配电变压器铁损的分布是不均匀的,搭接区的铁损一般较大,铁损大则发热严重,轻则加速变压器内部绝缘的老化,重则破坏变压器的绝缘,引发严重事故。而铁芯叠层结构的改变可以一定程度上降低搭接区的铁损,从而改善变压器的温升特性。另一方面,为进一步提高变压器的散热性能,可从冷却介质出发,即对变压器油进行纳米改性,提高变压器油的导热系数,加快传热过程。本文从变压器铁芯入手,运用磁畴理论,搭建了 1-D非线性涡流场模型,考虑涡流场和钉扎效应的影响,基于仿真结果建立了附加损耗和磁畴壁弯曲程度的定量关系式。其后,搭建了基于叠层铁芯结构的3-D变压器模型,得到三种搭接形式下铁芯中的磁场分布,进而运用Bertotti的铁损三段式模型,将其中的附加损耗用上述定量关系式代替,分别求出三种搭接形式下铁芯中主体区域和搭接区域的铁损分布,从而确定变压器铁芯中的热源分布。而后,利用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics,基于35kV实际配电变压器(铁芯叠层级数N=2),搭建2-D轴对称温度-流体场原始模型,即不考虑铁芯中的热源分布,将其视作均匀发热体;与此同时,考虑铁芯中的热源分布,搭建改进后模型。分别计算两模型,将二者的计算结果同变压器出厂温升试验的实测数据进行对比,发现改进模型的仿真结果更接近出厂试验值。运用改进模型进一步计算阶梯搭接结构(铁芯叠层级数N=3,N=4)下矿物油变压器和植物油变压器的温升特性,发现两种变压器中,变压器的温升特性均随着铁芯叠层级数N的增加而有所提升,即改变铁芯的叠层结构可在一定程度上改善变压器的温升特性。最后,运用上述改进模型分析了加入Si02纳米颗粒的纳米改性油变压器的温升特性。仿真发现:纳米改性矿物油变压器和纳米改性植物油变压器的温升特性同样随着铁芯叠层级数N的增加而有所提高。与此同时,在同一种铁芯结构下,温升特性呈现为纳米改性矿物油>纳米改性植物油>矿物油>植物油,另一方面,虽然N=4的叠层结构具有最好的温升特性,但其经济性已下降。四种变压器在动态负载下的仿真结果表明:当变压器的负载处于动态变化时,纳米改性矿物油的温升特性最优,植物油最差;而对于纳米改性植物油和矿物油,当变压器负载系数较大时(过负载),纳米改性植物油温升特性较优,反之,矿物油温升特性较优。本文提出了两种改善变压器温升特性的方法:一是改变变压器铁芯的搭接结构,优化铁损分布或热源分布,从源头改善变压器构件的温升特性;二是使用纳米改性变压器油替代传统变压器油,增大油的导热系数,从外部提升变压器构件的散热效果。这两种方法对于变压器的优化设计具有重要的理论和实际指导意义。