[发明专利]一种油浸式变压器顶层油温监测方法

摘要

本发明公开了一种油浸式变压器顶层油温监测方法，包括确定修正后的油指数、实时监测环境温度和绕组实际负载电流、实时监测油浸式变压器修正油指数后的顶层油温等步骤。本发明的有益效果在于，借助基于动量守恒及能量守恒的全局油路热模型、双对数线性回归模型对反映负载率与油温升关系的油指数进行解析计算，得到其多倍负荷下的油指数修正值，并将其引入顶层油温计算模型。相比于标准所推荐的参考值，提升了多倍负荷下顶层油温的计算精度。

主权项

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ΔT_top计算模型为：式中，ΔT_top,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；I_pu为负载系数，为实际负载电流I与额定电流I_R的比值；T_top为顶层油温，T_amb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T_top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h_w、散热器高度h_r、绕组竖直油道热工水力直径D_w、散热器油道热工水力直径D_r、油比热容c_oil、空气比热容c_air、油密度ρ_oil、空气密度ρ_air、油热膨胀系数β_oil、绕组沿程阻力系数f_w、散热器沿程阻力系数f_r、散热器总传热系数U、绕组区域流通面积A_w、散热器流通面积A_r、散热器有效散热面积A_R、温差指数λ、环境温度T_amb；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G_w、散热器油流体积流量G_r、顶层油温T_top、底层油温T_bom；所述油浸式变压器内部为单循环，G_w＝G_r；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，g_a为重力加速度，S为冷却循环面积，S＝Δh(T_top‑T_bom)+h_r[T_top‑T_bom‑ΔT_lm‑0.5(T_top‑T_amb)]，其中，ΔT_lm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Q_w等于其周围油流油流吸收的热量，即Q_w＝ρ_oilc_oilG_w(T_top‑T_bom)；3)油循环达到最终稳态，散热器中油相对空气温升为T_oil‑T_air＝Ce^‑λh，式中，T_oil、T_air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Q_w产生的热量将通过油流全部传输至外界空气，即Q_w＝UA_R(T_oil‑T_air)＝UA_RCe^‑λh；其中，Q_w,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θ_amb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θ_oil，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；I_pu为负载系数，为实际负载电流I与额定电流I_R的比值；Δθ_oil,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；τ_oil,R为油时间常数。