《電力變壓器過(guò)負(fù)荷仿真建模技術(shù)規(guī)范》

（征求意見(jiàn)稿）

編制說(shuō)明

《電力變壓器過(guò)負(fù)荷仿真建模技術(shù)規(guī)范》

標(biāo)準(zhǔn)編制組

二〇二四年十月

一、工作簡(jiǎn)況

（一）任務(wù)來(lái)源

本項(xiàng)目是根據(jù)《關(guān)于印發(fā)2023年第二批中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)

合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃的通知》（中電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)﹝2023﹞260號(hào)）而

編制的，項(xiàng)目名稱為《電力變壓器過(guò)負(fù)荷仿真建模技術(shù)規(guī)范》，

項(xiàng)目計(jì)劃編號(hào)為：T/CEC20232026。

（二）主要工作過(guò)程

1．項(xiàng)目啟動(dòng)成立標(biāo)準(zhǔn)編制組

接到標(biāo)準(zhǔn)編制任務(wù)后，云南電網(wǎng)電力科學(xué)研究院成立了

標(biāo)準(zhǔn)編制組，并就標(biāo)準(zhǔn)修訂工作任務(wù)進(jìn)行了分解部署。

2．資料收集和前期研究

2024年3月-4月，文獻(xiàn)調(diào)研變壓器熱點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)方法、

溫度計(jì)算方法研究現(xiàn)狀和工程中實(shí)際應(yīng)用，涉及變壓器熱點(diǎn)

溫度計(jì)算的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合前期對(duì)電力變壓器溫度場(chǎng)合繞組

熱點(diǎn)溫升研究基礎(chǔ)，總結(jié)目前電力變壓器溫度場(chǎng)仿真計(jì)算的

主流方法。

3．集中編寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)草案初稿：

2024年5月，編制組結(jié)合前期調(diào)研資料和已有研究成果，

制定本標(biāo)準(zhǔn)的編制思路和大綱，初步確定標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容框架，

組織編制專家開(kāi)展集中研討，并編制完成標(biāo)準(zhǔn)草案初稿。

4．組織召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部研討會(huì)和專家咨詢會(huì)，編制標(biāo)準(zhǔn)

草案

2024年6月，編制組先后組織召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部研討會(huì)和專

家咨詢會(huì)，就標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容進(jìn)行研討商議。會(huì)后，編制組根

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據(jù)專家意見(jiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案初稿進(jìn)行了修改完善。

5．編制標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿初稿

2024年6月-9月，編制組根據(jù)前期收集匯總的問(wèn)題和修

改建議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍和推廣前景進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)研，在

此基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)一步完善。

6．組織召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)編制研討會(huì)，修編標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿和

編制說(shuō)明

2024年10月，標(biāo)準(zhǔn)編制組通過(guò)內(nèi)部初評(píng)和外部專家共

同研討修編的方式組織會(huì)議，審閱本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，就標(biāo)準(zhǔn)的技

術(shù)內(nèi)容、工程執(zhí)行等問(wèn)題進(jìn)行研討，會(huì)后，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容形

成修改建議，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改，完成標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿和編

制說(shuō)明撰寫(xiě)。

7．組織召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)再編制研討會(huì)，修改標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿和

編制說(shuō)明

2024年11月，在北京召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)審會(huì)，會(huì)上專家對(duì)標(biāo)

準(zhǔn)適用范圍、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和要素表述提出相關(guān)意見(jiàn)，會(huì)后組織

編制組、變壓器制造廠專家和標(biāo)委會(huì)成員共同就修改意見(jiàn)進(jìn)

行討論，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和相關(guān)表述做出修改完善。

二、標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性分析

采用數(shù)值模擬方法統(tǒng)一規(guī)范評(píng)估電力變壓器過(guò)負(fù)荷能力

的需要。目前，電力變壓器熱點(diǎn)溫度計(jì)算方法主要分為經(jīng)驗(yàn)

公式法、熱路模型法和數(shù)值模擬法三種方法；經(jīng)驗(yàn)公式法最

早應(yīng)用于變壓器熱點(diǎn)溫度計(jì)算中，在該方法中，經(jīng)驗(yàn)公式和

經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的選擇必須基于大量變壓器的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)，這使

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得該方法使用受限，且該方法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果誤

差較大；熱路模型法中，熱阻和熱容參數(shù)的準(zhǔn)確性決定了其

計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，但對(duì)于不同的變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，熱路模

型的參數(shù)選擇不一，需要大量的試驗(yàn)結(jié)果校核才能確定在誤

差允許范圍內(nèi)的參數(shù)取值范圍，該方法比較適合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成

熟的變壓器產(chǎn)品；數(shù)值模擬方法雖算法復(fù)雜且計(jì)算耗時(shí)，但

伴隨數(shù)字計(jì)算能力的提升，數(shù)值模擬方法正運(yùn)用于計(jì)算變壓

器在不同運(yùn)行工況下的溫度分布和熱點(diǎn)溫度計(jì)算，相較經(jīng)驗(yàn)

公式法和熱路模型法其計(jì)算準(zhǔn)確性較高，誤差較小。因此，

以數(shù)值模擬方法為核心，統(tǒng)一規(guī)范電力變壓器過(guò)負(fù)荷能力分

析過(guò)程，對(duì)變壓器內(nèi)部溫度分布特性的分析研究、運(yùn)行變壓

器的負(fù)荷轉(zhuǎn)供措施研判、變壓器繞組和散熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

