[发明专利]变压器用有载分接油开关正常切换过程油流速的计算方法

说明书

一种变压器用有载分接油开关正常切换过程油流速的计算方法，将计算过程分为两个阶段，即电弧作用下气体膨胀过程中流场的油流速计算以及电弧熄灭后两相流过程中流场的油流速计算；首先，根据有载分接油开关切换电流计算电弧能量，利用电弧能量与气体产生关系，计算切换过程中的气体产生速度和气泡最终体积；其次，将气体产生速度设定为初始条件，按照有载分接油开关具体结构设定无滑移边界条件，列写流场方程进而计算油流速；然后，根据电弧发生位置和气体产生体积设定两相流的初始状态，利用水平集方法求解相界面变化并与流场基本方程耦合，形成两相流过程流场方程计算两相流过程中的油流速；本发明方法可以避免有载开关的瓦斯保护因正常切换过程中的油流涌动而误动作。

技术领域

本发明涉及变压器用有载分接油开关瓦斯保护技术领域，具体涉及一种变压器用有载分接油开关正常切换过程油流速的计算方法。

背景技术

变压器用有载分接油开关是用于稳定负载中心电压，联络电网、调整负载潮流和改善无功分配的重要设备，其安全运行直接关系到系统的稳定性。但有载开关作为变压器中唯一在高电压和大电流下快速运行的机械部件，在调压过程中使用频繁，易发生故障，这样将直接影响电力变压器的正常运行。瓦斯保护作为有载分接开关的主保护之一，其整定值根据DL/T540-1994《QJ-25 50 80型气体继电器校验规程》等技术标准设定。由于有关有载开关重瓦斯流速整定值的行业标准出台时间较早，在该标准出台时，国产有载开关普遍只应用于110kV及以下的小容量(50MVA及以下)变压器上，当时提出的有载开关重瓦斯流速1.0m/s的整定值，经过多年实践检验证明是合适的，能够在有载开关发生故障时及时、准确动作以避免故障进一步扩大，有效避免有载开关在正常切换过程中出现重瓦斯误动。

但近年来，随着国民经济和社会飞速发展，变压器单台容量不断增大，有载开关正常切换时，其电弧能量产生内部绝缘油涌动要比低电压、小容量变压器有载开关切换产生涌动大得多。此时，整定值沿用经验值的瓦斯保护可能会因为较大容量的变压器正常切换造成的油流涌动而误动作，根据工程实际运行经验及相关报道记载，已出现多起大容量变压器用有载分接开关瓦斯保护误动的案例。

发明内容

为使瓦斯保护的整定值躲过变压器用有载开关正常切换下的油流速，本发明的目的在于提供一种变压器用有载分接油开关正常切换过程油流速的计算方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种变压器用有载分接油开关正常切换过程油流速的计算方法，包括以下步骤：

步骤1：根据有载分接开关的切换电流，计算电弧电流和电弧电压，进而计算电弧能量；

此处求解过程如下：

u＝El

其中，i为电弧电流；I_m为切换电流的幅值；ω为电流的角频率；t为电弧燃烧时间；为电弧产生时电流的相位角；u为电弧电压；E为弧柱中的电场强度；l为电弧长度；W为电弧能量；

步骤2：根据电弧能量和产生气体体积的关系，计算气体产生速度和气泡最终体积；

电弧能量和气体体积的关系：

变压器油在电弧作用下汽化分解，气体体积与电弧能量成正比，见式(2)；

V＝αW (2)

其中，V为气体体积；W为电弧能量；α为正比例系数，取值100；气体产生速度：

气泡最终体积：按式(1)代入总燃弧时间t_max计算总电弧能量，然后代入式(2)得到气泡总体积V_max；