变压器绕组温度的软件计算值与光纤实测值之间的差异对比分析

对GB/T 1094.7-2008《电力变压器油浸式电力变压器负载导则》中热点温度计算模型进行了改进。通过试验测得了绕组热点温度随负载系数变化的曲线及计算模型所需温度数据,分析了两者差异的产生原因。     

基于温度流体场耦合的油浸式变压器热点温度计算*

提出了一种10 kV油浸式变压器热点温度的三维温度流体场耦合分析方法,仿真中考虑变压器内部金属结构件对绕组热点温度的影响,利用变压器空载试验和负载试验确定变压器内部总损耗,基于有限体积法,对变压器温度流体场进行计算,进而获取变压器绕组热点温度.绕组热点温度计算结果与预埋光纤测温系统的变压器温升试验结果相吻合,最大误差不超过3℃,验证了该方法的有效性和准确性.     

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。     

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。     

改进的变压器绕组热点温度估算方法

根据变压器铁心和绕组的发热过程,详细分析了变压器铁心损耗和负载损耗的组成以及其对变压器顶层油温和热点温度的影响,从实际物理意义的角度详细解释了GB/T 15164-1994《油浸式电力变压器负载导则》推荐的绕组热点温度计算方程各参数项的含义。在此基础上,对推荐方程中的绕组指数和油指数项进行了调整和修改,使其对应的物理意义更加合理。文章最后比较了负载导则中推荐方程和改进方程的计算结果,二者反映的热点温度变化趋势相近,计算结果相差较小,改进方程在安全性方面显示出更高的可靠性。     

10 kV油浸式立体卷铁芯变压器温度流体场分析

变压器温度流体场三维仿真是准确计算变压器绕组热点温度的重要方法.文章构建了 S13-M·RL-100 kVA/10 kV型立体卷铁芯变压器三维仿真计算模型,对变压器在不同负载率条件下的温度流体场分布进行了计算,同时采用短路法温升试验对计算结果进行了验证,试验中通过在变压器绕组内敷设光纤温度传感器来测量变压器绕组温度,在...     

基于解析-数值技术的变压器绕组温度分布计算

油浸式电力变压器的热特性作为变压器设计制造与运行过程屮的重要参量,是衡量变压器在日常负载以及过负载条件下运行寿命的一个重要指标。为此,提出了一种解析技术与数值分析相结合的热模型计算变压器绕组温度分布,计算中所需的变山器内部热源分布以及边界条件由解析逼近定出。将该模型应用于100kVA/5kV温升用油浸式变压器的各种负载情况,并将计算结果与实验室温升试验的结果进行了对比,结果表明:该模型的最大误差为4.5℃,相对误差小于8.7%,能用于实时计算运行变压器的绕组温度分布。同时应用该模型可为运行变压器的热点定位研究提供新的思路。     

基于遗传优化支持向量机的变压器绕组热点温度预测模型

油浸式电力变压器的运行寿命及负载能力与绕组热点温度密切相关。精确预测变压器绕组的热点温度,是有效预防变压器热故障、准确预测变压器运行寿命和优化变压器设计的关键技术之一。论文研究了绕组热点温度支持向量机建模。为提高模型预测的精确度,选用径向基核函数优化模型结构;利用遗传算法对参数进行寻优。结合实验室模拟温升变压器绕组温度实测数据,提取输入和输出的特征量,并划分训练集和预测集,建立了基于遗传优化支持向量机的变压器绕组热点温度预测模型。实验表明:应用本文模型预测结果与实测值基本一致,优于BP神经网络以及Elman神经网络的预测结果。     

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。     

改进的油浸式电力变压器绕组热点温度计算和在线监测及运行分析

针对变压器绕组热点温度的计算模型,采用变步长的Runge-Kutta方法对计算模型求解,实时计算变压器的顶层油温和绕组最热点温度。建立针对变压器的实时在线监测系统,实现变压器运行情况的监测分析,采用先进的计算方法对变压器热点温度计算模型求解,提高计算精度;并对变压器短期过负载能力进行科学合理预测。     

