一种变压器绝缘寿命损耗的计算方法与流程

本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种变压器绝缘寿命损耗的计算方法。

背景技术：

大型电力变压器是电力系统中的主要设备，也是变电站的核心设备，担负着系统电能传递的重要任务，它的运行状况直接关系到系统的安全运行，因此，变压器的寿命成为电力系统能否长期稳定运行的关键。

变压器可靠运行的寿命是由其绝缘结构的状态决定的，而变压器的主要绝缘结构是油纸复合绝缘，这种历史悠久并被证明非常适合高压电力设备的绝缘，由于受到各种外界作用的影响，如变压器运行时所带负荷、温度等，绝缘纸和绝缘油均会随着时间而逐渐老化。由于变压器可以定期进行滤油、换油等操作，所以绝缘油的老化对于变压器的寿命的影响不大。而对于绝缘纸，在老化过程中，其电气强度和机械强度均会降低且绝缘纸是无法更换的，而以机械强度的下降尤为明显。另外，大量研究发现大多数变压器由于其绝缘老化而退出运行的根本原因就在于绝缘纸的机械强度下降而无法支撑足够的绝缘。因此，需要一种方法来确定绝缘纸的老化程度，可以实现对变压器实时绝缘状态的评估以及对电力变压器剩余运行寿命的预测。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种变压器绝缘寿命损耗的计算方法，可以对变压器的剩余寿命进行准确预测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种变压器绝缘寿命损耗的计算方法，包括以下步骤：

a、对变压器绝缘寿命老化因子fins进行修正：

其中，θhst为热点温度，单位为℃，k为玻尔兹曼常数，k＝8.617×10^-5，f为变压器实时运行负载系数，h为修正权重系数，取1.2，c为运行环境负载系数修正因子，取0.42；

b、计算变压器的绝缘寿命损耗ti：

其中，δti为时间间隔，fins，i为时间间隔δti下对应的绝缘寿命老化因子，k11和k12为修正系数，

当0≤t≤5a时，k11＝1；当5a＜t≤10a时，k11＝1.01；当10a＜t≤20a时，k11＝1.02；当20a＜t≤30a时，k11＝1.05；当t＞30a时，k11＝1.09；t为设备投运时间，a为时间单位年；

当0＜v≤10时，k12＝1；当10＜v≤20时，k12＝1.01；当20＜v≤30时，k12＝1.02；当v＞30时，k12＝1.03；v为微水含量，单位为mg/l。

本发明的有益效果是：通过监测变压器运行状态的关键数据，能够准确计算绝缘寿命损耗，进而预测变压器的剩余寿命和总体运行状况；及时帮助运维人员做出准确高效的决策，帮助客户有计划的安排产品维护，准确提供需要更换的数量，减少产品的库存；及时判断有效消除隐患，减少停机时间确保电力供应。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为修正后和修正前三分钟内变压器寿命的损耗图；

图2为修正后和修正前变压器寿命的数据对照表。

具体实施方式

本发明提供了一种变压器绝缘寿命损耗的计算方法，包括以下步骤。

a、iec60076-7导则中给出热点温度寿命计算公式：θhst＝θa+δθt0+δθw。其中，θhst为热点温度；θa为环境温度；δθt0为顶层油温升；δθw为热点温度相对于顶层油温的温度差。

ieeestdc57.91-1995导则给出了在额定负载和参考温度下的变压器绝缘寿命老化因子的定义由于阿伦尼乌斯模型适用于温度变化范围不大的情况，若温度范围变化较大，则此模型会产生误差，需要对fins进行修正。修正后的公式：

其中，θhst为热点温度，单位为℃，k为玻尔兹曼常数，k＝8.617×10^-5，f为变压器实时运行负载系数，h为修正权重系数，取1.2，c为运行环境负载系数修正因子，取0.42。

b、通过n个δti(n个δti时间之和即本次计算寿命损耗的采样时间，如3分钟)下绝缘寿命老化因子的累加，计算变压器的绝缘寿命损耗ti：

其中，δti为时间间隔(如可以是30秒钟，也可以是其他时间)，fins，i为时间间隔δti下对应的绝缘寿命老化因子，k11和k12为修正系数。

当0≤t≤5a时，k11＝1；当5a＜t≤10a时，k11＝1.01；当10a＜t≤20a时，k11＝1.02；当20a＜t≤30a时，k11＝1.05；当t＞30a时，k11＝1.09；t为设备投运时间，a为时间单位年。

当0＜v≤10时，k12＝1；当10＜v≤20时，k12＝1.01；当20＜v≤30时，k12＝1.02；当v＞30时，k12＝1.03；v为微水含量，单位为mg/l。

c、根据tb＝ta-ti计算当前变压器剩余寿命tb。其中，ta为变压器当前预期的绝缘寿命(即变压器的预期寿命减去已运行时间，变压器的一般预期寿命是30年)，ti为变压器的绝缘寿命损耗。

参见附图1和2，图1中虚线为修正后的损耗曲线，实线为修正前的损耗曲线，点线为真实的寿命损耗，真实的寿命损耗是经过变压器实际运行测量的数据。由此可见，本发明的方法可以对变压器绝缘寿命损耗以及剩余寿命进行有效预测。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。