CN113032948B - 一种油浸式变压器温度场获得方法 - Google Patents

一种油浸式变压器温度场获得方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113032948B
CN113032948B CN201911363947.8A CN201911363947A CN113032948B CN 113032948 B CN113032948 B CN 113032948B CN 201911363947 A CN201911363947 A CN 201911363947A CN 113032948 B CN113032948 B CN 113032948B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil
immersed transformer
temperature field
transformer
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911363947.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113032948A (zh
Inventor
李晓华
章李烽
吕舒艺
赵文彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Electric Power University
Original Assignee
Shanghai Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Electric Power University filed Critical Shanghai Electric Power University
Priority to CN201911363947.8A priority Critical patent/CN113032948B/zh
Publication of CN113032948A publication Critical patent/CN113032948A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113032948B publication Critical patent/CN113032948B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Abstract

本发明提供一种油浸式变压器温度场获得方法，通过输入油浸式变压器参数搭建油浸式建变压器三维模型，计算绝缘油振动特性得到绝缘油微团振动速度，将振动速度耦合到常规模型的传统温度场计算方法中。同时计算粘性体积膨胀力产生的自然对流传热和绝缘油振动对油浸式变压器温度场的影响，得到油浸式变压器温度场的表面散热系数和修正模型。将绝缘油振动这一因素耦合进温度场的计算中，消除在计算油浸式变压器温度场时体静止这一不合理假设，使得计算获得的温度场耦合温度下降，给变压器在设计时对于温度场最高温度的评估提供参考。

