基于热电类比的变压器绕组热点温度计算仿真模型.pdfVIP

重庆市电机工程学会2010 年学术会议论文 基于热 类比的变压器绕组热点温度计算仿真模型 李孟励，陈伟根，彭姝迪，梁亚峰 (重庆大学 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 400030 摘要： 力变压器是电网中最重要和最关键的设备之一。 《油浸式 力变压器负载导则》推荐了变压器绕 变压器运行时，内部温度分布不均匀。变压器绕组最热 组热点温度计算的经验模型[7]，该模型假设绕组 区域达到的温 即绕组热点温 ，是影响变压器负载能 温 沿高 线性增加，并与同样线性增加的油温 力和绕组绝缘寿命的重要因素，也是变压器绕组设计优 平行，给出了变压器顶层油温和绕组热点温 的 劣的一个重要指标。因此监测变压器绕组热点温 对估 计算公式；另外，Swift 首先提出通过传热理论、 计变压器寿命、确保电力系统安全可靠运行有着重要的 热 类比方法建立变压器顶层油温计算模型 意义。目前，变压器绕组热点温 可以通过直接测量法 [8,9]，并定义了集总热容和 线性热阻的概念， 和间接计算法来获得。但直接测量法对变压器绝缘结构 得到了计算变压器顶层油温的微分方程。Susa、 设计要求较高，容易影响变压器正常运行，适用范围不 Lehtonen 等学者考虑了油粘度、损耗随温 的变 广。因此论文在传统热理论基础上，结合热 类比方法 化，利用热 类比方法提出基于顶层油温的变压 和IEEE 推荐的热点温升模型提出一种预测变压器绕组热 器绕组热点温度计算模型[10- 14] ，模型结果与实 点温 的仿真模型。该模型计算过程简单，需要参量较 测值相比，取得了较好的结果。 少，采用Runge-Kutta 方法求解该模型可以得到变压器实 论文在热 类比模型基础上，提出一种仿真 时的顶层油温和绕组的热点温 ，并与 100kVA/5kV 热模型，利用 Runge-Kutta 方法计算变压器实时 （ONAN ）试验变压器的实测温度数据进行对比，仿真结 的顶层油温和变压器绕组热点温 。该模型的有 果与实测数据显示出较好的一致性。 效性通过与实验室 100kVA/5kV 试验变压器的温 升试验数据对比验证，结果显示出较好的一致 关键词：变压器；热点温度；仿真模型；热 类比 性。 1 引言 2 基于热 类比的变压器热模型 力变压器是电网中最重要和最关键的设 变压器绕组热点温 是绕组最热区域内达 备之一，保障 力变压器运行的可靠性对整个 到的温 ，是变压器负载最关键的限制因素。建 网的安全可靠运行具有重要意义。大部分变压器 立在热 类比和传热理论基础上的变压器热模 的寿命终结是因为其丧失了应有的绝缘能力，而 型可以计算出变压器顶层油温和绕组热点温 。 影响绝缘能力的主要因素之一是变压器运行时 绕组的温 。变压器绕组最热区域达到的温 即 2.1 顶层油温模型 绕组热点温 ，是影响变压器负载能力和绕组绝 IEEE Std C57.91 标准提出变压器顶层油温 缘寿命的重要因素，也是变压器绕组设计优劣的 [15] 指数模型 ，根据其指数方程推出其微分方程如 一个重要指标。热点温 过高，会加速绝缘老化， 下： 缩短变压器寿命；热点温 过低，则变压器的能