1.一种油浸式变压器顶层油温监测方法,其特征在于,包括步骤1:确定修正后的油指数n,其方法为:
(1)令所述油浸式变压器顶层油温升ΔTtop计算模型为:式中,ΔTtop,R为额定负载下顶层油温升;R为额定负载损耗与空载损耗之比;n为油指数,用来描述顶层油温升随负载的变化趋势;Ipu为负载系数,为实际负载电流I与额定电流IR的比值;Ttop为顶层油温,Tamb为环境温度;
(2)利用双对数线性回归模型对油指数n进行回归估计,如下:式中,令
利用最小二乘法辨识参数n,即:
式中, j为样本个数,i为标号;
上述方法中,顶层油温Ttop的求取方法,如下: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、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;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等于其周围油流油流吸收的热量,即Qw=ρoilcoilGw(Ttop-Tbom);
3)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差值;
绕组损耗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;
4)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:监测油浸式变压器修正油指数后的顶层油温θoil,如下:式中,n为步骤1确定的修正后的油指数;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。
2.如权利要求1所述的一种油浸式变压器顶层油温监测方法,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。