基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法，該檢測的方法步驟為：a.在變壓器出油口外側的油箱壁上安裝溫度傳感器,以獲取箱壁溫度值θtank；b.采用熱電類比法建立熱路模型，對油箱壁以內的熱傳導過程建立熱模型，得到基于箱壁溫度的熱點溫度模型，該熱點溫度模型由熱點溫度-頂層油溫模型以及頂層油溫-箱壁溫度模型構成；c.通過對公式定義，化解計算可得其通解形式，利用后退歐拉公式進行求解，得到本模型的熱點溫度值。本發(fā)明結構設計科學合理，具有監(jiān)測精確、提高變壓器運行的可靠性、降低停電風險的優(yōu)點，是一種具有較高創(chuàng)新性的基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法。
【專利說明】基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于油浸式電力變壓器領域，特別是一種基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法。

【背景技術】
[0002]變壓器繞組熱點溫度是變壓器運行時繞組溫度的最大值。熱點溫度是變壓器負載值最主要的限制因素，其溫度值不能超過允許值，否則會對變壓器的絕緣壽命造成很大損害。因此，準確地獲取變壓器繞組熱點溫度可提高變壓器運行的可靠性、降低停電風險，是變壓器狀態(tài)監(jiān)測的重要組成部分。
[0003]目前，變壓器熱點溫度的獲取方法主要有兩種。一種是直接測量熱點溫度的方法，該方法是在變壓器繞組內埋設傳感器，使用溫度測量儀測量顯示繞組溫度。成熟的方法是使用光線技術，在變壓器繞組制造過程中埋入光纖，埋入點越多越精確。但是該方法對絕緣設計要求很高，而且繞組熱點位置不確定，測量結果可能并非繞組的熱點溫度，所以較少使用。另一種是間接計算熱點溫度。間接計算法主要有數值計算法和熱點溫度模型法。數值計算法是根據國際電工委員會推薦的油浸電力變壓器繞組熱點計算公式，通過計算各種關鍵參數和變壓器負載電流值來計算繞組熱點溫度。熱點溫度模型法是根據變壓器負載損耗與負載電流成正比平方關系而發(fā)展的一種繞組測量方法。該種方法計算簡單、精度高，是實際中經常采用的測量方法。繞組溫度表在油溫表的基礎上配備一臺電流匹配器和電熱元件，通過溫度疊加來反應變壓器繞組溫度。但是，該傳統的做法不能去掉空氣與油箱壁外側之間的熱阻，不能實現熱阻的準確定義。同時，環(huán)境溫度對變壓器內部溫度的影響也不能反應出來。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能夠略去油箱外壁與空氣間的熱阻，得到基于箱壁溫度的變壓器繞組熱點溫度計算模型，通過熱點溫度的變化來進行監(jiān)測的方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0006]一種基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法，其特征在于:檢測的方法步驟為:
[0007]a.在變壓器出油口外側的油箱壁上安裝溫度傳感器，以獲取箱壁溫度值Qtank;
[0008]b.采用熱電類比法建立熱路模型，對油箱壁以內的熱傳導過程建立熱模型，得到基于箱壁溫度的熱點溫度模型，該熱點溫度模型由熱點溫度-頂層油溫模型以及頂層油溫-箱壁溫度模型構成；
[0009]c.通過對公式定義，化解計算可得其通解形式為:
[0010]
dt r β+\
[0011](式中τ為繞組或油的時間常數；ΛΘ R為額定負載下的溫差值；Θ tank為變壓器箱壁溫度)
[0012]利用后退歐拉公式進行求解，得到本模型的熱點溫度值。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0014]1、本基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法，在已有研究的基礎上，通過分析變壓器的散熱過程，利用熱電類比，采用變壓器出油口外側油箱壁上的溫度代替其模型中的環(huán)境溫度，略去了油箱外壁與空氣間的熱阻，得到了基于箱壁溫度的變壓器繞組熱點溫度計算模型。本專利提出的基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法在計算自然散熱變壓器各種負載下的頂層油溫和熱點溫度時得到了很高的精度值。提高了變壓器運行的可靠性、降低了停電風險。
