基于反传热模型的干式变压器绕组热点温度计算

针对干式变压器绕组热点的问题,提出了一种将直接测量与间接计算相结合的绕组三维反传热模型,得到了变压器在额定负荷及0.8,1.2,1.3,1.5倍的额定负荷下的绕组最热点温度值。基于高精度的红外测温系统获得的高压绕组温度的分布及仿真运算初始化的低压绕组的温度分布,运用共轭梯度法不断修正低压绕组温度分布,使得通过正向数值求解高低压绕组传热方程所得的高压绕温度分布与实际测量所得的高压绕组温度分布之间的误差最小即为最优解,整理数据后得到整体绕组的最热点温度。将算例求解结果与IEEE干式变压器热点温度计算模型计算的结果进行对比,对比结果表明:三维反传热模型计算的结果与IEEE干式变压器热点温度计算模型的计算结果之间的误差不超过1.2%,从而证明了该计算模型可以准确的计算出干式变压器绕组热点温度。     

基于多物理场计算和模糊神经网络算法的变压器热点温度反演

热点温度是影响油浸式变压器绝缘寿命的重要因素之一。针对分布式光纤传感器测温系统测量热点温度时造成的不良影响与安装的不便性。提出一种基于多物理场计算和模糊神经网络算法的油浸式变压器热点温度反演模型。以66 kV三相三柱油浸自冷式变压器为例,采用有限体积法耦合迭代求解变压器流体–温度场,确定热点温度范围区域。筛选出环境温度、变压器顶层油温、变压器外壳及油箱顶部等12个特征点的温度建立模糊子集,再通过T–S模糊神经网络算法预测变压器绕组热点温度值。计算结果表明其与光纤传感器实际测量绕组热点温度误差4%,比传统方法具有更高的精度。该方法实现了特征量测量非植入式,为电力变压器在线监测、热点温度计算提供一种新的计算思路。     

基于反传热模型的干式变压器绕组热点温度研究

干式变压器热点温度对于指导变压器的设计运行及评估变压器的寿命有重要的意义。目前获得变压器热点温度的方法有直接测量和数值计算两种方法．直接测量获得绕组热点温度是通过在设计阶段预埋入绕组内部热电偶或采用光纤温度传感器来实现的;数值计算大多是采用有限元或有限差分方法。本文建立了高低压绕组的反传热计算模型,采用高精度的红外传感器采集高压绕组外表面温度,并通过计算,获得了低压绕组的温度分布及绕组热点温度将计算结果与IEEE绕组热点温度计算模型对比误差都在一定范围内,这为干式变压器绕组热点温度的获得提供了一种新的思路。     

基于绕组热分布的改进油浸式变压器绕组热点温度计算模型

为准确计算变压器的绕组热点温度,给变压器的过载能力及绝缘寿命评估提供依据,在分析变压器绕组热分布热性及导热途径的基础上,提出了一种改进的基于底层油温的变压器热点温度等效计算模型。该模型通过明确定义热点温度的等效热源并考虑变压器油粘度及铜损的温度特性,得到了变压器热点温度等效计算模型的解。通过搭建变压器温升试验平台,采用光纤测温系统对变压器绕组的热点温度进行了测试分析。将实测数据与热路模型的计算结果及其它现有热路模型计算得到的温度曲线的对比分析结果表明,依据所提出的改进热点温度模型计算得到的变压器绕组热点温度曲线所对应的误差系数明显小于其它方法的计算结果,至少减小了40%,具有更高的预测精度。     

基于LSTSVR模型的边缘计算预测变压器平均油温及绕组热点温度

变压器绕组的热点温度过高,会导致变压器绝缘脆解、裂化甚至击穿短路。因此及时、准确地预测出变压器绕组的热点温度,对提高变压器运行的安全可靠性至关重要。利用最小二乘双支持向量回归机(LSTSVR)作为边缘计算模型,将变压器油中气体色谱分析数据信息与变压器负载电流、环境温度、顶层油温、上死角温度等变压器运行信息结合,构建监测系统架构,预测变压器的平均油温,并计算出绕组热点温度。将所提方法得到的数据与实测数据进行对比,结果利用LSTSVR模型实现了变压器平均油温及绕组热点温度的准确预测,且该模型的预测精度优于最小二乘支持向量回归机模型,有效地提高了绕组热点温度测量的精度。现场实例也证明了所提方法的有效性和可靠性。     

基于数值求解的油浸式变压器瞬态热点温度计算北大核心CSCD

文中分析了变压器温度流体场耦合数值仿真求解方法,基于互感器小模型的温度流体场计算确定了瞬态数值求解的时间步长和迭代步数,进而对一台S13-M-100kVA/10kV型油浸式变压器的三维温度流体场进行了瞬态数值仿真。与预埋光纤的变压器温升试验获得的绕组瞬态热点温度相比,变压器绕组瞬态热点温度数值仿真结果与试验结果最大偏差不超过3%,基于经验公式计算的热点温度平均相对偏差为9.8%,验证了文中变压器温度流体场仿真模型的有效性及准确性。     

