[发明专利]一种确定油浸式变压器热特性参数的方法

权利要求书

1.一种确定油浸式变压器热特性参数的方法，其特征在于，包括确定油指数和确定绕组指数；

所述确定油指数的方法为：

(1)令所述油浸式变压器顶层油温升ΔT_top计算模型为：

式中，ΔT_top,R为额定负载下顶层油温升；R为额定负载下负载损耗与空载损耗之比；n为油指数，用来描述顶层油温升随负载的变化趋势；I_pu为负载系数，T_top为顶层油温，T_amb为环境温度；

(2)利用双对数线性回归模型对油指数n进行回归估计，如下：

式中，令

利用最小二乘法辨识参数n，即：

式中，j为样本个数，i为标号；X_i表示第i个的计算值，Y_i表示第i个的计算值；为经过最小二乘法辨识计算后得到的油指数；

所述确定绕组指数的方法为：

(1)令所述油浸式变压器绕组的平均温度梯度g计算模型为：

式中，g_r为额定负载下绕组平均温度梯度；m为绕组指数，用来描述绕组平均温度梯度随负载的变化趋势；I_pu为负载系数，T_w为绕组平均温度，T_top为顶层油温，T_bom为底层油温；

(2)利用双对数线性回归模型对绕组指数m进行回归估计，方法与确定油指数的方法中第(2)步相同；

上述方法中，所述顶层油温T_top，绕组平均温度T_w和底层油温T_bom的求取方法，包括

步骤1：获取所述油浸式变压器结构及物性参数，包括冷热芯高位差Δh、绕组高度h_w、散热器高度h_r、绕组竖直油道热工水力直径D_w、散热器油道热工水力直径D_r、油比热容c_oil、空气比热容c_air，油密度ρ_oil、空气密度ρ_air、油热膨胀系数β_oil、绕组沿程阻力系数f_w、散热器沿程阻力系数f_r、散热器总传热系数U、绕组表面传热系数u_w、绕组区域流通面积A_w、散热器流通面积A_r、散热器有效散热面积A_R，绕组与油流圆周方向接触表面积A_s、温差指数λ、环境温度T_amb；

步骤2：联立以下公式及条件，利用Newton-Raphson法迭代求解绕组区域油流体积流量G_w、散热器油流体积流量G_r、顶层油温T_top、底层油温T_bom和绕组平均温度T_w；所述油浸式变压器内部为单循环，G_w＝G_r；

1)稳态条件下绕组竖直油道内的热浮升力与流体阻力达到平衡，如下：

式中，g_a为重力加速度，S为冷却循环面积，

S＝Δh(T_top-T_bom)+h_r[T_top-T_bom-ΔT_lm-0.5(T_top-T_amb)]，

其中，ΔT_lm为散热器中油流与外界空气的对数平均温差，

2)稳态时绕组产生负载损耗Q_w等于其周围油流吸收的热量，即

Q_w＝ρ_oilc_oilG_w(T_top-T_bom)；

3)绕组周围油流吸收的热量等于线圈沿其表面向外对流扩散的热量，即

4)油循环达到最终稳态，散热器中油相对空气温升为

T_oil-T_air＝Ce^-λh，

式中，T_oil、T_air分别为沿散热器高度方向h的油流温度及空气温度；C为底部油温和环境温度的差值；

绕组负载损耗Q_w产生的热量将通过油流全部传输至外界空气，即

Q_w＝UA_R(T_oil-T_air)＝UA_RCe^-λh；

其中，Q_w,R为所述油浸式变压器的额定负载损耗；

5)选定标准大气压下油浸式变压器运行时的环境温度作为参考温度。