一种变压器绕组热点温度预测方法和系统与流程

1.本发明涉及变压器绕组技术领域，尤其涉及一种变压器绕组热点温度预测方法和系统。


背景技术：

2.绕组是变压器的核心部件之一，变压器在运行过程中会产生热量，热量的产生会使得变压器周围组部件温度升高，同时，绕组也会因此受热导致温度升高，尤其在变压器发生故障时绕组温度会急剧上升，但如果变压器在运行过程中出现不易被发现的潜伏性负载时，变压器不能立即停电检修。因此，为了更好地监测变压器与绕组的健康状态，需要实时跟踪变压器绕组热点温度，以判断变压器绝缘寿命，为下一步变压器的检修工作做判断依据。
3.绕组热点温度受安装地点、温度的高低、变压器的冷却类型以及故障类型影响，然而，现有技术存在的绕组热点温度预测方法中，仅考虑变压器本身的影响因素，并未全面地考虑到上述影响绕组热点温度因素的情况，导致现有的绕组热点温度预测方法对于绕组热点温度的预测并不准确，因此，使得无法通过绕组热点温度的预测准确地判断变压器绝缘寿命，对变压器的检修工作无法提供准确地数据依据。
4.为此，提供了一种变压器绕组热点温度预测方法和系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种变压器绕组热点温度预测方法和系统，基于影响因子系数改进绕组热点温度模型一，并建立绕组热点温度模型二，使得所述绕组热点温度模型二能够基于影响因子系数的分析，提高绕组热点温度预测的准确性以及提高变压器绝缘寿命预测的准确性，解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.本发明提供一种变压器绕组热点温度预测方法，包括以下步骤：基于变压器输入负载率和环境温度，建立绕组热点温度模型一，并根据所述绕组热点温度模型一得出绕组热点温度；
8.基于影响因子系数改进所述绕组热点温度模型一，并建立绕组热点温度模型二；
9.基于变压器绝缘纸性能参数，建立变压器累积寿命损失预测模型。
10.优选的，所述绕组热点温度模型一包括：建立油箱顶层油温与环境温度的差值方程式；建立热点温度与油箱顶层油温的差值方程式；建立绕组热点温度方程式。
11.优选的，令变压器输入负载率为n，环境温度为t1，变压器类型参数分别为c1、c2、c3，则所述油箱顶层油温与环境温度的差值方程式如下：
[0012][0013]
式中，n为负载率，k为额定负载下铜损和铁损的比值，δtp为额定损耗下油箱内顶
层油温对环境温度的温升，t
l1
为油箱内顶层油温，m1为顶层油指数。
[0014]
优选的，令所述热点温度与油箱顶层油温的差值方程式为δt
l2
，δt
l21
为热点温度与油温之差，δt
l22
为油箱顶层与油温之差，则有δt
l2
＝δt
l21-δt
l22
，δt
l2
、δt
l21
和δt
l22
的方程式分别如下：
[0015][0016][0017]
δt
l2
＝δt
l21-δt
l22
；
[0018]
式中，m2为绕组指数，δt
l21
为热点温度与油温之差，δt
l22
为油箱顶层与油温之差，δti为额定电流下热点温度对油箱顶层油温的温升，τr为绕组时间常数。
[0019]
优选的，令所述绕组热点温度模型一为tr，则有如下方程式：
[0020]
tr＝t1+δt
l1
+δt
l2
；
[0021]
式中，所述绕组热点温度模型一tr为环境温度t1、油箱顶层油温与环境温度的差值方程式δt
l1
、热点温度与油箱顶层油温的差值方程式δt
l2
之和。
[0022]
优选的，所述影响因子系数包括：安装地点影响因子系数；温度影响因子系数；变压器冷却类型影响因子系数；故障类型影响因子系数。
[0023]
优选的，包括以下步骤：令所述安装地点影响因子系数为h1，则安装地点分别为室内和室外；
[0024]
令所述温度影响因子系数为h2，则分别存在温度在0℃以下时的情况、温度在0～35℃时的情况以及温度在35℃以上时的情况；
[0025]
令所述变压器冷却类型影响因子系数为h3，则分别存在强迫油循环的冷却类型、油浸自冷的冷却类型以及油浸风冷的冷却类型；
[0026]
令所述故障类型影响因子系数为h4，则分别存在无故障、过热、局部放电、低能放电以及电弧放电的故障类型。
[0027]
优选的，基于影响因子系数改进的绕组热点温度模型一，得到所述绕组热点温度模型二为：
[0028]
优选的，令绕组热点温度在110℃下持续运行的寿命时长作为变压器出厂的标准寿命，令所述变压器绝缘纸性能参数为u，相对老化速率为v，则有相对老化速率方程式为：
[0029][0030]
令累积等效寿命损失l为一段时间t内相对老化速率的积分，则所述变压器累积寿命损失预测模型为：
[0031][0032]
本发明提供一种变压器绕组热点温度预测系统，包括：第一单元，基于变压器输入负载率和环境温度，建立绕组热点温度模型一，并根据所述绕组热点温度模型一得出绕组热点温度；第二单元，基于影响因子系数改进所述绕组热点温度模型一，并建立绕组热点温
度模型二；第三单元，基于变压器绝缘纸性能参数，建立变压器累积寿命损失预测模型。
[0033]
本发明的有益效果为：
[0034]
1、本发明提供的一种变压器绕组热点温度预测方法和系统，根据变压器输入负载率和环境温度的参数，建立绕组热点温度模型一，并基于影响因子系数改进绕组热点温度模型一，建立绕组热点温度模型二，使得绕组热点温度模型二能够基于影响因子系数的分析，提高绕组热点温度预测的准确性。
[0035]
2、本发明提供的一种变压器绕组热点温度预测方法和系统，由于变压器的绝缘寿命可以依据变压器绝缘纸的寿命做判断，通过将绕组热点温度110℃持续运行的寿命时长作为变压器出厂的标准寿命，建立相对老化速率方程式和变压器累积寿命损失预测模型，在绕组热点温度模型二与变压器累积寿命损失预测模型的分析下，相对于现有技术来说，能够进一步地提高对绕组热点预测的准确度以及变压器绝缘寿命预测的准确度，对变压器的检修工作提供了准确数据。
附图说明
[0036]
图1为本发明的一种变压器绕组热点温度预测方法的示意图；
[0037]
图2为本发明的一种变压器绕组热点温度预测系统的示意图。
[0038]
主要附图标记说明：
[0039]
1-第一单元，2-第二单元，3-第三单元。
具体实施方式
[0040]
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041]
本发明的一种变压器绕组热点温度预测方法，结合图1来说明，包括以下步骤：
[0042]
s1、基于变压器输入负载率和环境温度，建立绕组热点温度模型一，并根据所述绕组热点温度模型一得出绕组热点温度；
[0043]
s2、基于影响因子系数改进所述绕组热点温度模型一，并建立绕组热点温度模型二；
[0044]
s3、基于变压器绝缘纸性能参数，建立变压器累积寿命损失预测模型。
[0045]
绕组热点温度模型一包括：建立油箱顶层油温与环境温度的差值方程式；建立热点温度与油箱顶层油温的差值方程式；建立绕组热点温度方程式。
[0046]
令变压器输入负载率为n，环境温度为t1，变压器类型参数分别为c1、c2、c3，则油箱顶层油温与环境温度的差值方程式如下：
[0047][0048]
式中，n为负载率，k为额定负载下铜损和铁损的比值，δtp为额定损耗下油箱内顶层油温对环境温度的温升，t
l1
为油箱内顶层油温，m1为顶层油指数。
[0049]
令热点温度与油箱顶层油温的差值方程式为δt
l2
，δt
l21
为热点温度与油温之差，
δt
l22
为油箱顶层与油温之差，则有δt
l2
＝δt
l21-δt
l22
，δt
l2
、δt
l21
和δt
l22
的方程式分别如下：
[0050][0051][0052]
δt
l2
＝δt
l21-δt
l22
；
[0053]
式中，m2为绕组指数，δt
l21
为热点温度与油温之差，δt
l22
为油箱顶层与油温之差，δti为额定电流下热点温度对油箱顶层油温的温升，τr为绕组时间常数。
[0054]
令绕组热点温度模型一为tr，则有如下方程式：
[0055]
tr＝t1+δt
l1
+δt
l2
；
[0056]
式中，绕组热点温度模型一tr为环境温度t1、油箱顶层油温与环境温度的差值方程式δt
l1
、热点温度与油箱顶层油温的差值方程式δt
l2
之和。
[0057]
影响因子系数包括：安装地点影响因子系数；温度影响因子系数；变压器冷却类型影响因子系数；故障类型影响因子系数。
[0058]
包括以下步骤：令安装地点影响因子系数为h1，安装地点分别为室内和室外，当安装地点为室内时，h1为1，当安装地点为室外时，h1为1.01；
[0059]
令温度影响因子系数为h2，当温度在0℃以下时，h2为0.8，当温度在0～35℃时，h2为1，当温度在35℃以上时，h2为1.02；
[0060]
令变压器冷却类型影响因子系数为h3，当冷却类型为强迫油循环时，h3为1，当冷却类型为油浸自冷或油浸风冷时，h3为1.02；
[0061]
令故障类型影响因子系数为h4，当故障类型为无故障时，h4为1，当故障类型为过热时，h4为1.5，当故障类型为局部放电时，h4为1.2，当故障类型为低能放电时，h4为1.4，当故障类型为电弧放电时，h4为2.0。
[0062]
基于影响因子系数改进的绕组热点温度模型一，得到绕组热点温度模型二为：
[0063]
为了能全面地预测绕组热点温度，应多方面地考虑影响因子系数，绕组热点温度受到的影响因子包括：安装地点影响因子系数h1；温度影响因子系数h2；变压器冷却类型影响因子系数h3；故障类型影响因子系数h4。
[0064]
其中，安装地点影响因子系数包括：室内和室外，当安装地点为室内时，h1为1，当安装地点为室外时，h1为1.01；
[0065]
温度影响因子系数包括：温度在0℃以下时的情况，温度在0～35℃时的情况以及温度在35℃以上时的情况，其中，当温度在0℃以下时，h2为0.8，当温度在0～35℃时，h2为1，当温度在35℃以上时，h2为1.02；
[0066]
变压器冷却类型影响因子系数包括：强迫油循环，油浸自冷以及油浸风冷，其中，当冷却类型为强迫油循环时，h3为1，当冷却类型为油浸自冷或油浸风冷时，h3为1.02；
[0067]
故障类型影响因子系数包括：无故障、过热、局部放电、低能放电以及电弧放电，其中，当故障类型为无故障时，h4为1，当故障类型为过热时，h4为1.5，当故障类型为局部放电
时，h4为1.2，当故障类型为低能放电时，h4为1.4，当故障类型为电弧放电时，h4为2.0；
[0068]
基于影响因子系数改进绕组热点温度模型一，并建立绕组热点温度模型二，使得绕组热点温度模型二能够基于影响因子系数的分析，提高绕组热点温度预测的准确性。
[0069]
令绕组热点温度在110℃下持续运行的寿命时长作为变压器出厂的标准寿命，令变压器绝缘纸性能参数为u，相对老化速率为v，则有相对老化速率方程式为：
[0070][0071]
令累积等效寿命损失l为一段时间t内相对老化速率的积分，则变压器累积寿命损失预测模型为：
[0072][0073]
变压器绝缘纸性能的损耗会导致变压器老化，因此可依据变压器绝缘纸的寿命判断变压器的绝缘寿命。变压器运行中要产生铁损和铜损，这两部分损耗全部转化为热量，引起各部位温度升高。热量向周围以辐射、传导等方式扩散，使变压器的油受热，并由温度计反映出来。国家规定变压器绕组温升为65k的依据是以a级绝缘为基础的，65℃+40℃＝105℃是变压器绕组的极限温度，在油浸式变压器中，一般采用a级绝缘，a级绝缘的耐热性为105℃，由于环境温度一般低于40℃，变压器绕组的温度一般达不到极限工作温度，即使在短时间内达到105℃，由于时间很短，对绕组的绝缘并没有直接危险。因此，将绕组热点温度110℃持续运行的寿命时长作为变压器出厂的标准寿命，并以此建立相对老化速率方程式和变压器累积寿命损失预测模型，在绕组热点温度模型二与变压器累积寿命损失预测模型的分析下，相对于现有技术来说，能够进一步地提高对绕组热点预测的准确度以及变压器绝缘寿命预测的准确度，对变压器的检修工作提供了准确数据。
[0074]
本发明提供如图2所示的一种系统，包括：第一单元1，基于变压器输入负载率和环境温度，建立绕组热点温度模型一，并根据绕组热点温度模型一得出绕组热点温度；
[0075]
第二单元2，基于影响因子系数改进绕组热点温度模型一，并建立绕组热点温度模型二；
[0076]
第三单元3，基于变压器绝缘纸性能参数，建立变压器累积寿命损失预测模型。
[0077]
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。