CN114659653B - 一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法 - Google Patents

一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114659653B
CN114659653B CN202210541268.0A CN202210541268A CN114659653B CN 114659653 B CN114659653 B CN 114659653B CN 202210541268 A CN202210541268 A CN 202210541268A CN 114659653 B CN114659653 B CN 114659653B
Authority
CN
China
Prior art keywords
low
winding
voltage side
voltage
temperature
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
CN202210541268.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114659653A (zh
Inventor
吕博
张欣
刘帅
高健
张晓东
马晓婷
董超
刘洋
李伟
章海庭
马云飞
孙丽
曲通
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.)
Baoding Electric Power Vocational And Technical College
Shenyang Zhongke Ruida Technology Co ltd
Original Assignee
Baoding Electric Power Vocational And Technical College
Shenyang Zhongke Ruida Technology Co ltd
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 Baoding Electric Power Vocational And Technical College, Shenyang Zhongke Ruida Technology Co ltd filed Critical Baoding Electric Power Vocational And Technical College
Priority to CN202210541268.0A priority Critical patent/CN114659653B/zh
Publication of CN114659653A publication Critical patent/CN114659653A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114659653B publication Critical patent/CN114659653B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法，属于环保节能领域。本方法先对电路进行简化和等效处理，之后通过公式计算得到低压侧绕组和高压侧绕组，然后通过金属材料电阻与温度关系公式计算出各绕组的平均温度，为低频加热装置提供温升反馈，从而实现变压器绕组干燥程度的精确控制，解决了现有技术中存在的无法精确测温，不能实现对各绕组温度精确控制的技术问题。

