【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及變壓器，具體是一種油浸式變壓器繞組過熱位置的辨識(shí)方法。
技術(shù)介紹
1、油浸式變壓器作為電力系統(tǒng)中重要設(shè)備，對系統(tǒng)的穩(wěn)定起到關(guān)鍵作用，繞組作為變壓器最關(guān)鍵的部件，其溫升特性能夠影響變壓器使用壽命。繞組發(fā)生局部過熱等故障會(huì)引起繞組熱點(diǎn)溫度升高，是造成變壓器故障停運(yùn)的重要因素。
2、然而，由于變壓器繞組等部件以及油流溫升的計(jì)算是一個(gè)多學(xué)科問題，且變壓器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，影響傳熱的因素較多，因此對電力變壓器內(nèi)部各點(diǎn)溫升的計(jì)算具有一定的難度。
3、目前，在變壓器繞組熱點(diǎn)溫升方面主要有直接測量法和間接計(jì)算法兩種方法。直接測量是通過在變壓器內(nèi)部安裝光纖測溫設(shè)備，直接采集觀測點(diǎn)溫度。該方法測溫點(diǎn)固定，因熱點(diǎn)位置的不確定性而難以獲得局部過熱點(diǎn)溫度。間接計(jì)算法主要包括數(shù)值仿真法、導(dǎo)則法、熱路模型法和解析計(jì)算法。其中，數(shù)值仿真法近些年成為研究變壓器溫度場的重要方法。溫升過高會(huì)使絕緣材料提前老化而降低絕緣性能，縮短使用壽命，進(jìn)而影響電力變壓器的效率和正常運(yùn)行。因此，準(zhǔn)確計(jì)算繞組溫升以及當(dāng)繞組發(fā)生局部過熱時(shí)準(zhǔn)確判斷過熱位置是有必要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種油浸式變壓器繞組過熱位置的辨識(shí)方法，包括以下步驟，
2、1)獲得油浸式變壓器初始參數(shù)，并基于有限元仿真軟件建立變壓器磁場-電路耦合仿真模型，獲得繞組區(qū)域的磁場分布及損耗；
3、2)以繞組區(qū)域的磁場損耗為熱源，對變壓器磁場-電路耦合仿真模型進(jìn)行有限元?jiǎng)澐郑瑯?gòu)建變壓器磁場有限元模
4、3)設(shè)置變壓器及低壓繞組的材料屬性；
5、4)設(shè)置邊界條件，利用有限元仿真軟件進(jìn)行溫度場與流場之間的雙向耦合計(jì)算，在計(jì)算過程中，根據(jù)變壓器及低壓繞組材料屬性隨溫度和流速的變化進(jìn)行迭代，直至滿足收斂條件，從而得到變壓器溫升參數(shù)；
6、5)按照繞組層數(shù)，對繞組進(jìn)行分區(qū)，得到若干層繞組，并在每層繞組出口設(shè)置溫度分析點(diǎn)，在每層繞組的中間匝導(dǎo)線位置設(shè)置過熱點(diǎn)；
7、6)構(gòu)建分析點(diǎn)溫度矩陣；
8、7)構(gòu)建用于判斷繞組是否發(fā)生局部過熱的過熱溫度閾值矩陣；
9、8)基于分析點(diǎn)溫度矩陣、過熱溫度閾值矩陣，構(gòu)建過熱位置“0-1”辨識(shí)矩陣；
10、若過熱位置“0-1”辨識(shí)矩陣中第i+1元素為1，第i-1個(gè)元素為0，則判斷繞組第i層發(fā)生局部過熱。
11、進(jìn)一步，油浸式變壓器初始參數(shù)包括變壓器容量、額定電壓以及變壓器內(nèi)部部件的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)。
12、進(jìn)一步，建立變壓器磁場-電路耦合仿真模型的步驟包括：
13、s1)將低壓繞組每個(gè)線餅中的每匝導(dǎo)體均設(shè)置為單個(gè)矩形截面；
14、s2)通過變壓器的額定容量s及額定電壓u，確定低壓繞組中每匝導(dǎo)體流過的額定電流從而建立變壓器磁場-電路耦合仿真模型；
15、s3)基于磁場-電路耦合仿真模型，獲得低壓繞組的磁場分布情況，即：
16、
17、b＝μ·h??(2)
18、
19、式中，i每匝為每匝導(dǎo)體的電流；n為低壓繞組的匝數(shù)；h為磁場強(qiáng)度；l是磁路的平均長度；b為磁通密度；μ是材料的磁導(dǎo)率。
20、進(jìn)一步，變壓器的材料屬性包括變壓器油密度、導(dǎo)熱系數(shù)、動(dòng)力粘度和定壓比熱容；
21、低壓繞組的材料屬性包括密度、比熱容以及導(dǎo)熱系數(shù)。
22、進(jìn)一步，設(shè)置邊界條件的步驟包括：
23、設(shè)置油流入口邊界條件：規(guī)定入口油流為勻速，并設(shè)定流入速度和油流溫度；
24、設(shè)置油流出口壓力為0pa；
25、油流運(yùn)動(dòng)時(shí)，油流在線餅、絕緣邊界處設(shè)置為無滑移的壁面邊界條件。
26、進(jìn)一步，雙向耦合計(jì)算的表達(dá)式如下所示：
27、
28、
29、式中：ρ為流體密度；v為速度矢量；p為流體壓力；τ為黏性應(yīng)力張量；f為外力；g為重力加速度；cp為恒壓熱容；t為溫度；kt為導(dǎo)熱系數(shù)；q為內(nèi)熱源；為哈密頓算子；t為時(shí)間；
30、其中，內(nèi)熱源q如下所示：
31、q(t)＝q0[1+α(ts-t0)]??(4)
32、式中：q0為初始溫度t0時(shí)的繞組損耗，ts為迭代求解得到的實(shí)時(shí)溫度，α為電阻校正溫度因子。
33、進(jìn)一步，設(shè)置溫度分析點(diǎn)時(shí)，每層繞組包括兩個(gè)溫度分析點(diǎn)。
34、進(jìn)一步，分析點(diǎn)溫度矩陣中第i個(gè)元素是繞組分區(qū)i發(fā)生過熱時(shí)溫度分析點(diǎn)i的溫度。
