[发明专利]一种基于箱壁温度的油浸式变压器热点温度简化计算方法

说明书

本发明公开了一种基于箱壁温度的油浸式变压器热点温度简化计算方法，实施步骤包括：输入目标油浸式变压器当前的负载率K、负载率K下的环境温度θ_a及箱壁温度θ_tank，并确定目标油浸式变压器所采用的绝缘油类型；根据所采用的绝缘油类型确定绝缘油参数m的值；求解简化箱壁‑热点热回路模型的热点温度求解方程，得到负载率K下的热点温度预测值θ_hs；本发明通过建立直接由箱壁温度求取热点温度的热路模型实现基于箱壁温度的油浸式变压器热点温度简化计算，能够在保证计算准确度的同时降低热点温度计算难度、避免微分方程组的迭代求解、减小累积误差。

技术领域

本发明涉及油浸式变压器运行过程的温度检测技术，具体涉及一种基于箱壁温度的油浸式变压器热点温度简化计算方法。

背景技术

绕组热点温度是油浸式变压器运行过程中可能达到的最高温度，其大小直接决定变压器的过负荷能力和使用寿命，因此准确预测绕组热点温度值是油浸式变压器状态监测的重要课题。但变压器内部热过程复杂，热点温度的大小及产生位置难以预测，如何准确计算热点温度仍是国内外研究的热点。目前热点温度计算方法主要包括IEEE导则法、有限元软件计算法、热电类比法等。其中导则法应用最广泛，计算简便，但该法假设变压器内部温升呈线性，与实际存在偏差；有限元法精度高，但计算复杂，花费时间长，边界条件确定困难，条件的微小变化会导致结果的大幅改变，通用性差；热电类比法建立热路模型求解热点温度，准确度高，物理意义明确，能够较真实地模拟变压器内部的非线性，是热点温度求解的重要研究方向。目前较为成熟的热路模型均需建立微分方程组进行求解，每个微分方程组包含2～3个微分方程不等，迭代过程复杂，易产生累积误差，因此如何在保证热点温度计算准确度的同时降低其计算难度仍有待进一步探索，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。

目前已有学者建立了基于箱壁温度的热路模型，由于该模型先通过箱壁温度求取顶层油温，再由顶层油温求取热点温度，故可称作箱壁-顶油-热点模型，该模型如图1所示。图1中，各参量含义如下：q₁和q₂分别为顶油-热点模型和箱壁-顶油模型中的热源，θ_hs为热点温度，θ_oil为顶层油温，θ_tank为箱壁温度，R_hs-oil和R_oil-tank分别为顶油-热点非线性热阻和箱壁-顶油非线性热阻，C_hs和C_oil分别为绕组热容和油热容。由图1可知，箱壁-顶油-热点模型包含两个热路模型，根据模型可列出式(1)所示方程组：

式(1)中，τ_oil为油时间常数，τ_w为绕组时间常数，二者均为热阻与热容的乘积；K为负载率；β为变压器短路损耗与空载损耗的比值；△θ_oil·R为额定条件下顶层油温与箱壁温度梯度；△θ_hs·R为额定情况下热点温度与顶层油温梯度；n为经验常数，与冷却方式和油流循环方式有关，针对ONAN冷却方式的油浸式变压器通常取0.25；其余参量含义详见图1。求解方程组(1)共需进行两次微分方程的求解，且第一个方程解得的顶层油温值将作为求解条件代入第二个方程，计算过程复杂，易产生累积误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种通过建立直接由箱壁温度求取热点温度的热路模型实现基于箱壁温度的油浸式变压器热点温度简化计算，能够在保证计算准确度的同时降低热点温度计算难度、避免微分方程组的迭代求解、减小累积误差的基于箱壁温度的油浸式变压器热点温度简化计算方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于箱壁温度的油浸式变压器热点温度简化计算方法，实施步骤包括：