采用Kalman滤波算法预测变压器绕组热点温度

油浸式电力变压器绕组热点温度是影响变压器绝缘寿命的重要参量,为精确预测绕组热点温度,通过分析考虑负载动态变化和顶层油温相对绕组热点温度的动态变化的微分方程,构造基于Kalman滤波的热点温度状态方程和测量方程,建立了热点温度实时最优估计模型;利用实验室搭建的基于光纤光栅传感的温升试验平台测试数据,通过模拟智能电网中变压器热点温度监测数据中的噪声以及因传感器失效所引起的某时间段的数据缺失,验证了Kalman滤波模型的内插能力和滤波能力;根据某电站主变压器现场监测的变压器热点温度的有限实时数据,以及相关误差的统计信息,对所建模型进行外推,实时地预测热点温度,并与IEEE导则推荐模型的预测结果进行了对比。结果表明,基于Kalman滤波的热点温度模型更接近实测值,其在2月份和9月份的平均绝对百分比误差(1.5730%,0.8866%)和均方根误差(0.8180°C,0.8562°C),均优于IEEE导则模型的预测结果,具有较好的内插、平滑以及外推性能,为实时监测变压器绕组热点温度提供了一种新的工具。     

一种主变压器热点温度实时计算解析模型

基于油浸式变压器的顶层油温-绕组等效热路,提出了一种主变压器绕组热点温度的解析模型,该模型能够根据当前采集的主变负载系数和顶层油温数据,实时计算热点温度。相应提出了绕组时间常数的确定方案。通过对某334 MV·A/500 k V主变压器进行实例计算与分析,并将结果与通过GB/T 15164—1994标准中的热点温度计算公式计算的结果进行比较,验证了所提出热点温度模型及计算方法的有效性和正确性,同时指出了GB/T 15164—1994标准中热点温度计算公式存在的缺陷。     

500kV以上超高电压等级油浸式变压器荧光光纤温度监测系统研究

超高压油浸式变压器内部绕组温度实时监测是保障变压器可靠运行的重要部分,现有的超高压油浸式变压器内部绕组温度是通过绕组温度计算模型推算而来。变压器内部热点温度,除了线圈发热通过热传递引起其他位置温度的变化外,还与变压器线圈附近的磁通量有关,通过模型推算变压器内部温度分布,误差较大。本文论述了基于荧光余晖衰减特性与温度关系,研究出一种荧光光纤温度传感技术,给出了传感器荧光材料特性、结构封装,验证了传感器的测温精度和所使用材料的安全可靠性。该温度监测系统已经成功应用500kV以上超高压等级油浸式变压器中,实现了超高压油浸式变压器内部绕组温度真正意义上的在线监测。     

基于流线分析的10kV油浸式变压器绕组热点温度反演模型建立及验证研究EI北大核心CSCD

准确获取运行变压器绕组热点温度一直是电力行业的难点问题之一。源自变压器绕组热源区域的热流是导致变压器外场域温度升高的直接推动力,该文基于变压器温度流体场耦合数值计算,分析变压器内部热流扩散规律,通过提取流经绕组热点区域与外壳散热区域的典型热流流线,选取变压器外部可测并与绕组热点温度具有强关联关系的特征测温点,并采用网格搜索法优化的支持向量回归机构建特征测温点温度与绕组热点温度间的多维非线性关系,进而建立变压器绕组热点温度反演检测模型。为拓宽反演模型的普适性,采用正交设计法构建反演模型所需的训练样本和测试样本,采用变压器多工况温升试验验证变压器温度流体场仿真结果的准确性,并验证绕组热点温度反演模型的准确性,绕组热点温度反演平均绝对误差为1.82%,最大温差小于3℃。     

光纤传感器在预装式变电站绕组热点温度监测中的应用

针对目前预装式变电站变压器室内部绕组热点温度在线监测困难的问题,提出了一种光纤传感应用方案,通过在变压器内布置光纤温度传感器,可以对变压器的热点温度进行监测,同时结合变压器负载情况对变压器的寿命损失进行评估。额定负载和过负载试验数据表明,该光纤在线监测系统能够准确、及时捕捉到变压器的热点温度,并给出过负载工况下的合理建议。     

基于改进PSO-LSSVM模型的变压器绕组热点温度预测

针对现有变压器绕组热点温度预测方法中存在的不足,采用收缩因子对粒子速度更新方式进行改进,保证PSO算法前期的全局搜索能力和后期的局部寻优能力,提高了算法的收敛性能;利用改进PSO对LSSVM参数进行寻优,建立基于改进PSO-LSSVM的变压器绕组热点温度预测模型。利用实际监测数据进行仿真分析,改进PSO-LSSVM的变压器绕组热点温度预测模型的预测效果优于其他方法,验证了本方法的正确性和实用性。     

基于神经网络算法的变压器油温诊断

油浸式变压器顶层油温是变压器热点温度的重要指标,直接影响变压器运行寿命和负载能力。针对油浸式风冷变压器上层油温过高对变压器安全运行的影响问题,研究了影响主变油温的相关变量,建立了神经网络算法的变压器油温异常诊断模型;利用一次南通海安变风机没有启动引起的油温异常状态和主变油温正常状态下的两组监测数据完成了模型的验证;通过预测值和实测值的比对分析,诊断出变压器油温异常。结果表明,建立的诊断模型,能够诊断主变油温异常,很好地完成对主变上层油温的预测。     