35、進(jìn)一步，構(gòu)建過熱溫度閾值矩陣時(shí)，將繞組第i層發(fā)生過熱時(shí)，上方相鄰溫度分析點(diǎn)的最小過熱溫升作為判斷第i層是否發(fā)生局部過熱的閾值。
36、進(jìn)一步，構(gòu)建過熱位置“0-1”辨識(shí)矩陣時(shí)，若分析點(diǎn)溫度矩陣第i個(gè)元素小于過熱溫度閾值矩陣第i個(gè)元素，則過熱位置“0-1”辨識(shí)矩陣第i個(gè)元素設(shè)為0，反之設(shè)為1。
37、本專利技術(shù)的技術(shù)效果是毋庸置疑的，本專利技術(shù)的有益效果在于：
38、(1)本專利技術(shù)所述的變壓器繞組溫升特性的仿真計(jì)算方法，以有限元法、流體力學(xué)及計(jì)算傳熱學(xué)為基礎(chǔ)，并利用仿真軟件采用溫度-流場耦合的數(shù)值計(jì)算模型，提出了油浸式變壓器繞組熱點(diǎn)溫升的仿真計(jì)算方法。
39、(2)采用分布式傳感光纖造價(jià)昂貴，將其嵌入到變壓器繞組的工藝較為復(fù)雜。本專利提供一種繞組分區(qū)分層的方法獲得繞組局部過熱位置，通過將繞組區(qū)域分區(qū)分層獲得各層的過熱溫度閾值，并可以構(gòu)建過熱溫度閾值矩陣，若某層繞組上方分析點(diǎn)狀態(tài)量為1，下方分析點(diǎn)狀態(tài)量為0，即可判定該層發(fā)生局部過熱。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種油浸式變壓器繞組過熱位置的辨識(shí)方法，其特征在于，包括以下步驟，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油浸式變壓器繞組過熱位置的辨識(shí)方法，其特征在于，油浸式變壓器初始參數(shù)包括變壓器容量、額定電壓以及變壓器內(nèi)部部件的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種油浸式變壓器繞組過熱位置的辨識(shí)方法，其特征在于，建立變壓器磁場-電路耦合仿真模型的步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，變壓器的材料屬性包括變壓器油密度、導(dǎo)熱系數(shù)、動(dòng)力粘度和定壓比熱容；
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，設(shè)置邊界條件的步驟包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，雙向耦合計(jì)算的表達(dá)式如下所示：
7.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，設(shè)置溫度分析點(diǎn)時(shí)，每層繞組包括兩個(gè)溫度分析點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，分析點(diǎn)溫度矩陣中
9.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，構(gòu)建過熱溫度閾值矩陣時(shí)，將繞組第i層發(fā)生過熱時(shí)，上方相鄰溫度分析點(diǎn)的最小過熱溫升作為判斷第i層是否發(fā)生局部過熱的閾值。
10.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，構(gòu)建過熱位置“0-1”辨識(shí)矩陣時(shí)，若分析點(diǎn)溫度矩陣第i個(gè)元素小于過熱溫度閾值矩陣第i個(gè)元素，則過熱位置“0-1”辨識(shí)矩陣第i個(gè)元素設(shè)為0，反之設(shè)為1。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種油浸式變壓器繞組過熱位置的辨識(shí)方法，其特征在于，包括以下步驟，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油浸式變壓器繞組過熱位置的辨識(shí)方法，其特征在于，油浸式變壓器初始參數(shù)包括變壓器容量、額定電壓以及變壓器內(nèi)部部件的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種油浸式變壓器繞組過熱位置的辨識(shí)方法，其特征在于，建立變壓器磁場-電路耦合仿真模型的步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，變壓器的材料屬性包括變壓器油密度、導(dǎo)熱系數(shù)、動(dòng)力粘度和定壓比熱容；
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，設(shè)置邊界條件的步驟包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種快速計(jì)算油浸式變壓器繞組溫升的方法，其特征在于，雙向耦合計(jì)算的表達(dá)式...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：代勇，羅剛強(qiáng)，楊澤群，王檑，
申請(專利權(quán))人：國能重慶風(fēng)電開發(fā)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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