Description

一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法
技术领域
本发明创造属于环保节能领域，具体涉及一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法。
背景技术
变压器作为重要的输变电设备，良好的器身绝缘是保障其安全运行的重要因素。变压器器身主要由变压器绕组线圈、铁心、绝缘材料及夹件组装而成。其绝缘材料分布在铁心及线圈上，用于提升变压器的绝缘水平，提高绝缘耐压及抗电击穿能力。变压器器身通用结构及使用绝缘材料分布如下：铁芯在最内层，低压绕组经绝缘纸板的隔离均匀围绕在铁芯周围。
目前低频加热干燥方法是对变压器器身加热干燥最有效的工艺方法。其采用低压侧绕组短路，高压侧通电使绕组加热，从内向外散热的干燥方式，有效地避免了绝干层的出现，保证了干燥效果，使热效率大大提高，有效缩短了处理时长。
而传统的低频短路干燥工艺，由于高压和低压绕组导线采用的线径不同，高压绕组和低压绕组阻值不同，加热温升也不同，而目前变压器的结构，通常不会为器身提供预留测温通道或预埋测温光纤，故器身干燥工艺的温度测量主要通过外接的热电偶或电阻法的方式完成。热电偶法是将热电偶插入到变压器绝缘油中测量测试点的温升进而推算绕组的温升，由于测试点的选择差异，并不能真实测量绕组的温升；而电阻法也是通过作图法和回归分析法来推算得出瞬时电阻值，从而计算出绕组的温升。这两种测量温升的方法均依靠经验公式方式进行推算，需要较长时间的拟合过程，测量结果均存在一定的误差。因此无法实现对各绕组温度的精确控制，可能存在低温绕组干燥程度不足，高温绕组干燥过度情况，这样会损害绝缘材料寿命，干燥效果仍需提升。
发明内容
为了解决上述问题，本发明创造提供了一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法，依托低频加热工况，对变压器绕组低频加热的温升效果，通过特定的测量和运算，可对变压器高低压侧绕组阻值进行精确的计算，从而准确得到各绕组的精确温升，实现低频加热对变压器干燥效果的精准控制。
为实现上述目的，本发明创造提供如下技术方案：
一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法，
步骤1）、初始状态：不改变低压绕组短路，在高压侧绕组加入低频交流电压，将变压器漏电抗合理忽略后，测量变压器高压侧的输入电压和输入电流之间的相位差φ；
测量相位差φ的具体方法为：对于输入电流：通过电流传感器进行测量，该传感器布置在低频加热装置与变压器高压侧绕组的连接回路上；输入电压：低频加热装置为电压源电路，所施加的输入电压为装置自身提供，当低频加热装置对变压器高压侧绕组施加低频电压后，低频加热装置记录的电压和电流传感器采集的电流实时值，进行相位比对，计算得到相位差φ；
步骤2）、高压侧绕组加入直流电压Ud，稳态后因低压侧绕组的电感特性，将低压侧绕组视为断路，测量得到高压侧直流电流Id值，计算得到高压侧绕组R1；
步骤3）、根据步骤1）中的相位差φ，可得到：
Figure 728785DEST_PATH_IMAGE001
（1）
其中：φ由步骤1）测得；f为输入交流电压的频率；L1为高压侧绕组感抗；L2为低压侧绕组感抗；Lk为变压器绕组等效到高压侧的漏电感，R1为高压侧绕组阻值，R1由步骤2）计算获得，R2为低压侧绕组，Rk为变压器绕组等效电阻折算到高压侧阻值，ω为角频率，X k为变压器绕组等效漏电抗折算到高压侧漏电抗，K代表的是变压器高低压绕组变比；
通过公式（1），计算得到低压侧绕组R2；
步骤4）、利用低频加热装置对变压器绕组加热，绕组温度有温升后，绕组电阻值随温度上升而增加，随温度降低而减少；因此，再重复步骤1）-3）的计算方法，计算得到温升后的高压侧绕组阻值R1 *和温升后的低压侧绕组阻值R2 *；
根据金属材料电阻与温度关系表达式：
Figure 990002DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中：RT1为在温度T1下的电阻阻值；RT2为在温度T2下的电阻阻值；α为T1温度时的电阻温度系数，表示以T1为基准温度每变化1℃时电阻变化的比率；
通过步骤1）-3）的计算方法，分别得到温升后的高压侧绕组电阻R1*和低压侧绕组电阻R2*，由于高压侧和低压侧绕组的线径、排布位置以及散热条件不同，R1*和R2*表征的温度不同，因此需要将计算得到R1*和R2*分别带入公式2，计算得到高压侧绕组当前温度和低压侧绕组的当前温度。
步骤1）中，所述的低频交流电压为频率值小于0.05Hz的交流电压。
所述的步骤4）中，α具体值由金属材料决定。
本发明创造的有益效果是：
本发明因精确测量各绕组的温升，可有效保证对器身内部干燥效果。
本发明对变压器各绕组的精确测温不需要外部接线方式和改变器身内部生产工艺构造，避免了传统方法的高耗能，处理时间长、不准确的缺点。
附图说明
图1为变压器T型等效电路图。
图2为“一”字型等效电路图。
图3为最终等效电路图。
图4为相位差图。
图5为直流稳态等效电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明创造实施例中的附图，对本发明创造实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，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他实施例，都属于本发明创造保护的范围。
一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法，其步骤包括：
步骤1）、初始状态：不改变低压绕组短路，在高压侧绕组加入低频交流电压，将变压器漏电抗忽略后，测量变压器高压侧的输入电压和输入电流之间的相位差φ；
测量相位差φ的具体方法为：对于输入电流：通过电流传感器进行测量，该传感器布置在低频加热装置与变压器高压侧绕组的连接回路上；输入电压：低频加热装置为电压源电路，所施加的输入电压为装置自身提供，当低频加热装置对变压器高压侧绕组施加低频电压后，低频加热装置记录的电压和电流传感器采集的电流实时值，进行相位比对，计算得到相位差φ。具体的，初始状态时不改变低压绕组短路，在高压侧绕组加入频率值小于0.05Hz交流电压，变压器可等效为如图1的T型等效电路，图中，因I1>>I0，为了简单，可以忽略I0，表现在T型等效电路上，因Zm>>Z2，Zm=Rm+jXm，可认为Zm无限大而断开，于是等效电路变成了“一”字型简化等效电路如图2所示，进而等效为如图3电路，可通过测量得出该等效电路输入电压和输入电流之间的相位差φ如图4所示。
其中I1为高压侧绕组电流，I2为低压侧绕组电流，R1为高压侧绕组阻值，R2为低压侧绕组，Rm为激磁电阻，RK为变压器绕组等效电阻折算到高压侧阻值，jX1为变压器绕组高压侧漏电抗，jX2为变压器绕组高压侧漏电抗，jXk为等效漏电抗；I0为激磁电流，Zm为激磁阻抗；Z2为低压侧阻抗；Xm为激磁电抗。
步骤2）、高压侧绕组加入直流电压Ud，稳态后因低压侧绕组的电感特性，将低压侧绕组视为断路，如图5，测量得到高压侧直流电流Id值，计算得到高压侧绕组R1。
步骤3）、根据步骤1）中的相位差φ，如图4可列如下式：
Figure 658881DEST_PATH_IMAGE001
（1）
其中：φ由步骤1）测得；f为输入交流电压的频率；L1为高压侧绕组感抗；L2为低压侧绕组感抗；Lk为变压器绕组等效到高压侧的漏电感，R1为高压侧绕组阻值，R2为低压侧绕组由步骤2）计算获得，ω为角频率，X k为变压器绕组等效到高压侧的漏电抗，K代表的是变压器高低压绕组变比；
通过公式（1），计算得到低压侧绕组R2。综上，可得到初始状态高、低压侧绕组阻值。
步骤4）、利用低频加热装置对变压器绕组加热，绕组温度有温升后，绕组电阻值随温度上升而增加，随温度降低而减少；具体根据公式2）计算得到实际变化值。因此，再重复步骤1）-3）的计算方法，计算得到温升后的高压侧绕组阻值R1 *和温升后的低压侧绕组阻值R2 *；
根据变压器绕组的金属材料电阻与温度关系表达式：
Figure 652245DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中：RT1为在温度T1下的电阻阻值；RT2为在温度T2下的电阻阻值；α为T1温度时的电阻温度系数，表示以T1为基准温度每变化1℃时电阻变化的比率，可依不同的金属材料取不同的值；
由于公式（2）中是一个通用的公式，其中的RT1 和RT2并不是实际指代变压器绕组的高压侧绕组和低压侧绕组，而是泛指金属电阻的升温后阻值变化具体计算公式，此公式的目的是可以通过电阻阻值反计算温度值。所以通过步骤1）-3）的计算方法，分别得到温升后的高压侧绕组电阻R1*和低压侧绕组电阻R2*，由于高压侧和低压侧绕组的线径、排布位置以及散热条件不同，R1*和R2*表征的温度不同，因此需要将计算得到R1*和R2*分别带入公式2，计算得到高压侧绕组当前温度和低压侧绕组的当前温度。