Transformer design and application considerations for nonsinusoidalload currents

The use of adjustable-speed drives requires transformers capable of withstanding high levels of harmonic currents under normal operating conditions. Experience has been that overheating problems are much more common with dry-type transformers than with liquid-filled transformers. Transformer insulation life is determined by the hot spot temperature but confirmation of hot spot temperature rise is one performance characteristic which is ignored in industry standards. This is especially important for transformers rated for nonsinusoidal load currents. The design of transformers for nonsinusoidal load currents should include an analysis of the eddy loss distribution in the windings and calculation of the hot spot temperature rise. Calculations and thermal tests giving only average winding temperature rises are not sufficient. Thermal tests with nonsinusoidal currents and measurements of hot spot temperature rises are extremely difficult on large transformers. The combination of testing and analysis may be the only economically practical approach. Analysis indicates that the dry type transformer hot spot temperature is very sensitive to the eddy loss magnitude and distribution. The Underwriters Laboratories Inc. (UL) K-factor rated dry type transformer and the recommended practices given in ANSI/IEEE C57.110 are reviewed. When purchasing transformers subject to nonsinusoidal load currents, considerations should be given to the manufacturer's development program and capability to calculate the eddy loss distribution and hot spot temperatures     

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.     

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。     

油浸式变压器绕组热点温度计算的热路模型

油浸式变压器是电力系统中的核心设备之一。变压器在温升过程中温度分布不均,热点温度是其中具有代表性的确定变压器最优化负载的重要参数。热点温度可由GB/T15164-1994中提出的基于变压器顶层油温的计算方法计算求出,但该方法在变压器暂态过载状态下的计算结果不够准确,因此根据IEEEStdC57.91的An-nexG中提出的可改进该计算精度的热点温度组成关系,建立了一个基于底层油温的等效热路模型。此模型由3个简化的能够分别表征热点温度与特征点油温的子模型组成。该热路模型的有效性通过与自行设计的ONAN,100kVA/5kV试验变压器的温升试验数据对比得到了验证,其计算结果与负载导则提出的热点温度计算公式的结果进行了比较,能够得到较好的计算结果。说明基于底层油温的变压器热点热路模型的有效可行。     

计算Scott牵引变压器内部温升的热路模型法

牵引变压器的绝缘寿命很大程度上取决于绕组热点温度,研究其内部温升具有重要意义。为此,针对Scott牵引变压器特殊的绕组连接、铁心结构和电气特性,利用热传输原理分析了其内部热量的产生和传输过程;参考电路原理建立了Scott牵引变压器内部热路模型;参照基尔霍夫定理推导了温升的计算式,从而建立了Scott牵引变压器的热路温升计算模型和简化的热路温升计算模型;采用两种热路温升计算模型和IEC温升计算法仿真了同一负荷下的Scott牵引变压器,仿真结果说明了模型的有效性。     

基于光纤光栅传感器的变压器内部温度测量技术(英文)

Thermal modeling of the power transformer to estimate the internal temperature only reflects the winding hot spot to a certain extent. The application of optical fiber sensors to measure transformer internal temperature directly can obtain the true temperature with high accuracy and stability and overcome the shortcomings of traditional electric sensors. It analyses the measuring principle of FBG(fiber bragg grating)sensor, and constructs transformer internal temperature measurement platform with FBG temperature sensors, then adopt short-circuit method to simulate the process of winding heat under different load conditions. Finally the measurement of transformer internal temperature is conducted respectively with FBG temperature sensors and thermocouples. Comparison and analysis of the results shows that FBG sensors can effectively measure the internal temperature of the transformer.     

基于PI数据库的变压器绕组绝缘分析系统

在分析油浸式电力变压器的负载、绝缘特性的基础上,开发了基于PI数据库的变压器绕组绝缘分析系统。该系统利用PI数据库中变压器的负荷数据,对绕组的热点温度进行实时监测,对一段历史时期内绕组的绝缘老化情况进行评估。系统的投运为供电企业提供了掌握变压器内部绝缘状况的工具,为变压器的科学运维提供了积极的帮助。     

电磁热耦合模型在通风干式变压器中的运用

建立了通风干式变压器绕组温度场的二维电磁热耦合数学模型,并由此计算出变压器箔式绕组因非均匀涡流产生的温度分布,仿真结果与实验数据表明:基于二维电磁热耦合数学计算模型的分析方法是正确、合理、可靠的,为研究干式变压器的温度特性提供了方便。