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专利号: 2018105918198
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种油浸式变压器热点温度监测方法,其特征在于,包括步骤1:确定修正后的绕组指数m,其方法为:

(1)令所述油浸式变压器绕组的平均温度梯度g计算模型为:式中,gr为额定负载下绕组平均温度梯度;m为绕组指数,用来描述绕组平均温度梯度随负载的变化趋势;Ipu为负载系数,为实际负载电流I与额定电流IR的比值;Tw为绕组平均温度,Ttop为顶层油温,Tbom为底层油温;

(2)利用双对数线性回归模型对绕组指数m进行回归估计,如下:ln(g/gr)=2m ln(Ipu)

式中,令Y=ln(g/gr),X=ln(Ipu);

利用最小二乘法辨识参数m,即:

式中, j为样本个数,i为标号;

上述方法中,所述绕组平均温度Tw,顶层油温Ttop和底层油温Tbom的求取方法,包括:第一步、获取所述油浸式变压器结构及物性参数,包括冷热芯高位差Δh、绕组高度hw、散热器高度hr、绕组竖直油道热工水力直径Dw、散热器油道热工水力直径Dr、油比热容coil、空气比热容cair,油密度ρoil、空气密度ρair、油热膨胀系数βoil、绕组沿程阻力系数fw、散热器沿程阻力系数fr、散热器总传热系数U、绕组表面传热系数uw、绕组区域流通面积Aw、散热器流通面积Ar、散热器有效散热面积AR,绕组与油流圆周方向接触表面积As、温差指数λ、环境温度Tamb;

第二步、联立以下公式及条件,利用Newton-Raphson法迭代求解绕组区域油流体积流量Gw、散热器油流体积流量Gr、顶层油温Ttop、底层油温Tbom和绕组平均温度Tw;所述油浸式变压器内部为单循环,Gw=Gr;

1)稳态条件下绕组竖直油道内的热浮升力与流体阻力达到平衡,如下:式中,ga为重力加速度,S为冷却循环面积,

S=Δh(Ttop-Tbom)+hr[Ttop-Tbom-ΔTlm-0.5(Ttop-Tamb)],其中,ΔTlm为散热器中油流与外界空气的对数平均温差,

2)稳态时绕组产生负载损耗Qw等于其周围油流吸收的热量,即Qw=ρoilcoilGw(Ttop-Tbom);

3)绕组周围油流吸收的热量等于线圈沿其表面向外对流扩散的热量,即

4)油循环达到最终稳态,散热器中油相对空气温升为Toil-Tair=Ce-λh,

式中,Toil、Tair分别为沿散热器高度方向h的油流温度及空气温度;C为底部油温和环境温度的差值;

绕组负载损耗Qw产生的热量将通过油流全部传输至外界空气,即Qw=UAR(Toil-Tair)=UARCe-λh;

其中, Qw,R为所述油浸式变压器的额定负载损耗;

5)选定标准大气压下油浸式变压器运行时的环境温度作为参考温度;

步骤2:监测实时环境温度θamb和绕组实际负载电流I;

步骤3:实时监测修正绕组指数后的热点温度θhs,如下:式中,n为油指数;R为额定负载损耗与空载损耗之比;Ipu为负载系数,为实际负载电流I与额定电流IR的比值;Δθoil,R为额定负载下的顶层油温升,由所述油浸式变压器出厂时确定;τoil,R为油时间常数;m为步骤1确定的修正后的绕组指数;Δθhs,R额定负载下的热点温升,由所述油浸式变压器出厂时确定;θoil为修正绕组指数m后的顶层油温;τw,R为绕组时间常数。

2.如权利要求1所述的一种油浸式变压器热点温度监测方法,其特征在于,所述油时间常数τoil,R根据所述油浸式变压器的类型取值:配电变压器,油时间常数τoil,R取值为210;中型和大型电力变压器,还根据其散热类型为ONAN、ONAF或OF,油时间常数τoil,R分别取值为210、150或90;

所述绕组时间常数τw,R根据所述油浸式变压器的类型取值:配电变压器,绕组时间常数τw,R取值为4;中型和大型电力变压器,还根据其散热类型为ONAN、ONAF或OF,绕组时间常数τw,R分别取值为10、10或7;

所述油指数n根据所述油浸式变压器的散热类型为ONAN、ONAF或OF,分别取值为0.8、

0.8或1。