[发明专利]一种低温条件下变压器绕组热点温度预测方法

说明书

一种低温条件下变压器绕组热点温度预测方法，先建立改进后的三热路模型；根据不同油流冷却方式对改进后的三热路模型进行修正；将测温传感器检测的变压器油的温升值与通过修正后的三热路模型计算出的温度值进行比对，修正得到接近实际的变压器热路模型；基于环境温度，通过接近实际的变压器热路模型计算出变压器的平均油温，然后将变压器的平均油温作为改进后的三热路模型中层油温的参考温度，计算出该模型中的顶层油温，最后计算变压器绕组的热点温度值。本发明设计简单、容易实施，易于推广实施，为低温条件下变压器抗短路能力校核提供依据，从而提高变压器运行的安全及稳定性，具有较好的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种低温条件下变压器绕组热点温度预测方法。

背景技术

根据相关气象统计资料，我国的东北和内蒙古东部地区是极端低温事件的频发区，在户外的电力变压器会受到低的环境温度的考验。温度降低导致油的物理特性改变，会对变压器内部的散热产生较大的负面影响。在低温下，变压器的散热性能与常规条件下不尽相同，针对低温条件下变压器的内部温度的研究具有重要意义。

目前变压器热点温度的研究主要是间接测量法，其中热路模型法不但所需参数较少、计算实时性好，且计算准确度满足工程精度要求。G Swift利用热点类比法将变压器内部传热过程等效为集总参数电路模型，首次对集总热容和非线性热阻进行定义。D Susa等在此基础上考虑油粘度和损耗随温度的变化，分析了变压器热阻热容的物理意义。Tang等人对变压器绕组、铁心、油和油箱4部分进行建模，运用热电类比法建立了具有物理意义的电力变压器等效热路模型。国内的江淘莎，滕黎，张爱兰，陈曦等人也对变压器的热路模型进行了改进和分析。

现有技术CN 103324215A所采用的三热路模型如图1所示，其中，q_fe和q_cu分别表示变压器空载损耗及负载损耗，在热路模型中共同作为热源；C_oil表示传热物质的热容；R_oil表示传热物质热阻；θ_amb为环境温度；θ_moil为平均油温；θ_hoil为顶层油温。热阻R_moil为(额定平均温升)/(q_cu+q_fe)，热阻R_hoil-moil为(额定顶油温升-额定平均油温升)/(q_cu+q_fe)，热阻R_hs-oil为(额定热点温升-额定顶油温升)/q_cu，利用该模型，首先基于环境温度计算出平均油温θ_moil，而后再将计算得来的平均油温作为上一层模型的参考温度，计算出上一层模型中的顶层油温，最后进一步计算热点温度值。

该三热路模型虽然很好的说明了变压器内部的热量传递过程，但除了环境温度这个因素外，没有在模型中表现出变压器中热量与自然界中其他因素的热交换过程，例如变压器箱体的自然对流散热、自然风造成的强制对流散热以及日照辐射引起的温度升高等情况。所以有必要在以上热路模型的基础上，进行一定的改进与优化，使之更能反映出真实的传热过程。

发明内容

为克服现有热路模型的不足，本发明的目的在于提供一种考虑低温条件下变压器特殊的散热条件，容易实施且计算准确的低温条件下变压器绕组热点温度的预测方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种低温条件下变压器绕组热点温度预测方法，包括以下步骤：

a、首先测定及计算变压器油的密度、粘度、热导率、比热容随温度的变化规律，然后测量及计算变压器的平均油温、变压器油的热阻、变压器箱体的传导热阻、变压器箱体的表面对流散热热阻以及变压器散热片的散热热阻，从而建立改进后的三热路模型；

b、根据不同油流冷却方式对改进后的三热路模型进行修正；