[發明專利]一種穩態變壓器熱效應的仿真方法及系統

在審

• 申請號: 201810189143.X
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108388744A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 鄒德旭;錢國超;彭慶軍;劉光祺;徐肖偉;顏冰
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明公開了一種穩態變壓器熱效應的仿真方法及系統，仿真方法包括在有限元仿真分析軟件中，根據實際穩態變壓器的結構構建穩態變壓器模型；設定穩態變壓器模型的仿真分析邊界條件；計算穩態變壓器的負載損耗；計算穩態變壓器的體積生熱率和體損耗密度；對穩態變壓器模型施加體損耗密度作為穩態變壓器模型的載荷；計算穩態變壓器模型的熱點溫度并定位熱點位置。本發明能夠結合現場運行的帶負載的穩態變壓器溫度在線監測系統，獲取穩態變壓器各部分的溫度數據，比對空載時的穩態變壓器，計算出穩態變壓器運行中的在熱點溫度，為更加精確的監測和改善結構設計提供有效的依據，從而能夠避免短路電流引起變壓器故障的發生。

技術領域

本發明涉及變壓器仿真技術領域，尤其涉及一種穩態變壓器熱效應的仿真方法及系統。

背景技術

配電變壓器是工礦企業和民用建筑供配電系統中的重要設備，根據配電變壓器中采用的絕緣介質不同，配電變壓器可分為油浸式電力變壓器和干式電力變壓器，其中，油浸式電力變壓器因其容量范圍大、過載承受能力強和造價低，廣泛應用于各個電壓等級的配電線路中。

負載能力是油浸式電力變壓器重要的安全和性能指標，負載能力受限或變壓器過載損壞都會引起電網大面積限電或停電，造成重大經濟損失和不良社會影響。制約變壓器負載能力的因素是變壓器內部的熱效應。然而，受設計水平、制造工藝、原材料選用和運行監控手段等方面的限制，準確掌控變壓器負載能力下的熱效應，最大限度的挖掘和利用變壓器的負載潛力成為一個難點。

為了研究變壓器的負載能力以適應電力變壓器高負載能力的發展趨勢，人們正嘗試對電力變壓器進行仿真，然后通過對仿真模型進行綜合研究以高效解決高負載電力變壓器中存在的設計難題。而如何通過仿真模型對變壓器的熱效應進行仿真是丞待解決的技術問題。

發明內容

本發明提供一種穩態變壓器熱效應的仿真方法及系統，以解決現有技術中，對穩態變壓器的熱效應仿真不準確的問題。

第一方面，本發明提供的一種穩態變壓器熱效應的仿真方法，包括：

在有限元仿真分析軟件中，根據實際穩態變壓器的結構構建穩態變壓器模型；

根據所述穩態變壓器的繞組和鐵芯參數設定所述穩態變壓器模型的仿真分析邊界條件；

根據所述邊界條件和穩態變壓器負荷計算所述穩態變壓器的負載損耗；

根據所述負載損耗和穩態變壓器的體積計算所述穩態變壓器的體積生熱率和體損耗密度；

對所述穩態變壓器模型施加所述體損耗密度作為所述穩態變壓器模型的載荷；

在所述載荷下計算所述穩態變壓器模型的熱點溫度并定位熱點位置。

根據本發明的一個實施例，所述繞組和鐵芯參數包括熱導率、密度和比熱容。

根據本發明的一個實施例，所述邊界條件為輻射、對流或熱傳遞。

第二方面，本發明提供的一種穩態變壓器熱效應的仿真系統，包括：

模型構建模塊，用于根據實際穩態變壓器的結構構建穩態變壓器模型；

邊界條件設定模塊，用于根據所述穩態變壓器的繞組和鐵芯參數設定所述穩態變壓器模型的仿真分析邊界條件；

第一計算模塊，用于根據所述邊界條件和穩態變壓器負荷計算所述穩態變壓器的負載損耗；

第二計算模塊，用于根據所述負載損耗和穩態變壓器的體積計算所述穩態變壓器的體積生熱率和體損耗密度；

第三計算模塊，用于對所述穩態變壓器模型施加所述體損耗密度作為所述穩態變壓器模型的載荷，在所述載荷下計算所述穩態變壓器模型的熱點溫度并定位熱點位置。