[发明专利]多种时变应力作用下变压器使用寿命的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多种时变应力作用下变压器使用寿命的计算方法，属于电气设备技术领域。

背景技术

变压器在使用过程中受到多重应力的作用，部件逐渐损耗老化。为了准确全面的计算变压器寿命，需要考虑多种应力的综合作用。应力按产生的工况可分为持续应力和随机应力。持续应力是指变压器在通常工况下受到的应力，持续应力是连续时变的，往往伴随变压器一生；随机应力是指变压器在不良工况下遭受到的应力，随机应力发生的时间一般是随机的。持续应力可进一步分为热、电和机械应力。随机应力在此特指过负荷冲击应力、雷电冲击应力和外部短路冲击应力。

目前对变压器承受单种恒定持续应力时的使用寿命已有广泛认可的理论模型。变压器在恒定热应力作用下的寿命计算模型是阿伦纽斯模型，输入参数为变压器的热点温度；电应力和机械应力的寿命计算模型都为反幂模型，输入参数分别为场强和机械应力。这些模型均只针对单一应力，无法考虑多种应力同时作用的情况，并且输入参数均为恒定值，不能随时间变化。但实际工况下，多种应力同时存在，热点温度、场强和机械应力也都不是恒定值，所以想要真实反映变压器的使用寿命，需要计算多种时变应力同时作用下的累积作用效果。目前对这种变压器遭受多种时变应力综合作用时的寿命计算尚无良好方法。另外，对变压器在遭受时变随机应力作用时的寿命损耗也无合理方法。因此，现有的变压器使用寿命计算方法不能完全反应变压器运行的实际情况，估算的变压器寿命可信度较低。

发明内容

本发明的目的是提出一种多种时变应力作用下变压器使用寿命的计算方法，本发明的目的是为电力部门提供一种能够根据变压器实际运行数据度量各种应力对变压器寿命影响的方法，计算变压器在多种时变应力条件下的使用寿命，从而为变压器管理提供依据。

本发明提出的多种时变应力作用下变压器使用寿命的计算方法，包括以下步骤：

（1）设定变压器运行初始化时，时刻T=0，寿命损耗D=0；

（2）获取变压器运行时间段t内受到的持续应力，持续应力包括热应力、电应力和机械应力，将时间段t划分为n个单位时间段t_Δ，记为t₁,t₂…t_n，其中的热应力以第一热点温度θ₁,θ₂…,θ_n表示，电应力以第一场强E₁,E₂…E_n表示，机械应力以第一机械应力M₁,M₂…,M_n表示；

获取变压器运行时间段t内受到的随机应力，随机应力包括过负荷冲击应力、雷电冲击应力和外部短路冲击应力，其中过负荷冲击应力以变压器第二热点温度θ_o1,θ_o2…,θ_ox和相应的过负荷冲击次数n_o1,n_o2…,n_ox表示，雷电冲击应力以第二电压U_l1,U_l2…,U_lx和相应的雷电冲击次数n_l1,n_l2…,n_lx表示，外部短路冲击应力以第二电流I_s1,I_s2…,I_sx和相应的短路冲击次数n_s1,n_s2…,n_sx表示；

（3）对热应力，根据阿伦纽斯模型，分别计算在第一热点温度θ₁,θ₂…,θ_n下的变压器热使用寿命L_θ1，L_θ2…,L_θn，

根据热使用寿命L_θ1，L_θ2…,L_θn，计算得到变压器在时段t内由于热应力引起的热寿命损耗d_θ为：