Claims (3)

1.一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1）、初始状态：不改变低压绕组短路接线方式，从高压侧绕组施加低频交流电压，将变压器漏电抗忽略后，测量变压器高压侧的输入电压和输入电流之间的相位差φ；
测量相位差φ的具体方法为：对于输入电流：通过电流传感器进行测量，该传感器布置在低频加热装置与变压器高压侧绕组的连接回路上；输入电压：低频加热装置为电压源电路，所施加的输入电压为装置自身提供，当低频加热装置对变压器高压侧绕组施加低频电压后，低频加热装置记录的电压和电流传感器采集的电流实时值，进行相位比对，计算得到相位差φ；
步骤2）、高压侧绕组加入直流电压Ud，稳态后因低压侧绕组的电感特性，将低压侧绕组视为断路，测量得到高压侧直流电流Id值，计算得到高压侧绕组R1；
步骤3）、根据步骤1）中的相位差φ，可得到：
Figure 699104DEST_PATH_IMAGE001
（1）
其中：φ由步骤1）测得；f为输入交流电压的频率；L1为高压侧绕组感抗；L2为低压侧绕组感抗；Lk为变压器绕组等效到高压侧的漏电感，R1为高压侧绕组阻值，R1由步骤2）计算获得，R2为低压侧绕组，Rk为变压器绕组等效电阻折算到高压侧阻值，ω为角频率，X k为变压器绕组等效漏电抗折算到高压侧漏电抗，K代表的是变压器高低压绕组变比；
通过公式（1），计算得到低压侧绕组R2；
步骤4）、利用低频加热装置对变压器绕组加热，绕组温度有温升后，绕组电阻值随温度上升而增加，随温度降低而减少；因此，再重复步骤1）-3）的计算方法，计算得到温升后的高压侧绕组阻值R1 *和温升后的低压侧绕组阻值R2 *；
根据变压器绕组的金属材料电阻与温度关系表达式：
Figure 583883DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中：RT1为在温度T1下的电阻阻值；RT2为在温度T2下的电阻阻值；α为T1温度时的电阻温度系数，表示以T1为基准温度每变化1℃时电阻变化的比率；
通过步骤1）-3）的计算方法，分别得到温升后的高压侧绕组电阻R1*和低压侧绕组电阻R2*，由于高压侧和低压侧绕组的线径、排布位置以及散热条件不同，R1*和R2*表征的温度不同，因此需要将计算得到R1*和R2*分别带入公式2，计算得到高压侧绕组当前温度和低压侧绕组的当前温度。
2.根据权利要求1所述 一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法，其特征在于：步骤1）中，所述的低频交流电压为频率值小于0.05Hz的交流电压。
3.根据权利要求1所述 一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法，其特征在于：所述的步骤4）中，α具体值由金属材料决定。
CN202210541268.0A 2022-05-19 2022-05-19 一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法 Active CN114659653B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210541268.0A CN114659653B (zh) 2022-05-19 2022-05-19 一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210541268.0A CN114659653B (zh) 2022-05-19 2022-05-19 一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114659653A CN114659653A (zh) 2022-06-24
CN114659653B true CN114659653B (zh) 2022-08-02

