压器模拟需要较强的计算机计算能力，因此需要高配置的计算机。
3.实验设备：精密数据采集器、高温恒温器、干式变压器、多功能电流源等。
八、研究团队
本研究由本人担任主要研究人员，指导老师提供学术指导和解决实际问题的思路，共同组成研究团队。由于本研究需要耗费较大的计算机计算资源和实验设备，因此需要具备一定的研究经费支持，我们将通过申请学校和企业的科研项目资助来支持本研究的实施。