CN106570274B - 一种高过载变压器温升计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种高过载变压器温升计算方法及装置，用于解决传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。本发明实施例方法包括：通过采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗，并以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度，再根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定绕组温升计算系数，最后根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

Description

一种高过载变压器温升计算方法及装置

技术领域

本发明涉及变压器温升计算领域，尤其涉及一种高过载变压器温升计算方法及装置。

背景技术

目前，高过载能力液浸配电变压器已开始实际在电力系统中获得使用。与原有的普通油浸式配电变压器相比，该类变压器的特点是：许用热点温度高，过载能力强，具有广谱的城市和乡村应用适用性。但高过载能力液浸配电变压器依赖于材料的进步，采用了不同于原油浸配电变压器的绝缘材料和绝缘液体，以确保其具有较好的高过载耐高温能力。因此，该类变压器在温度范围及材料对温升的影响上与传统变压器非常不同，这样，原有的配电变压器的针对普通矿物油和普通电缆纸的温升计算方法已不再可以应用到这个新的系统中。

针对普通油浸式配电变压器的绕组温升计算所普遍使用的方法可以简单叙述为：将绕组视为一单的均匀发热体，根据其周围散热面积，确定其表面热负荷Q，利用经验公式T＝k1*Q^k2来估算绕组的平均温升。其中k1和k2是基于矿物油的经验系数，使用时受环境温度及绝缘系统耐热等级的限制，不能直接使用于高温油的环境中。

目前，传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种高过载变压器温升计算方法及装置，解决了传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。

本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算方法，包括：

采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；

以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度；

根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定绕组线圈温升计算系数；

根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

可选地，采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗具体包括：

采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到变压器绕组线圈损耗。

可选地，以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度具体包括：

以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度，公式一为：

Lp＝P/s。

其中，Lp为热源的损耗强度，单位为W/mm²，P为绕组线圈损耗，单位为W，s为热源的有效散热面，单位为mm²。

可选地，根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数具体包括：

根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，具体步骤如下：

根据公式二进行计算求取绕组线圈许用平均温升，公式二为：

ACR＝Tx-Te。

其中，ACR为绕组线圈许用平均温升，单位为K，Tx为许用耐热等级温度，单位为℃，Te为最大许用环境温度，单位为℃；根据公式一和公式二求得热源的损耗强度Lp和绕组线圈许用平均温升ACR，通过建模得到基于绕组线圈平均温升的梯度曲线；

根据绕组温度梯度计算曲线，得到绕组线圈平均温升及线圈热点温升，具体步骤如下：

通过公式三求得绕组线圈平均温升，其中公式三具体为：

Aw＝Kx*Gre。

其中，Aw为绕组线圈平均温升，即铜油平均温差，单位为K，Kx为绕组线圈平均温升经验系数，Gre为绕组线圈平均温度梯度，单位为K。

通过公式四计算求得绕组线圈热点温升，公式四具体为：

Awr＝Kw*Aw。

其中，Awr为绕组线圈热点温升，单位为K，Kw为绕组线圈平热点温升经验系数，Aw为绕组线圈平均温升，单位为K。

可选地，根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果具体包括：

根据绕组线圈平均温升，进行最大许用油平均温升计算，并通过最大许用油平均温升计算得变压器油箱最小许用散热面，具体步骤如下：

根据绕组线圈最大温升，及绕组线圈许用平均温升通过公式五计算求取许用最大油平均温升，公式五具体为：

Oar＝ACR-MaxAw。

其中，Oar为许用最大油平均温升，单位为K，ACR为绕组线圈许用平均温升，MaxAw为高低压绕组线圈中平均温升值最大者。

本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算装置，包括：

第一计算模块，用于采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；

第二计算模块，用于以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度；

建模模块，用于根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定绕组线圈温升计算系数；

第三计算模块，用于根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

可选地，第一计算模块包括：

第一计算单元，用于采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到变压器绕组线圈损耗。

可选地，第二计算模块包括：

第二计算单元，用于以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度，公式一为：

Lp＝P/s。

其中，Lp为热源的损耗强度，单位为W/mm²，P为绕组线圈损耗，单位为W，s为热源的有效散热面，单位为mm²。

可选地，建模模块包括：

建模单元，用于根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，具体步骤如下：

根据公式二进行计算求取绕组线圈许用平均温升，公式二为：

ACR＝Tx-Te。

其中，ACR为绕组线圈许用平均温升，单位为K，Tx为许用耐热等级温度，单位为℃，Te为最大许用环境温度，单位为℃；根据公式一和公式二求得热源的损耗强度Lp和绕组线圈许用平均温升ACR，通过建模得到基于绕组线圈平均温升的梯度曲线；

