[发明专利]一种变压器油箱的设计方法、系统及变压器油箱

说明书

本发明提供了一种变压器油箱的设计方法、系统及变压器油箱，利用变压器的电气设计参数和放电位置，确定变压器故障时产生的第一电弧能量；利用能量转换系数，确定第一电弧能量中转换为变压器油箱的内部压力的第二电弧能量，计算第二电弧能量的声功率；基于声功率对变压器油箱进行声学仿真模拟，得到变压器油箱内部的声压值；将声压值作为机械场的输入进行声场和机械场的联合仿真处理，得到变压器油箱的压力分布云图；根据压力分布云图，确定变压器油箱中结构强度小于强度阈值的薄弱位置；在变压器油箱的薄弱位置设置压力释放装置。将变压器故障引起的电弧能量进行等效仿真，并根据仿真结果对变压器油箱进行防爆设计，提高变压器油箱的防爆性能。

技术领域

本发明涉及变压器设备技术领域，具体涉及一种变压器油箱的设计方法、系统及变压器油箱。

背景技术

变压器是目前应用最为广泛的电气设备之一，变压器在运行过程中若出现内部短路故障时，会引起局部放电而导致变压器油箱内部的压力骤升，进而可能引起变压器油箱破裂甚至爆炸，因此需要对变压器油箱的结构进行防爆设计。

目前对变压器油箱的结构进行防爆设计的方式为：以半经验能量守恒公式和五方程法等方式确定变压器内部的电弧故障能量传播方式，并根据电弧故障能量传播方式对变压器油箱的结构进行防爆设计。但是，由于半经验能量守恒公式和五方程法存在适用条件的特殊性和局限性，无法对变压器内部故障所引起电弧故障能量的复杂变化过程进行准确分析，致使变压器油箱的防爆性能较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种变压器油箱的设计方法、系统及变压器油箱，以及解决目前防爆设计方式存在的致使变压器油箱的防爆性能较差等问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例第一方面公开一种变压器油箱的设计方法，所述方法包括：

利用变压器的电气设计参数和放电位置，确定所述变压器发生故障时所产生的第一电弧能量；

利用预设的能量转换系数，确定所述第一电弧能量中转换为所述变压器对应的变压器油箱的内部压力的第二电弧能量，并计算所述第二电弧能量对应的声功率；

基于所述声功率对所述变压器油箱进行声学仿真模拟，得到所述变压器油箱的内部的声压值；

将所述声压值作为机械场的输入进行声场和机械场的联合仿真处理，得到所述变压器油箱的压力分布云图；

根据所述压力分布云图，确定所述变压器油箱中结构强度小于强度阈值的薄弱位置；

在所述变压器油箱的所述薄弱位置设置压力释放装置。

优选的，所述利用预设的能量转换系数，确定所述第一电弧能量中转换为所述变压器对应的变压器油箱的内部压力的第二电弧能量，并计算所述第二电弧能量对应的声功率，包括：

利用W＝σ*W_arc，确定所述第一电弧能量中转换为所述变压器对应的变压器油箱的内部压力的第二电弧能量W，其中，W_arc为所述第一电弧能量，σ为预设的能量转换系数；

基于所述第二电弧能量，通过P^e＝W/t计算所述第二电弧能量对应的声功率P^e，其中，t为电弧持续时间。

优选的，所述基于所述声功率对所述变压器油箱进行声学仿真模拟，得到所述变压器油箱的内部的声压值，包括：

将所述变压器对应的电弧放电位置点作为单极子声源，基于所述声功率，通过计算所述单极子声源的体积流速Q，其中，k为波数，P^e为所述声功率，ρc为变压器绝缘油的特性阻抗；

基于所述体积流速，通过计算所述单极子声源的振动幅值A，i为虚数的单位；