Family

ID=82037182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210541268.0A Active CN114659653B (zh) 2022-05-19 2022-05-19 一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114659653B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0275518U (zh) * 1988-11-29 1990-06-08
RU2008137994A (ru) * 2008-09-23 2010-03-27 Закрытое акционерное общество "Корпоративный институт электротехнического приборостоения "Энергомера" (RU) Способ корректировки результатов измерений электроэнергетических величин
CN104483041A (zh) * 2014-12-25 2015-04-01 珠海格力电器股份有限公司 一种线圈绕组的温升测量方法及装置
CN107907831A (zh) * 2017-12-22 2018-04-13 深圳和而泰数据资源与云技术有限公司 绕组温度检测电路、温度检测控制系统及温度检测仪
CN109075736A (zh) * 2016-05-18 2018-12-21 三菱电机株式会社 电动机的控制系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6317619B2 (ja) * 2014-01-15 2018-04-25 トクデン株式会社 誘導発熱ローラ装置
JP6550793B2 (ja) * 2015-02-27 2019-07-31 株式会社ジェイテクト 温度検出装置及び回転角検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0275518U (zh) * 1988-11-29 1990-06-08
RU2008137994A (ru) * 2008-09-23 2010-03-27 Закрытое акционерное общество "Корпоративный институт электротехнического приборостоения "Энергомера" (RU) Способ корректировки результатов измерений электроэнергетических величин
CN104483041A (zh) * 2014-12-25 2015-04-01 珠海格力电器股份有限公司 一种线圈绕组的温升测量方法及装置
CN109075736A (zh) * 2016-05-18 2018-12-21 三菱电机株式会社 电动机的控制系统
CN107907831A (zh) * 2017-12-22 2018-04-13 深圳和而泰数据资源与云技术有限公司 绕组温度检测电路、温度检测控制系统及温度检测仪

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于3次谐波的配电变压器阻抗在线监测方法研究;汪清等;《变压器》;20200925(第09期);正文第60-65页 *
基于三维涡流场模型的变压器结构件损耗计算;周壮广等;《电力学报》;20200425(第02期);正文第73-80页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114659653A (zh) 2022-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102868264B (zh) 定子绕组热沉浸加热系统及工艺
CN106024308A (zh) 低频电流短路法加热超高压变压器油的施工方法
CN112115628A (zh) 基于油浸式变压器温度场分布计算的热点温度检测方法
CN103558458A (zh) 一种电缆的绝缘特性优劣的判断方法
KR101123229B1 (ko) 변압기 권선 제조 방법과 변압기 권선 내의 절연 물질 상에 접착제를 경화시키는 방법
CN109596893A (zh) 一种高频变压器线圈匝数测试方法
CN109901037A (zh) 基于材料绝缘寿命的高频变压器出厂绝缘试验电压测定方法
CN114659653B (zh) 一种低频加热用相位差法计算绕阻值精确获取温升的方法
Jing et al. Research and analysis of power transformer remaining life prediction based on digital twin technology
CN105572547B (zh) 干式空心电抗器自发热老化试验方法及其试验电路
CN103063963B (zh) 一种变压器容量测试方法
CN107861012A (zh) 一种大型变压器的通流装置
CN114993499A (zh) 低频加热领域一阶电路零状态响应计算绕组值精确获取温升的方法
CN208258125U (zh) 一种悬链管路加热保温装置
CN203910521U (zh) 大型电抗器现场直流加热装置
Kalra et al. Measuring the Q-factor of IPT Magnetic Couplers
CN207114319U (zh) 一种电线抗老化拉伸测试装置
KR102215441B1 (ko) 단열재 측정장치 및 단열재 측정방법
CN109950037B (zh) 配电变压器器身干燥处理变流电源装置及处理方法
CN115219782A (zh) 一种考虑涡流损耗功率频率特性的修正方法及电子设备
CN109375101A (zh) 测量定子铁芯铁损的方法及设备
CN214250510U (zh) 一种用于加热变压器或电抗器的系统
SU1728809A1 (ru) Способ определени состо ни изол ции энергетических блоков с вод ным охлаждением обмоток статора
CN206515417U (zh) 基于交流低频加热的三相配电变压器温升试验系统
JP2011526407A (ja) 直流電磁加熱素子

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