[发明专利]一种基于热路模型获取变压器的绕阻热点温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种基于热路模型获取变压器的绕组热点温度的方法。

背景技术

在油浸式变压器的运行过程中，往往处于安全性考虑，其运行的容量都是远低于额定容量，设备往往达不到有效利用，变压器内部绝缘材料的寿命是影响变压器运行容量大小的重要因素，其中绝缘材料的热劣化六℃准则，表明绕组的热点温度在80-140℃的温度区间，每上升6℃，其绝缘老化率会增倍，导致其寿命减半，绕组热点温度一旦超过140℃，将危及变压器的正常运行，因此需要实时的监控变压器的绕组热点温度，在现有的检测绕组热点温度技术中，通常采用的是以计算的方式获得，其计算的方法包括数值计算法，国家标准推荐计算法，以及热路比拟计算法，但是这些算法均没有考虑外界的太阳辐射对应变压器内部的温度造成的影响，进而使得测出的绕组热点温度值不够准确。

发明内容

针对现有技术中获取油浸式变压器的绕组热点温度存在的上述问题，现提供一种旨在实现基于太阳辐射热量建立热路模型，根据热路模型获取油浸式变压器的绕组热点温度方法。

具体技术方案如下：

一种基于热路模型获取变压器的绕阻热点温度的方法，应用于评估变压器的过载能力，其特征在于，根据太阳辐射热量建立基于环境温度的热路模型，通过所述热路模型获取所述变压器的绕组热点温度；

所述热路模型包括平均油温模型，顶层油温模型，绕组热点温度模型；

所述绕组热点温度模型对应的微分方程：

所述顶层油温模型对应的微分方程：

所述平均温度模型对应的微分方程：

其中，q_cu为铜芯热量，q_fe为铁芯热量，q_sun为影响所述变压器的顶层油温的太阳辐射能量，q′_sun为影响所述变压器的平均油温的太阳辐射能量，θ_moil为平均油温，θ_hoil为顶层油温，θ_hs为绕组热点温度，θ_amb为环境温度；

C_moil，R_moil分别为所述平均油温的热电容和热阻；

C_hoil-moil，R_hoil-moil分别为所述顶层油温的热电容和热阻；

C_hs-hoil，R_hs-hoil分别为所述绕组热点温度的热电容和热阻；

根据所述热路模型获取所述绕组热点温度包括以下步骤：

步骤S1、根据所述平均油温模型对应的微分方程计算获得平均油温；

步骤S2、将计算获得的所述平均油温代入所述顶层油温模型对应的微分方程计算获得顶层油温；

步骤S3、将计算获得的所述顶层油温代入所述绕组热点温度模型对应的微分方程计算获得所述绕组热点温度。

优选的，所述步骤S1中：

在所述平均油温模型对应的微分方程中，所述环境温度可通过外部测量获得，所述平均油温的热电容和热阻可通过通用计算式计算获得。

优选的，所述步骤S2中：

在所述顶层油温模型对应的微分方程中，所述顶层油温的热电容和热阻可通过通用计算式计算获得。

优选的，所述步骤S3中：

所述绕组热点温度模型对应的微分方程中，所述绕组热点温度中的热电容和热阻通过通用式计算获得。

优选的，所述通用式为：

C为热电容，R为热阻；

其中，c为单位单元内的比热容，ρ为介质密度，ν为介质的体积

q为热源，θ为导致热量转移的温度，n为常数。

优选的，q′_sun＝0.3AcP_sun，P_sun＝IR＝951.39(sin a)^1.15；

其中，A为所述变压器箱体受辐射的面积；

c为所述变压器箱体表面材料的辐射吸收率；

P_sun为太阳到达地球表面单位面积上的辐射功率；

a为太阳高度与地平线的夹角。

优选的，根据所述热路模型，获得所所述绕组热点温度的计算公式；