一种高过载变压器温升计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种高过载变压器温升计算方法及装置，用于解决传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。本发明专利技术实施例方法包括：通过采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗，并以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度，再根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定绕组温升计算系数，最后根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

Method and device for calculating temperature rise of high overload transformer

The embodiment of the invention discloses a high overload transformer temperature rise calculation method and device for solving the traditional mineral oil impregnated paper cable low temperature resistance transformer insulation system temperature rise calculation method is not suitable for high temperature resistant and high temperature resistant oil paper insulation system of transformer insulation, calculation method and the existing technology or haven't been able to for the high overload liquid immersed distribution transformer temperature. The embodiment of the invention includes: by using the numerical method of finite element analysis method, the calculation of transformer winding coil loss, and the transformer winding coil as the heat source, according to the heat around the effective heat dissipation structure, the loss of strength calculation according to the strength loss of heat source, heat source, combined according to the transformer temperature measurement is winding temperature gradient at different ambient temperature the calculated curve, determine the winding temperature rise calculation coefficient, finally according to the winding temperature rise calculation coefficient of temperature calculation, get the temperature rise.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变压器温升计算领域，尤其涉及一种高过载变压器温升计算方法及装置。
技术介绍
目前，高过载能力液浸配电变压器已开始实际在电力系统中获得使用。与原有的普通油浸式配电变压器相比，该类变压器的特点是：许用热点温度高，过载能力强，具有广谱的城市和乡村应用适用性。但高过载能力液浸配电变压器依赖于材料的进步，采用了不同于原油浸配电变压器的绝缘材料和绝缘液体，以确保其具有较好的高过载耐高温能力。因此，该类变压器在温度范围及材料对温升的影响上与传统变压器非常不同，这样，原有的配电变压器的针对普通矿物油和普通电缆纸的温升计算方法已不再可以应用到这个新的系统中。针对普通油浸式配电变压器的绕组温升计算所普遍使用的方法可以简单叙述为：将绕组视为一单的均匀发热体，根据其周围散热面积，确定其表面热负荷Q，利用经验公式T＝k1*Qk2来估算绕组的平均温升。其中k1和k2是基于矿物油的经验系数，使用时受环境温度及绝缘系统耐热等级的限制，不能直接使用于高温油的环境中。目前，传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种高过载变压器温升计算方法及装置，解决了传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。本专利技术实施例提供的一种高过载变压器温升计算方法，包括：采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度；根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定绕组线圈温升计算系数；根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。可选地，采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗具体包括：采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到变压器绕组线圈损耗。可选地，以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度具体包括：以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度，公式一为：Lp＝P/s。其中，Lp为热源的损耗强度，单位为W/mm2，P为绕组线圈损耗，单位为W，s为热源的有效散热面，单位为mm2。可选地，根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数具体包括：根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，具体步骤如下：根据公式二进行计算求取绕组线圈许用平均温升，公式二为：ACR＝Tx-Te。其中，ACR为绕组线圈许用平均温升，单位为K，Tx为许用耐热等级温度，单位为℃，Te为最大许用环境温度，单位为℃；根据公式一和公式二求得热源的损耗强度Lp和绕组线圈许用平均温升ACR，通过建模得到基于绕组线圈平均温升的梯度曲线；根据绕组温度梯度计算曲线，得到绕组线圈平均温升及线圈热点温升，具体步骤如下：通过公式三求得绕组线圈平均温升，其中公式三具体为：Aw＝Kx*Gre。其中，Aw为绕组线圈平均温升，即铜油平均温差，单位为K，Kx为绕组线圈平均温升经验系数，Gre为绕组线圈平均温度梯度，单位为K。通过公式四计算求得绕组线圈热点温升，公式四具体为：Awr＝Kw*Aw。其中，Awr为绕组线圈热点温升，单位为K，Kw为绕组线圈平热点温升经验系数，Aw为绕组线圈平均温升，单位为K。可选地，根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果具体包括：根据绕组线圈平均温升，进行最大许用油平均温升计算，并通过最大许用油平均温升计算得变压器油箱最小许用散热面，具体步骤如下：根据绕组线圈最大温升，及绕组线圈许用平均温升通过公式五计算求取许用最大油平均温升，公式五具体为：Oar＝ACR-MaxAw。其中，Oar为许用最大油平均温升，单位为K，ACR为绕组线圈许用平均温升，MaxAw为高低压绕组线圈中平均温升值最大者。本专利技术实施例提供的一种高过载变压器温升计算装置，包括：第一计算模块，用于采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；第二计算模块，用于以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度；建模模块，用于根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定绕组线圈温升计算系数；第三计算模块，用于根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。可选地，第一计算模块包括：第一计算单元，用于采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到变压器绕组线圈损耗。可选地，第二计算模块包括：第二计算单元，用于以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度，公式一为：Lp＝P/s。其中，Lp为热源的损耗强度，单位为W/mm2，P为绕组线圈损耗，单位为W，s为热源的有效散热面，单位为mm2。可选地，建模模块包括：建模单元，用于根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，具体步骤如下：根据公式二进行计算求取绕组线圈许用平均温升，公式二为：ACR＝Tx-Te。其中，ACR为绕组线圈许用平均温升，单位为K，Tx为许用耐热等级温度，单位为℃，Te为最大许用环境温度，单位为℃；根据公式一和公式二求得热源的损耗强度Lp和绕组线圈许用平均温升ACR，通过建模得到基于绕组线圈平均温升的梯度曲线；根据绕组温度梯度计算曲线，得到绕组线圈平均温升及线圈热点温升，具体步骤如下：通过公式三求得绕组线圈平均温升，其中公式三具体为：Aw＝Kx*Gre。其中，Aw为绕组线圈平均温升，即铜油平均温差，单位为K，Kx为绕组线圈平均温升经验系数，Gre为绕组线圈平均温度梯度，单位为K。通过公式四计算求得绕组线圈热点温升，公式四具体为：Awr＝Kw*Aw。其中，Awr为绕组线圈热点温升，单位为K，Kw为绕组线圈平热点温升经验系数，Aw为绕组线圈平均温升，单位为K。可选地，第三计算模块包括：第四计算单元，用于根据绕组线圈平均温升，进行最大许用油平均温升计算，并通过最大许用油平均温升计算得变压器油箱最小许用散热面，具体步骤如下：根据绕组线圈最大温升，及绕组线圈许用平均温升通过公式五计算求取许用最大油平均温升，公式五具体为：Oar＝ACR-MaxAw。其中，Oar为许用最大油平均温升，单位为K，ACR为绕组线圈许用平均温升，MaxAw为高低压绕组线圈中平均温升值最大者。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例中提供的一种高过载变压器温升计算方法及装置，通过采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗，并以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度，再根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高过载变压器温升计算方法，其特征在于，包括：采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；以所述变压器绕组线圈为热源，根据所述热源周围有效散热结构及有效散热面积，计算所述热源的损耗强度；根据所述热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定所述绕组线圈温升计算系数；根据所述绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

