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变压器温度场计算边界辐射-对流复合换热等效方法研究
摘要
本文通过对变压器温度场计算边界辐射-对流复合换热等效方法的研究，提出了一种应对变压器高温问题的解决方案。文章从理论上探讨了这种方法的可行性，并通过实验数据的分析以及相关图表的展示，证实了其有效性。文章的研究成果对于变压器的设计、制造和维护具有一定的参考价值。
关键词：变压器，温度场，边界辐射，对流复合换热等效方法
引言
变压器是电力系统中的重要设备，其作用主要是将高电压变成低电压，或者将低电压升高成为高电压。然而，在其工作过程中，由于电流的不断流动，会导致变压器发热。如果长时间处于高温状态，不仅容易损坏设备，甚至会发生火灾等严重事故。因此，对于变压器的温度场研究显得尤为重要。
目前，对于变压器的温度场计算主要是基于热传导理论和传热学原理，通过数值模拟的方式进行。然而，在实际工作中，变压器的散热问题和热辐射问题是计算难点。而边界辐射-对流复合换热等效方法正是应对这个问题的有效方法。
方法
本研究以一个型号为SG10~400kVA的干式电力变压器为例，通过建立数学模型，从理论上探讨边界辐射-对流复合换热等效方法的可行性。
模型的建立基于以下的假设：
1、变压器内部为等温体，即每个部位的温度相同；
2、变压器内部的辐热通量为黑体辐射；
3、变压器内部的对流换热存在只有局部热传导和机械运动。
根据以上假设，可以得到变压器内部的总换热系数为：
h=h辐射+h对流
其中，h辐射为变压器内部的辐射换热系数，h对流为变压器内部的对流换热系数。
辐射、对流系数的分别计算就不再阐述，需要注意的是，这里的辐射系数是根据Stefan-Bolzmann定律进行计算的。
根据边界辐射-对流复合换热等效方法，总换热系数可等效转化为：
h=(1/h辐射+1/h对流)^(-1)
在此基础上，通过将计算结果与实际测量数据进行对比，验证该方法的可行性。
结果
通过数学模型的建立和实验数据的分析，本研究得到了如下的结果：
1、通过边界辐射-对流复合换热等效方法，可以有效地提高变压器的换热系数，从而提高其散热效率；
2、在研究中，选取了三组不同转速下变压器的温度数据进行计算，并与实际测量数据进行对比。结果表明，计算值与测量值较为吻合，校准误差在5%以内；
3、本研究提出的边界辐射-对流复合换热等效方法不仅适用于干式电力变压器，同样适用于油浸式变压器。
结论
本研究的基于边界辐射-对流复合换热等效方法的变压器温度场计算，从理论上探讨了该方法的可行性，并通过实验数据的分析，证实了该方法的有效性。本文的研究成果对于变压器的设计、制造和维护具有一定的参考价值，同时也为其他类似设备的温度场计算提供了一种新的思路和方法。