根据绕组温度梯度计算曲线，得到绕组线圈平均温升及线圈热点温升，具体步骤如下：

通过公式三求得绕组线圈平均温升，其中公式三具体为：

Aw＝Kx*Gre。

其中，Aw为绕组线圈平均温升，即铜油平均温差，单位为K，Kx为绕组线圈平均温升经验系数，Gre为绕组线圈平均温度梯度，单位为K。

通过公式四计算求得绕组线圈热点温升，公式四具体为：

Awr＝Kw*Aw。

其中，Awr为绕组线圈热点温升，单位为K，Kw为绕组线圈平热点温升经验系数，Aw为绕组线圈平均温升，单位为K。

可选地，第三计算模块包括：

第四计算单元，用于根据绕组线圈平均温升，进行最大许用油平均温升计算，并通过最大许用油平均温升计算得变压器油箱最小许用散热面，具体步骤如下：

根据绕组线圈最大温升，及绕组线圈许用平均温升通过公式五计算求取许用最大油平均温升，公式五具体为：

Oar＝ACR-MaxAw。

其中，Oar为许用最大油平均温升，单位为K，ACR为绕组线圈许用平均温升，MaxAw为高低压绕组线圈中平均温升值最大者。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中提供的一种高过载变压器温升计算方法及装置，通过采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗，并以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度，再根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数，最后根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果，该高过载变压器温升计算方法计算过程简单准确，针对性强，可以对线圈局部温升进行计算，并且可以应用于不同的运行环境和不同的绝缘材料系统，具有广谱适用性，解决了传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算方法的一个实施例；

图2为本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算方法的另一个实施例；

图3为本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算装置的一个实施例；

图4为本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算装置的另一个实施例；

图5为本发明实施例提供的基于绕组线圈平均温升梯度曲线。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种高过载变压器温升计算方法及装置，用于解决传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算方法的一个实施例，包括：

101、采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；

在进行高过载变压器温升计算前，首先需要采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗。

102、以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度；

在采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗后，以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构即变压器绕组散热型式，计算热源的损耗强度。

103、根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定得到绕组温升计算系数；

在以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度后，根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数。

104、根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

在根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数后，根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

本实施中通过采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗，并以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度，再根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数，最后根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果，该高过载变压器温升计算方法计算过程简单准确，针对性强，可以对线圈局部温升进行计算，并且可以应用于不同的运行环境和不同的绝缘材料系统，具有广谱适用性，解决了传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。

以上为对本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算方法的一个实施例的详细描述，以下将针对本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算方法的具体过程进行详细的描述。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算方法的另一个实施例，包括：

201、采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到变压器绕组线圈损耗；

在进行高过载变压器温升计算前，首先需要采用数值有限元分析方法，通过考虑绕组线圈三号平均分布，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，将变压器绕组线圈的交流损耗与变压器绕组线圈的直流损耗相加即可得到变压器绕组线圈损耗，并确定绕组线圈中涡流损耗占直流损耗的百分数Kw。

202、以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度，公式一为：

Lp＝P/s。

其中，Lp为热源的损耗强度，单位为W/mm²，P为绕组线圈损耗，单位为W，s为热源的有效散热面，单位为mm²；

在采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到变压器绕组线圈损耗之后，以绕组线圈为热源，并考虑绕组线圈为均匀热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，可将整个线圈表面作为热源有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度，公式一为：

Lp＝P/s。 一

其中，Lp为热源的损耗强度，单位为W/mm²，P为绕组线圈损耗，单位为W，s为热源的有效散热面，单位为mm²。

203、根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线；

在以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度后，根据公式二进行计算求取绕组线圈许用平均温升，公式二具体为：

ACR＝Tx-Te。 二

其中，ACR为绕组线圈许用平均温升，单位为K，Tx为许用耐热等级温度，单位为℃，Te为最大许用环境温度，单位为℃。当绝缘系统许用耐热等级为F级时Tx＝145℃。需要说明的是，当绝缘系统许用耐热等级为B级时Tx＝125℃，当绝缘系统许用耐热等级为A级时Tx＝105℃，最大环境温度可为45℃或40℃。

在采用公式一和公式二求得热源的损耗强度Lp和绕组线圈许用平均温升ACR后，多次进行于变压器上的测量，并得到不同情况下的多样化数据，通过建模结合多样化数据得到如图5所示的基于绕组线圈平均温升的梯度曲线。

204、根据绕组温度梯度计算曲线，得到绕组线圈平均温升及线圈热点温升；

在根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线后，根据绕组温度梯度计算曲线及对所需计算温升的变压器进行得到的热源的损耗强度Lp和绕组线圈许用平均温升ACR，确定绕组线圈的平均温度梯度Gre。通过公式三求得绕组线圈平均温升，其中公式三具体为：

Aw＝Kx*Gre 三

其中，Aw为绕组线圈平均温升，即铜油平均温差，单位为K，Kx为绕组线圈平均温升经验系数，Gre为绕组线圈平均温度梯度，单位为K。

在得到绕组线圈平均温升后，通过公式四计算求得绕组线圈热点温升，公式四具体为：

Awr＝Kw*Aw 四

其中，Awr为绕组线圈热点温升，单位为K，Kw为绕组线圈平热点温升经验系数，Aw为绕组线圈平均温升，单位为K。

205、根据绕组线圈平均温升，进行最大许用油平均温升计算，并通过最大许用油平均温升计算得变压器油箱最小许用散热面。

在根据绕组温度梯度计算曲线，得到绕组线圈平均温升及线圈热点温升之后，根据绕组线圈最大温升，即最大铜油温升，及绕组线圈许用平均温升通过公式五计算求取许用最大油平均温升。

Oar＝ACR-MaxAw 五

其中，Oar为许用最大油平均温升，单位为K，ACR为绕组线圈许用平均温升，MaxAw为高低压绕组线圈中平均温升值最大者。

最后，根据许用最大油平均温升，即可推算得变压器油箱最小许用散热面。

本实施中通过采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗，并以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度，再根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数，最后根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果，该高过载变压器温升计算方法计算过程简单准确，针对性强，可以对线圈局部温升进行计算，并且可以应用于不同的运行环境和不同的绝缘材料系统，具有广谱适用性，解决了传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。

以上为对本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算方法的具体过程的详细描述，以下将对本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算装置进行描述。

请参阅图3，本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算装置的一个实施例包括：

第一计算模块301，用于采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；

在进行高过载变压器温升计算前，首先通过第一计算模块301采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗。

第二计算模块302，用于以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度；

在采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗后，通过第二计算模块302以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构即变压器绕组散热型式，计算热源的损耗强度。

建模模块303，用于根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定绕组温升计算系数；

在以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度后，通过建模模块303根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数。

第三计算模块304，用于根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

在根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数后，通过第三计算模块304根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

本实施中通过第一计算模块301采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗，并通过第二计算模块302以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度，再通过建模模块303根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数，最后通过第三计算模块304根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果，该高过载变压器温升计算方法计算过程简单准确，针对性强，可以对线圈局部温升进行计算，并且可以应用于不同的运行环境和不同的绝缘材料系统，具有广谱适用性，解决了传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。

以上为对本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算装置的描述，以下将针对本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算装置的详细结构进行描述。

请参阅图4，本发明实施例提供的一种高过载变压器温升计算装置的另一个实施例包括：

第一计算模块401，用于采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗，具体包括：

第一计算单元4011，用于采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到变压器绕组线圈损耗。

在进行高过载变压器温升计算前，首先需要通过第一计算单元4011采用数值有限元分析方法，通过考虑绕组线圈三号平均分布，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，将变压器绕组线圈的交流损耗与变压器绕组线圈的直流损耗相加即可得到变压器绕组线圈损耗，并确定绕组线圈中涡流损耗占直流损耗的百分数Kw。

第二计算模块402，用于以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度，具体包括：

第二计算单元4021，用于以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度，公式一为：

Lp＝P/s。

其中，Lp为热源的损耗强度，单位为W/mm²，P为绕组线圈损耗，单位为W，s为热源的有效散热面，单位为mm²。

在采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到变压器绕组线圈损耗之后，通过第二计算单元4021以绕组线圈为热源，并考虑绕组线圈为均匀热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，可将整个线圈表面作为热源有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度，公式一为：

Lp＝P/s。 一

其中，Lp为热源的损耗强度，单位为W/mm²，P为绕组线圈损耗，单位为W，s为热源的有效散热面，单位为mm²。

建模模块403，用于根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数，具体包括：

建模单元4031，用于根据热源的损耗强度，结合根据变压器温度测量值所得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线；

在以绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构及绕组线圈损耗，计算热源的有效散热面，并通过公式一计算热源的损耗强度后，通过建模单元4031根据公式二进行计算求取绕组线圈许用平均温升，公式二具体为：