【技术特征摘要】
1.一种高过载变压器温升计算方法，其特征在于，包括：采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；以所述变压器绕组线圈为热源，根据所述热源周围有效散热结构及有效散热面积，计算所述热源的损耗强度；根据所述热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定所述绕组线圈温升计算系数；根据所述绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。2.根据权利要求1所述的高过载变压器温升计算方法，其特征在于，所述采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗具体包括：采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到所述变压器绕组线圈损耗。3.根据权利要求2所述的高过载变压器温升计算方法，其特征在于，所述以所述绕组线圈为热源，根据所述热源周围有效散热结构，计算所述热源的损耗强度具体包括：以所述绕组线圈为热源，根据所述热源周围有效散热结构及所述绕组线圈损耗，计算所述热源的有效散热面，并通过公式一计算所述热源的损耗强度，所述公式一为：Lp＝P/s。其中，Lp为所述热源的损耗强度，单位为W/mm2，P为所述绕组线圈损耗，单位为W，s为所述热源的有效散热面，单位为mm2。4.根据权利要求3所述的高过载变压器温升计算方法，其特征在于，所述根据所述热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组温度梯度计算曲线，得到所述绕组温升计算系数具体包括：根据所述热源的损耗强度，结合根据典型结构变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，具体步骤如下：根据公式二进行计算求取绕组线圈许用平均温升，所述公式二为：ACR＝Tx-Te。其中，ACR为绕组线圈许用平均温升，单位为K，Tx为许用耐热等级温度，单位为℃，Te为最大许用环境温度，单位为℃；根据公式一和公式二求得热源的损耗强度Lp和绕组线圈许用平均温升ACR，通过建模得到基于绕组线圈平均温升的梯度曲线；根据所述绕组温度梯度计算曲线，得到所述绕组线圈平均温升及线圈热点温升，具体步骤如下：通过公式三求得所述绕组线圈平均温升，其中公式三具体为：Aw＝Kx*Gre。其中，Aw为所述绕组线圈平均温升，即铜油平均温差，单位为K，Kx为所述绕组线圈平均温升经验系数，Gre为所述绕组线圈平均温度梯度，单位为K。通过公式四计算求得所述绕组线圈热点温升，公式四具体为：Awr＝Kw*Aw。其中，Awr为所述绕组线圈热点温升，单位为K，Kw为所述绕组线圈平热点温升经验系数，Aw为所述绕组线圈平均温升，单位为K。5.根据权利要求4所述的高过载变压器温升计算方法，其特征在于，所述根据所述绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果具体包括：根据所述绕组线圈平均温升，进行最大许用油平均温升计算，并通过所述最大许用油平均温升计算得变压器油箱最小许用散热面，具体步骤如下：根据绕组线圈最大温升，及所述绕组线圈许用平均温升通过公式五计算求取许用最大油平均温升，公式五具体为：Oar＝ACR-MaxAw。其中，Oar为许用最大油平均温升，单位为K，AC...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓刚，李鑫，彭发东，汪进锋，韦玮，黄嘉健，李兰芳，欧小波，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44