Description

一种油浸式变压器温度场获得方法
技术领域
本发明属于电气工程领域，涉及一种油浸式变压器温度场获得方法，具体涉及一种将绝缘油振动影响计算在内的油浸式变压器温度场获得方法。
背景技术
目前，油浸式变压器在我国输配电网中扮演着越来越重要的作用。变压器运行过程中损耗产生热量使得温度上升，导致变压器热老化,甚至造成绝缘击穿，造成危险。因此得到变压器内部准确的温度场分布有着重要意义。
通常对于油浸式变压器内部的温度场，常规模型的计算方法中，我们计算对流散热时仅仅考虑粘性体积膨胀力产生的自然对流传热，而忽略压强合力产生的流体振动加速度。然而在常规模型的计算方法下得到的温度场温度由于忽略了绝缘油振动的影响，使得计算结果精确度下降，无法在变压器在设计时对于温度场最高温度的评估提供精确的参考。
发明内容
为解决上述问题，采用了如下技术方案：
本发明提供了一种油浸式变压器温度场获得方法，将绝缘油振动影响计算在内，其特征在于，包含如下步骤：
步骤S1，输入油浸式变压器参数，采用计算机自动建立油浸式建变压器三维模型；
步骤S2，根据所油浸式变压器三维模型，计算绝缘油振动特性得到绝缘油微团振动速度qs，和油浸式变压器的损耗；
步骤S3，根据绝缘油振动特性，将振动速度qs耦合到温度场计算方法中，得到油浸式变压器温度场的表面散热系数hT。
其中，步骤S3具体包括如下步骤：
根据绝缘油振动波的原相位与振动波传递到油箱表面后反射产生的反射波相位之间存在的相位差，对油浸式变压器温度场表面散热系数产生的影响，根据速度叠加公式：
Figure BDA0002333232050000021
将流过变压器表面的绝缘油微团浮生力振动速度qs耦合到温度场计算中，得到油浸式变压器温度场的表面散热系数hT为：
Figure BDA0002333232050000022
式中，kf为绝缘油导热系数；Pr为普朗特数；L为特征长度；v为运动粘度；qt和qs为流过变压器表面的绝缘油微团浮生力流速和振动速度；C为两个速度的夹角余弦；kp、m、n为常数。
根据φ＝AhTΔT，从而计算得到热流量φ，其中△T为接触面两边物质的温度差，A为传热面积。
进一步地，本发明提供的油浸式变压器温度场获得方法，步骤S2包括如下步骤：
步骤S2.1，根据油浸式变压器三维模型，计算油浸式变压器的电磁性能；
步骤S2.2，根据油浸式变压器的电磁性能，计算油浸式变压器的损耗；
步骤S2.3，根据油浸式变压器的电磁性能，计算绝缘油振动特性得到流过油浸式变压器表面的绝缘油微团振动速度qs。
设油浸式变压器中绝缘油振动产生的源相位为
Figure BDA0002333232050000031
绝缘油振动传递到油箱表面反射产生的波的相位为
Figure BDA0002333232050000032
设两者的相位差为
Figure BDA0002333232050000033
得到：
Figure BDA0002333232050000034
相位差
Figure BDA0002333232050000035
随着时间动态变化，使绝缘油振动波产生一个反作用力作用于铁心与绕组表面，起到阻尼作用，抑制变压器振动，此过程反复迭代，直至达到一个稳态平衡，相位差
Figure BDA0002333232050000036
是产生qs的原因。
发明作用与效果
根据本发明提供的油浸式变压器温度场获得方法，消除在计算油浸式变压器温度场时体静止这一不合理假设，将绝缘油振动这一因素耦合进温度场的计算中，使得计算获得的温度场耦合温度下降，给变压器在设计时对于温度场最高温度的评估提供参考。
附图说明
图1是本发明实施例的温度场获得方法流程图；
图2是本发明实施例的绝缘油振动原理图；
图3是本发明实施例的温度实验图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例来说明本发明的具体实施方式。
<实施例>
图1是本发明实施例的温度场获得方法流程图
如图1所示，本实施例提供了的油浸式变压器温度场获得方法，进行如下步骤。
步骤S1，输入油浸式变压器参数，采用计算机自动建立油浸式建变压器三维模型。
步骤S2，根据所油浸式变压器三维模型，计算绝缘油振动特性得到绝缘油微团振动速度qs，和油浸式变压器的损耗，具体步骤如步骤S2.1～S2.3所述。
步骤S2.1，根据油浸式变压器三维模型，计算油浸式变压器的电磁性能；
步骤S2.2，根据油浸式变压器的电磁性能，计算油浸式变压器的损耗；
步骤S2.3，根据油浸式变压器的电磁性能，计算绝缘油振动特性得到流过油浸式变压器表面的绝缘油微团浮生力振动速度qs。
设油浸式变压器中绝缘油振动产生的源相位为
Figure BDA0002333232050000051
绝缘油振动传递到油箱表面反射产生的波的相位为
Figure BDA0002333232050000052
设两者的相位差为
Figure BDA0002333232050000053
得到：
Figure BDA0002333232050000054
相位差
Figure BDA0002333232050000055
随着时间动态变化，使绝缘油振动波产生一个反作用力作用于铁心与绕组表面，起到阻尼作用，抑制变压器振动，此过程反复迭代，直至达到一个稳态平衡，相位差
Figure BDA0002333232050000056
是产生qs的原因。
步骤S3，根据绝缘油振动特性，将振动速度qs耦合到传统温度场计算方法中，得到油浸式变压器温度场的表面散热系数，具体步骤如下所述。
常规模型的计算方法中，仅计算粘性体积膨胀力产生的自然对流传热对所述油浸式变压器温度场的影响，得到油浸式变压器温度场的表面散热系数hT为：
Figure BDA0002333232050000057
式中，kf为绝缘油导热系数；Pr为普朗特数；L为特征长度；v为运动粘度；qt为流过变压器表面的绝缘油微团浮生力流速；C为两个速度的夹角余弦；kp、m、n为常数。
图2是本发明实施例的绝缘油振动原理。
如图2所示，根据绝缘油振动波的原相位，与振动波传递到油箱表面后反射产生的反射波相位之间存在的相位差对油浸式变压器温度场表面散热系数产生的影响，根据速度叠加公式：
Figure BDA0002333232050000061
将振动速度qs耦合到传统计算方法中，得到油浸式变压器温度场的表面散热系数hT为：
Figure BDA0002333232050000062
以上为本实施例的油浸式变压器温度场的修正模型。
根据φ＝AhTΔT，从而计算得到热流量φ，其中△T为接触面两边物质的温度差，A为传热面积。
图3是本发明实施例的的温度实验图。
如表1所示，为常规模型与修正模型的计算结果对比，环境温度为30.3℃：
温升/℃ 绝对误差/℃ 相对误差(％)
常规模型 33.15 4.65 16.31
修正模型 32.5 4 14.03
实验 28.5 / /
通过结果对比可知，本方法发明提出的计算方法较常规模型的温度场计算方法温度场耦合温度下降，使计算结果更为精确。
实施例作用与效果
根据本实施例提供的油浸式变压器温度场获得方法，将绝缘油振动这一因素耦合进温度场的计算中，消除在计算油浸式变压器温度场时体静止这一不合理假设，使得计算获得的温度场耦合温度下降，给变压器在设计时对于温度场最高温度的评估提供参考。
以上实施例仅用于说明本发明提供的油浸式变压器温度场获得方法的实施方式及运行结果，但本发明并不仅仅限定于在上述实施例中进行，对于其他场景下的油浸式变压器，本发明提供的方法也同样有效。

Claims (2)