ACR＝Tx-Te。 二

其中，ACR为绕组线圈许用平均温升，单位为K，Tx为许用耐热等级温度，单位为℃，Te为最大许用环境温度，单位为℃。当绝缘系统许用耐热等级为F级时Tx＝145℃。需要说明的是，当绝缘系统许用耐热等级为B级时Tx＝125℃，当绝缘系统许用耐热等级为A级时Tx＝105℃，最大环境温度可为45℃或40℃。

在采用公式一和公式二求得热源的损耗强度Lp和绕组线圈许用平均温升ACR后，多次进行于变压器上的测量，并得到不同情况下的多样化数据，通过建模结合多样化数据得到如图5所示的基于绕组线圈平均温升的梯度曲线。

第三计算单元4032，用于根据绕组温度梯度计算曲线，得到绕组线圈平均温升及线圈热点温升。

在根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线后，通过第三计算单元4032根据绕组温度梯度计算曲线及对所需计算温升的变压器进行得到的热源的损耗强度Lp和绕组线圈许用平均温升ACR，确定绕组线圈的平均温度梯度Gre。通过公式三求得绕组线圈平均温升，其中公式三具体为：

Aw＝Kx*Gre 三

其中，Aw为绕组线圈平均温升，即铜油平均温差，单位为K，Kx为绕组线圈平均温升经验系数，Gre为绕组线圈平均温度梯度，单位为K。

在得到绕组线圈平均温升后，通过公式四计算求得绕组线圈热点温升，公式四具体为：

Awr＝Kw*Aw 四

其中，Awr为绕组线圈热点温升，单位为K，Kw为绕组线圈平热点温升经验系数，Aw为绕组线圈平均温升，单位为K。

第三计算模块404，用于根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果具体包括：

第四计算单元4041，用于根据绕组线圈平均温升，进行最大许用油平均温升计算，并通过最大许用油平均温升计算得变压器油箱最小许用散热面。

在根据绕组温度梯度计算曲线，得到绕组线圈平均温升及线圈热点温升之后，根据绕组线圈最大温升，即最大铜油温升，及绕组线圈许用平均温升通过公式五计算求取许用最大油平均温升。

Oar＝ACR-MaxAw 五

其中，Oar为许用最大油平均温升，单位为K，ACR为绕组线圈许用平均温升，MaxAw为高低压绕组线圈中平均温升值最大者。

最后，根据许用最大油平均温升，即可推算得变压器油箱最小许用散热面。

本实施中通过第一计算模块401采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗，并通过第二计算模块402以变压器绕组线圈为热源，根据热源周围有效散热结构，计算热源的损耗强度，再通过建模模块403根据热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，得到绕组温升计算系数，最后通过第三计算模块404根据绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果，该高过载变压器温升计算方法计算过程简单准确，针对性强，可以对线圈局部温升进行计算，并且可以应用于不同的运行环境和不同的绝缘材料系统，具有广谱适用性，解决了传统的矿物油浸渍电缆纸低耐温变压器绝缘系统的温升计算方法不适用于耐高温油和耐高温纸绝缘变压器绝缘系统，而现有技术中暂时还没有能够针对高过载液浸配电变压器的温升计算方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种高过载变压器温升计算方法，其特征在于，包括：

采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；

以所述变压器绕组线圈为热源，根据所述热源周围有效散热结构及有效散热面积，计算所述热源的损耗强度；

所述以所述变压器绕组线圈为热源，根据所述热源周围有效散热结构及有效散热面积，计算所述热源的损耗强度具体包括：

以所述变压器绕组线圈为热源，根据所述热源周围有效散热结构及所述变压器绕组线圈损耗，计算所述热源的有效散热面积，并通过公式一计算所述热源的损耗强度，所述公式一为：

Lp＝P/s；

其中，Lp为所述热源的损耗强度，单位为W/mm²，P为所述变压器绕组线圈损耗，单位为W，s为所述热源的有效散热面积，单位为mm²；

根据所述热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定变压器绕组线圈温升计算系数，具体步骤如下：

根据公式二进行计算变压器绕组线圈许用平均温升，所述公式二为：

ACR＝Tx-Te；

其中，ACR为变压器绕组线圈许用平均温升，单位为K，Tx为许用耐热等级温度，单位为℃，Te为最大许用环境温度，单位为℃；根据公式一和公式二求得热源的损耗强度Lp和变压器绕组线圈许用平均温升ACR，通过建模得到基于变压器绕组线圈平均温升的梯度曲线；

