[发明专利]一种变压器绕组流体温度场仿真模型的优化方法

权利要求书

1.一种变压器绕组流体温度场仿真模型的优化方法，其特征在于，根据产品的试验数据和流体的材料特性，用经验公式将变压器的散热器中的流体状态简化为管路端口的集中参数,将集中参数用于变压器绕组流体温度场的耦合计算得到绕组流体的热点分布图和流动分布图；

所述用经验公式将变压器的散热器中的流体状态简化为管路端口的集中参数具体包括以下步骤：

第一步：计算散热器入口和出口的流体温差，计算公式如下：

Δθ_co＝Δθ_oic-Δθ_ooc

其中，Δθ_co为散热器入口和出口的流体温差，Δθ_oic为散热器入口的流体温升，Δθ_ooc为散热器出口的流体温升；

第二步：求解散热器中流体对空气的对数平均温差，计算公式如下：

其中，Δθ_o-a为散热器中流体对空气的对数平均温差；

第三步：计算对数平均温差Δθ_o-a的特征点与散热器中心的高度差，计算公式如下：

其中，h₂为对数平均温差Δθ_o-a的特征点与散热器中心的高度差，h_r为散热器的高度；

第四步：计算散热器温度回路的面积，计算公式如下：

S＝h₁Δθ_co+h_r(Δθ_oic-Δθ_o-a-0.5Δθ_co)

其中，S为散热器温度回路的面积，h₁为散热器与绕组的高度差；

第五步：计算优化仿真模型中管路端口的等效自冷流体压力，计算公式如下：

p＝ρ_kgβ_kS

其中，p为管路端口的等效自冷流体压力，ρ_k为平均温度下的流体密度，β_k为平均温度下的流体热体积膨胀系数，g为重力系数；

所述耦合计算是指将集中参数作为变压器绕组流体温度场的动力边界条件开展温度场的求解；将求解结果与散热器入口的流体温升、散热器出口的流体温升和散热器入口与出口的流体温差进行对比，判断是否相互印证；能相互印证则判断流体温度场求解结果准确并给出绕组内部的热点分布图和流体流动分布图；不能相互印证则重新计算管路端口的等效自冷流体压力，再次开展变压器绕组的流体温度场求解。

2.根据权利要求1所述的变压器绕组流体温度场仿真模型的优化方法，其特征在于，所述变压器包括自冷式变压器。

3.根据权利要求1所述的变压器绕组流体温度场仿真模型的优化方法，其特征在于，所述散热器包括片式散热器。

4.根据权利要求1所述的变压器绕组流体温度场仿真模型的优化方法，其特征在于，所述流体包括矿物油、天然酯植物油和合成酯油。

5.根据权利要求1所述的变压器绕组流体温度场仿真模型的优化方法，其特征在于，所述管路端口为变压器本体与散热器的连接管路端口。

6.根据权利要求1所述的变压器绕组流体温度场仿真模型的优化方法，其特征在于，所述集中参数包括等效自冷流体压力。

7.根据权利要求1所述的变压器绕组流体温度场仿真模型的优化方法，其特征在于，所述产品的试验数据包括环境温度、散热器的出口流体温升、散热器的入口流体温升、绕组的高度、散热器的高度和散热器中心与绕组中心的高度差。

8.根据权利要求1所述的变压器绕组流体温度场仿真模型的优化方法，其特征在于，所述流体的材料特性包括流体在平均温度下的流体密度和热体积膨胀系数。