[0015]2、本發(fā)明結構設計科學合理，具有監(jiān)測精確、提高變壓器運行的可靠性、降低停電風險的優(yōu)點，是一種具有較高創(chuàng)新性的基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明變壓器熱量散失過程的示意圖；
[0017]圖2(a)為熱點溫度-頂層油溫模型；
[0018]圖2 (b)為頂層油溫-箱壁溫度模型。
[0019]附圖標記:
[0020]1-鐵芯、2-繞組、3-溫度傳感器。
[0021]具體實施方法
[0022]下面結合附圖、通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0023]一種基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法，其特征在于:檢測的方法步驟為:
[0024]a.在變壓器出油口外側的油箱壁上安裝溫度傳感器3，以獲取箱壁溫度值Qtank;
[0025]b.熱量在兩個連通的系統間傳遞時，溫差是熱量傳遞的動力，熱量流動的速率可由溫差和流體力學的基本理論計算得到，通過比較熱定律和電路定律，發(fā)現兩者間具有相似性，因此可采用熱電類比法建立熱路模型估計變壓器繞組的熱點溫度，由于變壓器的熱量主要由繞組2和鐵芯I產生，熱量從產生到散失到空氣中的主要過程如圖1所示；
[0026]通過圖1的熱量散失過程發(fā)現:油箱壁處在變壓器內部熱量散到外部的交界處，它既受變壓器內部熱量的影響，又受外部環(huán)境的影響，由于油箱壁的位置，對油箱壁以內的熱傳導過程建立熱模型，得到了基于箱壁溫度的熱點溫度模型，如圖2所示。此模型既去掉了空氣與油箱壁外側之間的熱阻，實現了熱阻的準確定義，同時環(huán)境溫度對變壓器內部溫度的影響也可以通過油箱壁溫度間接反應出來；
[0027]該熱點溫度模型由熱點溫度-頂層油溫模型(如圖2(a))以及頂層油溫-箱壁溫度模型(如圖2(b))構成。圖2中各符號表示的含義為:
[0028]q為變壓器空載損耗與負載損耗的和；Rh_。和Rtrt分別為繞組-頂油熱阻和頂油-箱壁熱阻；Θ tank和Θ top分別為箱壁溫度和頂油溫度；Θ hs為熱點溫度;Coil和Chs分別為油熱電容和繞組的熱電容；
[0029]c.通過對公式定義，化解計算可得其通解形式為:
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dt τ β+\
[0031](式中τ為繞組或油的時間常數；ΛΘ R為額定負載下的溫差值；Θ tank為變壓器箱壁溫度)
[0032]利用后退歐拉公式進行求解，得到本模型的熱點溫度值。
[0033]盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附權利要求的精神和范圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內容。
【權利要求】
1.一種基于箱壁溫度的油浸式變壓器繞組熱點溫度監(jiān)測方法，其特征在于:檢測的方法步驟為: a.在變壓器出油口外側的油箱壁上安裝溫度傳感器，以獲取箱壁溫度值Qtank; b.采用熱電類比法建立熱路模型，對油箱壁以內的熱傳導過程建立熱模型，得到基于箱壁溫度的熱點溫度模型，該熱點溫度模型由熱點溫度-頂層油溫模型以及頂層油溫-箱壁溫度模型構成； c.通過對公式定義，化解計算可得其通解形式為: at τ β+\ (式中τ為繞組或油的時間常數；Λ θκ為額定負載下的溫差值；0tgnk為變壓器箱壁溫度) 利用后退歐拉公式進行求解，得到本模型的熱點溫度值。
【文檔編號】G01K3/10GK104236754SQ201410415773
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權日:2014年8月21日
【發(fā)明者】劉興鵬, 劉政, 郭建興, 張志剛, 徐春暉, 梁仕偉 申請人:國家電網公司, 國網天津寶坻供電有限公司