根据变压器绕组线圈温度梯度计算曲线确定变压器绕组线圈的平均温度梯度Gre；

通过公式三计算所述变压器绕组线圈平均温升，其中公式三具体为：

Aw＝Kx*Gre；

其中，Aw为所述变压器绕组线圈平均温升，即铜油平均温差，单位为K，Kx为所述变压器绕组线圈平均温升经验系数，Gre为所述变压器绕组线圈平均温度梯度，单位为K；

通过公式四计算所述变压器绕组线圈热点温升，公式四具体为：

Awr＝Kw*Aw；

其中，Awr为所述变压器绕组线圈热点温升，单位为K，Kw为所述变压器绕组线圈热点温升经验系数，Aw为所述变压器绕组线圈平均温升，单位为K；

根据所述变压器绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

2.根据权利要求1所述的高过载变压器温升计算方法，其特征在于，所述采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗具体包括：

采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到所述变压器绕组线圈损耗。

3.根据权利要求1所述的高过载变压器温升计算方法，其特征在于，所述根据所述变压器绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果具体包括：

根据所述变压器绕组线圈平均温升，进行最大许用油平均温升计算，并通过所述最大许用油平均温升计算得变压器油箱最小许用散热面，具体步骤如下：

根据变压器绕组线圈最大温升，及所述变压器绕组线圈许用平均温升通过公式五计算许用最大油平均温升，公式五具体为：

Oar＝ACR-MaxAw；

其中，Oar为许用最大油平均温升，单位为K，ACR为变压器绕组线圈许用平均温升，MaxAw为高低压变压器绕组线圈中平均温升值最大者。

4.一种高过载变压器温升计算装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈损耗；

第二计算模块，用于以所述变压器绕组线圈为热源，根据所述热源周围有效散热结构，计算所述热源的损耗强度；

所述第二计算模块包括：

第二计算单元，用于以所述变压器绕组线圈为热源，根据所述热源周围有效散热结构及所述变压器绕组线圈损耗，计算所述热源的有效散热面积，并通过公式一计算所述热源的损耗强度，所述公式一为：

Lp＝P/s；

其中，Lp为所述热源的损耗强度，单位为W/mm²，P为所述变压器绕组线圈损耗，单位为W，s为所述热源的有效散热面积，单位为mm²；

建模模块，用于根据所述热源的损耗强度，结合变压器温度测量值得到不同环境温度下的绕组线圈温度梯度计算曲线，确定所述绕组线圈温升计算系数；

根据公式二进行计算变压器绕组线圈许用平均温升，所述公式二为：

ACR＝Tx-Te；

其中，ACR为变压器绕组线圈许用平均温升，单位为K，Tx为许用耐热等级温度，单位为℃，Te为最大许用环境温度，单位为℃；根据公式一和公式二求得热源的损耗强度Lp和变压器绕组线圈许用平均温升ACR，通过建模得到基于变压器绕组线圈平均温升的梯度曲线；

根据变压器绕组线圈温度梯度计算曲线确定变压器绕组线圈的平均温度梯度Gre；

通过公式三计算所述变压器绕组线圈平均温升，其中公式三具体为：

Aw＝Kx*Gre；

其中，Aw为所述变压器绕组线圈平均温升，即铜油平均温差，单位为K，Kx为所述变压器绕组线圈平均温升经验系数，Gre为所述变压器绕组线圈平均温度梯度，单位为K；

通过公式四计算所述变压器绕组线圈热点温升，公式四具体为：

Awr＝Kw*Aw；

其中，Awr为所述变压器绕组线圈热点温升，单位为K，Kw为所述变压器绕组线圈热点温升经验系数，Aw为所述变压器绕组线圈平均温升，单位为K；

第三计算模块，用于根据所述变压器绕组线圈温升计算系数，进行温升计算，得到温升结果。

5.根据权利要求4所述的高过载变压器温升计算装置，其特征在于，所述第一计算模块包括：

第一计算单元，用于采用数值有限元分析方法，计算变压器绕组线圈的交流损耗，并通过欧姆定律计算变压器绕组线圈的直流损耗，得到所述变压器绕组线圈损耗。

6.根据权利要求5所述的高过载变压器温升计算装置，其特征在于，所述第三计算模块包括：

第四计算单元，用于根据所述变压器绕组线圈平均温升，进行最大许用油平均温升计算，并通过所述最大许用油平均温升计算得变压器油箱最小许用散热面，具体步骤如下：

根据变压器绕组线圈最大温升，及所述变压器绕组线圈许用平均温升通过公式五计算许用最大油平均温升，公式五具体为：

Oar＝ACR-MaxAw；

其中，Oar为许用最大油平均温升，单位为K，ACR为变压器绕组线圈许用平均温升，MaxAw为高低压变压器绕组线圈中平均温升值最大者。

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