具有積極意義。

三、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

（一）標(biāo)準(zhǔn)編制原則

1．規(guī)范性原則

標(biāo)準(zhǔn)在框架結(jié)構(gòu)、層次編寫(xiě)、要素表述、編排格式等方

面盡可能遵循《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則》(GB／T1.1—2020)的要求。

2．適用性原則

在標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，前期調(diào)研匯總了電力變壓器溫度分

布仿真計(jì)算的常用理論方法，總結(jié)提煉了當(dāng)前使用方法的共

同點(diǎn)和基本流程，據(jù)此通過(guò)研討協(xié)商明確了本標(biāo)準(zhǔn)編制內(nèi)容

框架，提出了電力變壓器溫度場(chǎng)仿真計(jì)算的幾何模型計(jì)算、

損耗計(jì)算、過(guò)載前溫升計(jì)算、過(guò)負(fù)荷能力計(jì)算。

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3．先進(jìn)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以有限元法為核心，構(gòu)建變壓器幾何模型，

明確數(shù)學(xué)模型控制方程，并規(guī)定方程源項(xiàng)的計(jì)算方法和邊界

條件的定義，實(shí)現(xiàn)變壓器溫度分布、熱點(diǎn)溫度的計(jì)算求解，

進(jìn)而分析不同負(fù)載工況下變壓器的過(guò)負(fù)荷能力。

（二）主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)框架分為范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語(yǔ)和定義、

建模信息要求、一般流程、電力變壓器過(guò)負(fù)荷仿真建模、變

壓器過(guò)負(fù)荷仿真計(jì)算結(jié)果評(píng)估和附錄共8個(gè)部分

1．范圍

本文件規(guī)定了110kV及以上交流電力變壓器過(guò)負(fù)荷工況

下數(shù)值仿真建模的幾何模型構(gòu)建、材料參數(shù)設(shè)定、網(wǎng)格剖分、

載荷和邊界條件加載、求解規(guī)則設(shè)定和結(jié)果分析的技術(shù)要求。

本文件適用于基于二維數(shù)值仿真的110kV及以上交流液浸心

式電力變壓器過(guò)負(fù)荷能力分析。

2．規(guī)范性引用文件

列出了本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范性引用的標(biāo)準(zhǔn)清單。

3．術(shù)語(yǔ)和定義

該部分主要對(duì)“仿真建?！?、“變壓器負(fù)載系數(shù)”、“繞組

熱點(diǎn)溫度”、“材料屬性”、“邊界條件”和“邊界層網(wǎng)格”的

定義進(jìn)行闡釋。

4．建模信息要求

該部分對(duì)規(guī)定了變壓器過(guò)負(fù)荷仿真建模所需要提供的信

息，包括幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)和工況參數(shù)。

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5．一般流程

該部分指出變壓器過(guò)負(fù)荷仿真建模分析分為仿真模型構(gòu)

建和模型計(jì)算兩部分流程。其中，變壓器熱分析仿真建模過(guò)

程應(yīng)包括變壓器幾何模型構(gòu)建、材料參數(shù)設(shè)定、網(wǎng)格剖分、

載荷和邊界條件加載、求解規(guī)則設(shè)定和結(jié)果分析；模型計(jì)算

流程包括過(guò)負(fù)荷前的變壓器熱分析穩(wěn)態(tài)計(jì)算和過(guò)負(fù)荷時(shí)的過(guò)

負(fù)荷能力分析。

6．電力變壓器過(guò)負(fù)荷仿真建模

該部分規(guī)定了電力變壓器過(guò)負(fù)荷溫升仿真建模的流程并

對(duì)各流程做出要求。其中幾何模型構(gòu)建對(duì)坐標(biāo)系、單位制、

構(gòu)建要求、幾何模型修復(fù)規(guī)定相應(yīng)要求，網(wǎng)格剖分對(duì)網(wǎng)格單

元類(lèi)型、剖分要求提出具體要求，給出了載荷的計(jì)算方式和

邊界條件的設(shè)定要求，求解規(guī)則和結(jié)果分析則參照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)應(yīng)要求執(zhí)行。

7．變壓器過(guò)負(fù)荷仿真計(jì)算結(jié)果評(píng)估

該部分規(guī)定了模型網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢查和試驗(yàn)驗(yàn)證要求

8．附錄

該部分分為流-固耦合數(shù)學(xué)模型控制方程、邊界層網(wǎng)格首

層厚度計(jì)算、模型載荷計(jì)算、電力變壓器過(guò)負(fù)荷仿真建模計(jì)

算案例四部分，給出了流-固耦合數(shù)學(xué)模型控制方程的瞬態(tài)和

穩(wěn)態(tài)形式、固-液交界面處邊界層網(wǎng)格首層厚度計(jì)算方法、模

型載荷（鐵心和線圈損耗）的計(jì)算方法、型號(hào)為SSZ20-

63000/110的油浸式變壓器高-中過(guò)負(fù)荷運(yùn)行工況下的溫升計(jì)

算案例。

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四、知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況說(shuō)明

本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利。

五、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況

未采標(biāo)。

六、重大分歧