[发明专利]基于热参数等效的变压器多物理场绕组结构简化分析方法

说明书

本发明公开了基于热参数等效的变压器多物理场绕组结构简化分析方法，包括：以所分析的具体变压器为对象，获取变压器绕组结构的详细模型参数；以所分析的具体变压器为对象，获取构成变压器绕组材料的详细材料参数；基于等效热阻和等效热容模型，分析变压器绕组在轴向和径向上的等效热参数；建立变压器三维数值计算模型，在简化建立的变压器绕组上加载等效热参数；采用数值分析软件对建立的变压器三维数值计算模型进行数值分析，得到变压器在不同工况下绕组上的热点温度分布。本发明计算简单，精度高，效率高，可以更好地应用于工程实际。

技术领域

本发明属于变压器热点温度计算技术领域，尤其涉及一种基于热参数等效的变压器多物理场绕组结构简化分析方法。

背景技术

变压器是电网的重要组成部分，而绕组热点温度是影响变压器油纸绝缘劣化的重要因素，热点温度大小将在很大程度上影响变压器性能和使用寿命，因此如何准确、快速地获得绕组热点温度对保障变压器设备的安全高效运行具有重要意义。

目前变压器实际应用中绕组热点温度的主要检测方法主要有：光纤直接测量法，经验公式计算法，以及多物理场数值模拟计算等方法。直接测量方法是将光纤温度传感器安装在变压器绕组线饼中或绕组附近可能发生过热的位置，对变压器热点温度进行直接测量，但该方法只适用于新制造的变压器，同时敷设传感器时需要对外壳进行打孔，可能会造成变压器油渗漏和潮湿环境下测温油槽进水并积聚的后果；经验公式法简化了变压器运行过程中复杂的内部传热过程，具有实现简单易行，适用范围广的特点，但该方法在考虑其他环境因素如风速、湿度等情况下热点温度计算结果与测量结果误差较大。

变压器热点温度多物理场数值计算法能够综合反映变压器内部油流流速和温度分布，具有适用范围广和精度高的优点，然而变压器内部绕组结构复杂，多物理场数值计算中对绕组进行过多简化必将导致计算误差增大，不能有效反映绕组热点温度大小和分布，对绕组进行精细建模又会导致建模和网格剖分困难，大大增加计算时间，降低计算效率，因此一种有效的变压器绕组结构简化分析方法对保证变压器热点温度多物理场计算精度和效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于热参数等效的变压器多物理场绕组结构简化分析方法，该方法计算精度高、效率高、且切实可行。

本发明基于热参数等效的变压器多物理场绕组结构简化分析方法，包括步骤：

步骤1以所分析的具体变压器为对象，获取变压器绕组结构的详细模型参数；

步骤2以所分析的具体变压器为对象，获取构成变压器绕组材料的详细材料参数；

步骤3基于等效热阻和等效热容模型，分析变压器绕组在轴向和径向上的等效热参数；

步骤4建立变压器三维数值计算模型，在简化建立的变压器绕组上加载等效热参数；

步骤5采用数值分析软件对建立的变压器三维数值计算模型进行数值分析，得到变压器在不同工况下绕组上的热点温度分布。

进一步的，所述所考虑的变压器不同工况包括不同负载率、不同环境温度、不同湿度以及不同风速。

进一步的，所述变压器三维数值计算模型包括变压器铁芯、绕组、结构件、油道和散热器。

进一步的，步骤1获取变压器绕组结构的详细模型参数包括：

获取变压器绕组导体层结构参数、油浸绝缘纸结构参数。

进一步的，获取变压器绕组导体层结构参数具体包括绕组导体层金属导体厚度、绕组导体层绝缘漆厚度、绕组导体层高度，获取变压器绕组油浸绝缘纸结构参数具体包括绕组油浸绝缘纸厚度、绕组油浸绝缘纸高度。

进一步的，步骤2变压器绕组材料的详细材料参数包括获取变压器绕组导体层金属导体热导率和比热容，绕组导体层绝缘漆热导率，获取变压器绕组油浸绝缘纸热导率和比热容。