基于有限体积法的分体式冷却变压器热学三维仿真技术

变压器分体式冷却系统与常规冷却方式的散热器安装位置与安装方式均差别较大。由于分体式冷却系统的特殊性,在进行仿真模型研究时参数制定和模型搭建较复杂,目前对其进行热学仿真的研究较少,且仿真准确性难以验证,需要开展更加深入的仿真研究和试验比对工作。对改造的10 k V油浸式变压器进行分体式冷却方式下的模拟试验,基于模拟试验变压器及分体式冷却器的设置建立了变压器分体式冷却系统的三维流-固-热耦合仿真计算模型,采用有限体积法求解出变压器及分体式冷却器的温度场分布,得到分体式冷却器在不同布置方式下的绕组热点温度。将仿真计算结果与试验数据、IEEE导则计算结果进行比对,结果显示,仿真得到的绕组热点温升、顶层油温升的误差比IEEE导则计算结果的误差分别减小了16.6、15.15 K,验证了该仿真模型的准确性和工程实用性。分析显示,试验模型散热器中心高度增加2 m,热点温度降低了7.9 K;散热器与变压器水平距离缩短3.5 m,热点温度上升了4.1 K,从而获得了分体式冷却布置方式对变压器热点温度变化趋势的影响。     

Study and Analysis of the Effect of Harmonics on the Hot Spot Temperature of a Distribution Transformer Using Finite-Volume Method

Transformers are critical components in power systems and their failure can cause long interruption of power supply. The condition of a transformer can be monitored by performing thermal analysis. The use of non-linear devices, such as rectifiers and converters, draws harmonic currents that increase losses in transformers, thereby increasing their operating temperature. In this article, a new numerical approach is presented for determining the rise in hot spot temperature in a 5-kVA, 400/400-V dry-type three-phase transformer laboratory prototype. The key novelty is that the additional winding eddy current loss due to non-linear loads is considered in the numerical modeling. The winding eddy current loss corresponding to harmonic distortion is estimated by conducting experiments and calculations. Numerical simulations are carried out for a wide range of non-linear loads using a commercial computational fluid dynamics package, FLUENT 6.3. The proposed numerical methodology is validated by performing experiments on the transformer for possible non-linear loads and comparing the measured hot spot temperature with the simulated values. Correlation equations for rise in hot spot temperature as a function of total harmonic distortion are presented, which can be used for estimating the life of transformers when connected to different types of loads.     

谐波电流扰动下配电变压器损耗计算与绝缘寿命损失评估

针对谐波电流引起配电变压器损耗增加、热老化加速、绝缘寿命下降的问题,提出了一种计算谐波电流扰动下变压器空载损耗的方法。通过对Yyn0和Dyn11联结的配电变压器在谐波电流扰动下的杂散损耗分析,改进了基于谐波损耗因子的变压器负载损耗计算方法,修正了热点温度计算模型。以98℃为变压器热点温度基准值,利用6℃准则修正了IEEE C57.91中的绝缘纸相对老化因子计算方法。计算及试验结果表明:变压器损耗随谐波电流畸变率增大有较大增加,造成变压器绝缘系统寿命损失,缩短变压器运行寿命。     

以箱壁温度为判据的油浸式变压器绕组热点温度计算模型及试验分析

电力变压器的热点温度是影响其绝缘寿命非常重要的因素,准确估计电力变压器热点温度,有助于提高电力变压器的经济与安全运行水平。为此,提出了一种估计变压器绕组热点温度的改进方法。该方法依据变压器热路模型,采用变压器油箱壁温度来估计绕组热点温度。为了验证该方法的准确性,在实验室的试验变压器上进行了负载试验,得到不同负载下的变压...     

基于HST模型的变压器寿命评估和优化检修系统开发

电力变压器目前广泛采用的检修方式是定期检修,正确评估运行中变压器的可靠性水平是状态检修成功与否的关键,基于此,开发基于热点温度(Hot Spot Temperature,HST)的变压器寿命评估和优化检修模型,该模型中,以阿列纽斯的反应速率理论和威布尔分布为理论基础,描述变压器的老化过程,目的是为了求解变压器失效率λ,并通过指数形式的方程组来计算HST,即通过分别求解顶层油温相对于环境温度的温升,绕组HST相对于变压器顶部油温的增量和滞后的环境温度,从而得到绕组的HST(为前述三者之和)。同时基于该模型,开发基于Java语言和My SQL数据库的软件分析系统,该系统优化变压器检修流程,在软件系统中对热点区进行统计分析得到相应的诊断结果,同时提供了丰富的变压器检修分析模块及界面,可有效减少检修次数,提高变压器利用系数,提高设备的可靠性。     

油浸式电力变压器绕组温度场的二维仿真分析

介绍了用于计算油浸式电力变压器绕组温升的FLUENT模型,对其模拟方案进行了分析,并对油浸式电力变压器绕组的温度场分布及热点温度进行了研究.