基於熱電類比理論的變壓器熱點溫度計算模型的製作方法
2023-05-26 22:27:46 2
基於熱電類比理論的變壓器熱點溫度計算模型的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於熱電類比理論的變壓器熱點溫度計算模型，綜合考慮油粘度與損耗隨溫度的變化，變壓器負載與分接頭的變化對損耗發熱功率的影響和油箱外壁在戶外環境下與空氣的對流與輻射以及太陽輻射的影響，提出了改進模型，並結合與一臺自然油循環強迫空氣冷卻（ONAF）的220kV-300MVA的變壓器出廠測試數據以及熱點溫度經典模型計算結果進行對比，本發明改進模型在動態負載下計算的變壓器繞組熱點溫度具有更高的精度。
【專利說明】基於熱電類比理論的變壓器熱點溫度計算模型
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電力變壓器測溫技術，特別涉及一種基於熱電類比理論的變壓器 熱點溫度計算模型。
【背景技術】
[0002] 大型油浸式電力變壓器是電網中重要設備，它的運行環境以及壽命周期對電力系 統安全穩定的運行起到至關重要的作用。變壓器內部由損耗引起的絕緣系統的發熱會加速 絕緣的老化甚至直接損壞變壓器。因此，在變壓器壽命管理中，傳熱及散熱的處理是主要的 部分，且這方面的問題已經吸引了許多學者以及電力系統運行人員的注意。
[0003] 對變壓器溫度的實時監測可以獲得變壓器運行狀態的有用信息，但是熱點溫度卻 通常很難直接測得，因此國內外許多研宄人員提出了各種熱點溫度的預測模型以及計算方 法。最常規的方法是IEEEStdC57. 91導則的熱點計算公式，但是其未考慮油粘度隨溫度 的變化以及環境溫度的影響，計算結果誤差較大。國外學者swift等人提出了熱電類比的 方法，定義集中熱容和非線性熱阻，建立了基於變壓器頂層油溫的熱點溫度計算模型，但模 型還較簡單，對參數對於溫度的變化考慮較少。而後Susa改進了基於頂層油溫的模型，考 慮油粘滯度以及損耗隨溫度的變化的影響，計算精度已經較好，但是在變壓器過載運行條 件下誤差還是較大。在此之後美國的Pierece提出了基於底層油溫的的熱點溫度定義式， 但是忽略了外部冷卻因數，在此基礎上，國內學者江淘沙改進了這一模型，考慮了參數隨溫 度的變化，但是忽略了油箱與環境的熱量交換過程，從物理特性上考慮還不夠全面。
【發明內容】
[0004] 本發明是針對電力變壓器繞組發熱所產生的熱效應會加速絕緣的老化的問題，提 出了一種基於熱電類比理論的變壓器熱點溫度計算模型，綜合考慮油粘度與損耗隨溫度的 變化，變壓器負載與分接頭的變化對損耗發熱功率的影響和油箱外壁在戶外環境下與空氣 的對流與輻射以及太陽輻射的影響，提出了改進模型，具有更高的精度。
[0005] 本發明的技術方案為：一種基於熱電類比理論的變壓器熱點溫度計算模型，將油 箱壁溫度與環境溫度的溫差理解為油箱對環境的傳熱，熱點溫度的計算式為：
[0006] Θhs -Θamb+Θtank+ΔΘmoil_tank+ΔΘwoil_moil+ΔΘhs_woil
[0007] 式中，為環境溫度，θ_,為油箱壁溫度，Λθmil_tank為平均油溫與油箱壁之 間的溫度差，Δ0wil_mil為熱點附近油溫與平均油溫的溫度差，ΛΘhs_wilS熱點與熱油區 域的溫度差。
[0008] 所述熱點溫度的計算式轉變為如下的可計算方程：
[ooc
【權利要求】
1. 一種基於熱電類比理論的變壓器熱點溫度計算模型，其特徵在於，將油箱壁溫度與 環境溫度的溫差理解為油箱對環境的傳熱，熱點溫度的計算式為：
式中，9?b為環境溫度，9tank為油箱壁溫度，△ 9mitank為平均油溫與油箱壁之間的 溫度差，a 為熱點附近油溫與平均油溫的溫度差，a0 hs_wil為熱點與熱油區域的 溫度差。
2. 根據權利要求1所述基於熱電類比理論的變壓器熱點溫度計算模型，其特徵在於， 所述熱點溫度的計算式轉變為如下的可計算方程：
式中：1^為額定損耗比，0為動態負載損耗比，K為實時負載電流值與額定值之比， 八0hs,K、A0Wil,K、A0Mil,K分別為額定熱點溫升、額定熱油區溫升和額定平均油溫升； ths,K、tWil,K、tMil,R分別指熱點溫度計算微分方程時間常數、熱油區域溫度計算微分方程 時間常數、平均油溫計算微分方程時間常數；油箱壁熱容Ctank取冷軋鋼的比熱容；ypu為油 粘度的標么值，n為常數0.8，。_為戶外太陽的福射折算成的內部發熱功率，a=eoAy
5. 67Xl(T8WAm2 ?K4) ;Ai為油箱外壁表面等效輻射散熱面積，A2為油箱外壁表面對流散熱 面積；L2為油箱外壁散熱特徵尺寸；k'，P'pa'，v'為空氣的物性參數，v'為空氣動 力粘度，k'為空氣導熱係數，P' 普朗特係數，a'為空氣的比熱，可查表得到，CdPn2 是經驗係數。
【文檔編號】G06F19/00GK104484569SQ201410799688
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月19日 優先權日:2014年12月19日
【發明者】陳炯, 周健聰, 胡桃濤, 王悅, 李忠, 張曉群, 薛飛 申請人:國網四川省電力公司資陽供電公司, 上海電力學院