[發明專利]一種基于箱壁溫度的油浸式變壓器熱點溫度簡化計算方法

有效

• 申請號: 201710474342.0
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107271079B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 周衛華;萬代;葉會生;齊飛;周恒逸;趙邈;段緒金
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖南省電力公司;國網湖南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種基于箱壁溫度的油浸式變壓器熱點溫度簡化計算方法，實施步驟包括：輸入目標油浸式變壓器當前的負載率K、負載率K下的環境溫度θ_a及箱壁溫度θ_tank，并確定目標油浸式變壓器所采用的絕緣油類型；根據所采用的絕緣油類型確定絕緣油參數m的值；求解簡化箱壁?熱點熱回路模型的熱點溫度求解方程，得到負載率K下的熱點溫度預測值θ_hs；本發明通過建立直接由箱壁溫度求取熱點溫度的熱路模型實現基于箱壁溫度的油浸式變壓器熱點溫度簡化計算，能夠在保證計算準確度的同時降低熱點溫度計算難度、避免微分方程組的迭代求解、減小累積誤差。

技術領域

本發明涉及油浸式變壓器運行過程的溫度檢測技術，具體涉及一種基于箱壁溫度的油浸式變壓器熱點溫度簡化計算方法。

背景技術

繞組熱點溫度是油浸式變壓器運行過程中可能達到的最高溫度，其大小直接決定變壓器的過負荷能力和使用壽命，因此準確預測繞組熱點溫度值是油浸式變壓器狀態監測的重要課題。但變壓器內部熱過程復雜，熱點溫度的大小及產生位置難以預測，如何準確計算熱點溫度仍是國內外研究的熱點。目前熱點溫度計算方法主要包括IEEE導則法、有限元軟件計算法、熱電類比法等。其中導則法應用最廣泛，計算簡便，但該法假設變壓器內部溫升呈線性，與實際存在偏差；有限元法精度高，但計算復雜，花費時間長，邊界條件確定困難，條件的微小變化會導致結果的大幅改變，通用性差；熱電類比法建立熱路模型求解熱點溫度，準確度高，物理意義明確，能夠較真實地模擬變壓器內部的非線性，是熱點溫度求解的重要研究方向。目前較為成熟的熱路模型均需建立微分方程組進行求解，每個微分方程組包含2～3個微分方程不等，迭代過程復雜，易產生累積誤差，因此如何在保證熱點溫度計算準確度的同時降低其計算難度仍有待進一步探索，已經成為一項亟待解決的關鍵技術問題。

目前已有學者建立了基于箱壁溫度的熱路模型，由于該模型先通過箱壁溫度求取頂層油溫，再由頂層油溫求取熱點溫度，故可稱作箱壁-頂油-熱點模型，該模型如圖1所示。圖1中，各參量含義如下：q₁和q₂分別為頂油-熱點模型和箱壁-頂油模型中的熱源，θ_hs為熱點溫度，θ_oil為頂層油溫，θ_tank為箱壁溫度，R_hs-oil和R_oil-tank分別為頂油-熱點非線性熱阻和箱壁-頂油非線性熱阻，C_hs和C_oil分別為繞組熱容和油熱容。由圖1可知，箱壁-頂油-熱點模型包含兩個熱路模型，根據模型可列出式(1)所示方程組：

式(1)中，τ_oil為油時間常數，τ_w為繞組時間常數，二者均為熱阻與熱容的乘積；K為負載率；β為變壓器短路損耗與空載損耗的比值；△θ_oil·R為額定條件下頂層油溫與箱壁溫度梯度；△θ_hs·R為額定情況下熱點溫度與頂層油溫梯度；n為經驗常數，與冷卻方式和油流循環方式有關，針對ONAN冷卻方式的油浸式變壓器通常取0.25；其余參量含義詳見圖1。求解方程組(1)共需進行兩次微分方程的求解，且第一個方程解得的頂層油溫值將作為求解條件代入第二個方程，計算過程復雜，易產生累積誤差。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種通過建立直接由箱壁溫度求取熱點溫度的熱路模型實現基于箱壁溫度的油浸式變壓器熱點溫度簡化計算，能夠在保證計算準確度的同時降低熱點溫度計算難度、避免微分方程組的迭代求解、減小累積誤差的基于箱壁溫度的油浸式變壓器熱點溫度簡化計算方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于箱壁溫度的油浸式變壓器熱點溫度簡化計算方法，實施步驟包括：