[发明专利]一种室内变电站的温度计算方法，系统及装置

权利要求书

1.一种室内变电站的温度计算方法，其特征在于，包括：

建立变压器热电等值电路，且所述变压器热电等值电路中以电弧放电功率，铜耗功率以及铁耗功率作为热源功率；

基于所述变压器热电等值电路，采用有限元法FEM以及计算流体力学法，建立内部电弧故障下的变电站温度场模型；

通过固体与流体交界面的换热约束确定出的边界条件，确定出所述变电站温度场模型以得到所述室内变电站的温度场；

建立的所述变压器热电等值电路具体为：

第一电流源的正极分别与第一电容的第一端，第一电阻的第一端以及第二电阻的第一端连接；第二电流源的正极分别与第二电容的第一端，第三电阻的第一端以及第四电阻的第一端连接；第三电流源的正极分别与第三电容的第一端，第五电阻的第一端以及第六电阻的第一端连接；

所述第一电阻的第二端，所述第二电阻的第二端，所述第三电阻的第二端，所述第四电阻的第二端，所述第五电阻的第二端以及所述第六电阻的第二端均与第七电阻的第一端连接；所述第七电阻的第二端与第八电阻的第一端连接；所述第八电阻的第二端分别与第九电阻的第一端，第十电阻的第一端以及第十一电阻的第一端连接；所述第九电阻的第二端，所述第十电阻的第二端以及所述第十一电阻的第二端连接均与第一电压源的正极连接，所述第一电压源的负极与所述第一电流源的负极连接；第四电容的第一端与所述第八电阻的第二端连接；

所述第一电容的第二端，所述第二电容的第二端，所述第三电容的第二端，所述第四电容的第二端，所述第一电流源的负极，所述第二电流源的负极以及所述第三电流源的负极均相互连接；

其中，所述第一电流源，所述第二电流源以及所述第三电流源依次表示变压器的电弧放电功率，铜耗功率以及铁耗功率；所述第一电容，所述第二电容，所述第三电容，以及所述第四电容依次表示变压器绝缘油的热容，绕组热容，铁芯热容以及箱体热容；所述第一电阻至所述第六电阻依次表示为，电弧放电点与绝缘油的强迫对流热阻，电弧放电点与绝缘油的自然对流热阻；绕组与绝缘油的强迫对流热阻，绕组与绝缘油的自然对流热阻，铁芯与绝缘油的强迫对流热阻，铁芯与绝缘油的自然对流热阻；所述第七电阻表示为强迫油循环方式下，不同温度的绝缘油相混合时对应的热阻；所述第八电阻表示为上层绝缘油与箱体的热阻；所述第九电阻，所述第十电阻以及所述第十一电阻依次表示为风冷散热中空气自然对流的热阻，风冷散热中空气强迫对流的热阻，散热器向周围空气传热的辐射热阻；所述第一电压源表示变电站外部的环境温度。

2.根据权利要求1所述的室内变电站的温度计算方法，其特征在于，所述基于所述变压器热电等值电路，采用有限元法FEM以及计算流体力学法，建立内部电弧故障下的变电站温度场模型，包括：

基于所述变压器热电等值电路，采用有限元法FEM将室内变电站空间以及变压器的内部空间分割为多个微元；

建立每一个所述微元的能量守恒方程，以及每一个流体微元的动量守恒方程和质量守恒方程，以建立出内部电弧故障下的变电站温度场模型；

其中，流体微元的能量守恒方程表示为：

固体微元的能量守恒方程表示为：

其中，k_x，k_y，k_z分别表示微元在x，y，z三个方向的热传导系数，v_x、v_y、v_z分别表示流体微元在x，y，z三个方向的流速，T表示温度，ρ表示密度，c_p表示比热，Q表示热源功率密度。

3.根据权利要求2所述的室内变电站的温度计算方法，其特征在于，所述变电站温度场模型中，变压器铁芯微元的热源功率密度为通过铁芯损耗功率P_c除以铁芯体积计算出的热源功率密度；

所述铁芯损耗功率P_c表示为：P_c＝P_h+P_e；

其中，P_h为磁滞损耗功率，η为磁滞损耗系数，f为频率，B_max为磁密幅值，V为铁芯体积，P_e为涡流损耗功率，d为硅钢片的厚度。