1.一种油浸式变压器温度场获得方法,其特征在于，包含如下步骤：
步骤S1，输入油浸式变压器参数，采用计算机自动建立所述油浸式变压器三维模型；
步骤S2，根据所述油浸式变压器三维模型，计算绝缘油振动特性得到绝缘油微团振动速度qs，和所述油浸式变压器的损耗；
步骤S3，根据所述绝缘油振动特性，将所述振动速度qs耦合到温度场计算方法中，得到所述油浸式变压器温度场的表面散热系数，
其中，步骤S3具体包括如下步骤：
将所述振动速度qs耦合到温度场计算方法中，根据速度叠加公式：
Figure FDA0002333232040000011
所述油浸式变压器温度场的表面散热系数hT按照下式进行计算得到：
Figure FDA0002333232040000012
式中，kf为绝缘油导热系数；Pr为普朗特数；L为特征长度；v为运动粘度；qt和qs为流过变压器表面的绝缘油微团浮生力流速和振动速度；C为两个速度的夹角余弦；kp、m、n为常数；
根据φ＝AhTΔT，从而计算得到热流量φ，其中△T为接触面两边物质的温度差，A为传热面积。
2.根据权利要求1所述的油浸式变压器温度场获得方法，其特征在于，其中所述步骤S2包括如下步骤：
步骤S2.1，根据所述油浸式变压器三维模型，计算所述油浸式变压器的电磁性能；
步骤S2.2，根据所述油浸式变压器的电磁性能，计算所述油浸式变压器的损耗；
步骤S2.3，根据所述油浸式变压器的电磁性能，计算所述绝缘油振动特性得到流过所述油浸式变压器表面的绝缘油微团振动速度qs。
CN201911363947.8A 2019-12-24 2019-12-24 一种油浸式变压器温度场获得方法 Active CN113032948B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911363947.8A CN113032948B (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种油浸式变压器温度场获得方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911363947.8A CN113032948B (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种油浸式变压器温度场获得方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113032948A CN113032948A (zh) 2021-06-25
CN113032948B true CN113032948B (zh) 2022-04-12

Family

ID=76458666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911363947.8A Active CN113032948B (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种油浸式变压器温度场获得方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113032948B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104036125A (zh) * 2014-05-30 2014-09-10 河北省电力建设调整试验所 一种油浸式变压器内部温度场的精确计算方法
CN104483128A (zh) * 2014-12-03 2015-04-01 陕西科技大学 基于动静压支承的烘缸轴系性能监测系统及故障提取方法
CN105844069A (zh) * 2016-06-21 2016-08-10 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种油浸式变压器温度场计算方法及装置
CN106202736A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 华北电力大学（保定） 一种换流变压器电磁场‑流体‑温度场耦合计算方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104036125A (zh) * 2014-05-30 2014-09-10 河北省电力建设调整试验所 一种油浸式变压器内部温度场的精确计算方法
CN104483128A (zh) * 2014-12-03 2015-04-01 陕西科技大学 基于动静压支承的烘缸轴系性能监测系统及故障提取方法
CN105844069A (zh) * 2016-06-21 2016-08-10 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种油浸式变压器温度场计算方法及装置
CN106202736A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 华北电力大学（保定） 一种换流变压器电磁场‑流体‑温度场耦合计算方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
油浸式电力变压器温度场分布的计算分析;刘国坚等;《科学技术与工程》;20151118(第32期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113032948A (zh) 2021-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109086514B (zh) 一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法
WO2019174462A1 (zh) 基于插值法的电容式电压互感器谐波电压精准测量方法
CN104036125A (zh) 一种油浸式变压器内部温度场的精确计算方法
Wu An approach combining body-fitted grid generation and conjugate gradient methods for shape design in heat conduction problems
CN110412462A (zh) 一种航空用永磁同步电动机瞬态温度预测方法
CN108896209B (zh) 一种油浸式变压器热点温度监测方法
CN110096784B (zh) 一种具有轴向压差的径向滑动轴承的快速计算与设计方法
CN109061403B (zh) 一种确定油浸式变压器热特性参数的方法
CN104236754A (zh) 基于箱壁温度的油浸式变压器绕组热点温度监测方法
CN113032948B (zh) 一种油浸式变压器温度场获得方法
CN106777534A (zh) 一种基于有限元理论的变压器绕组振动传递特性监测方法
Li et al. Evaluation and analysis of novel flux‐adjustable permanent magnet eddy current couplings with multiple rotors
CN110795849B (zh) 一种永磁涡流联轴器电磁转矩三维解析计算方法
JP2020506277A (ja) 低誘電率を有するポリマー及びポリマーの誘電率を低下させるための分子構造設計法
CN110688804B (zh) 充油电机损耗多元抑制方法
CN113255172B (zh) 一种反复短时短路工况下的绕组实时温升计算方法
CN114330164A (zh) 高压交流电缆水平顶管载流量快速计算方法
CN114547939A (zh) 一种兆瓦级高速永磁电机温升计算方法
Zhang et al. 2-D coupled fluid-thermal analysis of oil-immersed power transformers based on finite element method
Huang et al. Digital twin modeling and temperature field analysis of transformer windings
CN106528999B (zh) 基于有限公式改进数学模型的电机温度场迭代计算方法
CN113094922A (zh) 基于电磁-热-流耦合的电缆中间接头表面传热系数计算方法
CN107330207B (zh) 一种多重因素耦合试验修正的滑动轴承流量参数计算方法
Ai et al. The whole field temperature rise calculation of oil-immersed power transformer based on thermal network method
Zhang et al. Mechanical–thermal sequential coupling simulation for predicting the temperature distribution of seal rings–Part I

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant