[發明專利]一種變壓器油溫度監測方法

在審

• 申請號: 202210279039.6
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114964548A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 劉兆萄;朱春明
• 申請（專利權）人: 南京智鶴電子科技有限公司
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00;G06F17/15
• 代理公司: 南京鑫之航知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32410
• 代理人: 汪慶朋

1.一種變壓器油溫度監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過變壓器上安裝的油溫溫控器和繞組溫控器對變壓器油箱內的實時油溫進行初步測量；

S2、利用變壓器油的密度隨著溫度的變化而變化的特點，通過測量兩個有一定高度差的測量點的油壓強差可間接將兩測點之間的平均油溫測量出來；

S3、通過設置在變壓器油箱壁上的兩個高度不同的壓力變送器產生電流信號，經過精密電阻后轉換成電壓信號，并且利用轉換器對電壓信號進行采樣，將模擬量電壓信號轉換成數字量電壓信號后傳輸至中央處理單元；

S4、中央處理單元按照預先編譯好的處理程序，按照基本數學關系式對兩路數字量電信號進行處理、解算，解算結果經過傳輸電路送后臺上位機監控程序進行實時顯示；

所述步驟S1中，電力變壓器運行時變壓器內部有空載損耗P₀和負載損耗P_k，損耗轉變為熱量，熱量的一部分用來提高繞組、鐵芯及結構件的溫度，繞組和鐵芯向變壓器油散出熱量，使變壓器油的溫度逐漸提高，再通過油箱和冷卻裝置對環境空氣散熱；

所述步驟S2中以溫度變化前后，變壓器油的總質量不變為前提，

推導兩點之間平均變壓器油溫的近似簡化計算式的過程為：

設置有溫度變化ΔT，油體積相應變化ΔV，即：

T＝T₀+ΔT，V＝V₀+ΔV

根據油總質量不變，有變壓器油的體積膨脹率為0.0007，即：ΔV＝0.0007V₀ΔT，并由前式得由液體壓強計算公式，得：

兩式相減得簡化為：

由前式可得：由于g、Δh、T₀均為已知量，T則是ΔP唯一變量的函數，其中，T是變壓器油t℃時的油溫，T₀是變壓器油t₀℃時的油溫，是變壓器油t℃時的密度，ΔT時變壓器油溫升，ΔV是變壓器油體積變化量，h是t℃時變壓器油總深度，h₁是第一個測點距油箱底深度，h₂是第二個測點距油箱底深度，Δh是兩個測點的高度差，p₁是第一個測點油壓強，p₂是第二個測點油壓強，g是重力加速度。

2.根據權利要求1所述的一種變壓器油溫度監測方法，其特征在于，所述變壓器整體溫升特性分析如下：

空載損耗采用如下計算公式：

P₀＝K₀GVp₀，式中P₀為空載損耗(W)；p₀為硅鋼片單位重量的損耗(W/Kg)；K₀為空載損耗附加系數；

變壓器單位時間內的損耗為P，則在時間dt內產生的能量是Pdt，這個能量一部分使變壓器本身溫度提高，溫升變化了dΔθ，所需的能量是CdΔθ，C是變壓器的熱容量；另一部分能量由變壓器和周圍介質的溫差而散到周圍介質中，在時間dt內散出的熱量是KΔθdt，式中K是變壓器和其周圍介質的溫差為1K，單位時間散出的熱，根據能量守恒有

Pdt＝CdΔθ+KΔθdt

穩態時，變壓器溫度不變，CdΔθ＝0，Δθ變為穩態溫升ΔΘ，式變為Pdt＝KΔΘdt，于是有

P＝KΔΘ

將上式代入前式，有

KΔΘdt＝CdΔθ+KΔθdt

式中，T為熱時間常數，T＝C/K(s)

式的解是

式中Δθ是時間在t時的溫升，Δθ₀是時間是t＝0時的溫升，t是從加熱開始的時間；

前式中的K可以表示為

K＝λS，式中λ是變壓器的放熱系數，S是變壓器的放熱面積，用c×m表示C，c是變壓器材料的比熱，m是變壓器的質量，由式熱時間常數

3.根據權利要求1所述的一種變壓器油溫度監測方法，其特征在于，所述步驟S3中通過設置通信系統將采集的信號傳輸至中央處理單元，并且中央處理單元會將信息傳輸至外部的計算機中以進行實時的顯示。