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热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法

成果类型:: 发明专利,新技术

发布时间: 2022-10-17 10:12:16

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 宋莹 | 2022-10-17 10:12:16

本发明公开了一种热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法,测量变压器绕组的结构参数、发热功率和入口温度,并采用电网络方法等效建立包含摩擦压降、局部压力损失压降和重力压降的能合理反应流体流动的集总式流路网络模型,以及采用电网路方法等效建立包含绕组的热传导和绕组对绝缘液的对流换热部分的能合理反应热传导的集总式热路网络模型;利用节点电压法依次求解所述流路网络模型和热路网络模型,再将热路网络输出结果反馈至流路网络模型,重复求解过程直至所述流路网络模型和热路网络模型求解收敛至容许误差以下。

热路网络模型满足流体控制方程和传热方程,流路网络模型的流路节点满足质量守恒定律、节点间满足动量守恒定律,热路网络模型的热路节点满足能量守恒定律。所述的热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法中,所述结构参数还用于计算流路网络模型和热路网络模型的流阻和热阻。所述的热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法中,所述流路网络模型中,摩擦压降的流阻Rf为:三通结构造成的局部压力损失的流阻Rst为:转向结构造成的局部压力损失的流阻Rzx为:重力造成的压力变化应等效为电压源为:pg=ρgH;

影响变压器运行寿命的主要原因之一为变压器绕组的热点温度。能够精确计算变压器绕组的温度分布可以有效指导变压器的设计,降低因设计缺陷带来的变压器绕组局部过热的问题。

目前,变压器绕组的温度计算主要方式为利用计算流体动力学(CFD)和传热学耦合计算。但由于CFD采用的流体控制方程无解析解,其与传热学耦合是一个复杂的高度非线性化问题,求解代价极大。此外,由于变压器的过热故障通常发生在绕组内部,从其出现过热到绝缘液理化性能发生变化需要数天时间。同时,变压器数字孪生也要求能够根据输入负载的变化快速计算变压器绕组的温度分布。因此,寻找在可以接受的温度分布精度范围内,能够有效减少模型建立的复杂程度,提升计算速度的方法变得尤为迫切。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解,因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

本发明在变压器技术领域有着广泛的应用前景。

发明人:王远 唐桢馥 徐阳

西安交通大学(Xi’an Jiaotong University),简称“西安交大”,位于陕西省西安市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学,由教育部与国家国防科技工业局共建,位列国家“双一流”,  首批进入国家“211工程”和“985工程”,是国家“七五”“八五”重点建设高校,入选“珠峰计划”“强基计划”“2011计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、卓越法律人才教育培养计划,是环太平洋大学联盟、九校联盟(C9) 、中国大学校长联谊会、全球能源互联网大学联盟、中俄综合性大学联盟 、中俄交通大学联盟、CDIO工程教育联盟、丝绸之路大学联盟成员高校,是中国人工智能教育联席会理事长单位、学位授权自主审核单位,是中国三所开设少年班高校之一。

本发明使用流路和热路耦合的热流路网络方法,使得原有难以有效求解的问题能够得到高效的求解,该方法能够克服由传统CFD和传热学耦合带来的高度非线性和计算庞大矩阵问题,使得该规划问题既能够高效得到求解,又能满足精度要求,能够用于实时计算变压器绕组温度分布。本发明所提出的方法能够用在变压器绕组设计和变压器数字孪生中,并从两网共同的安全和快速响应需求的角度对变压器负载变化情况下可能发生的热故障等工程实际问题提供定量参考依据

为促进科学技术产业化的发展,希望能够充分利用对方广泛的市场资源优势和科研平台能力,实现技术研发与市场营运的直接联盟。为使新技术尽快转化为生产力,希望实行技术合作开发联营生产和产值提成的方式紧密合作。希望合作方能够负责组建生产公司及工商、税务经营手续和必要的启动资金;在双方合作期间,我方对该产品不断创新和改进。

企业实施科技成果转移转化,采取以下方式并达到相应的目的:

一是开发新的产品或服务,以培育新的市场竞争力;

二是开发新的工艺,以提质、降本、降耗、增能、增效;

三是完善管理,优化流程,以强化对企业生产经营的控制力;

四是进入新的市场,以扩大市场规模;

五是培育新的能力,以取得新的优势;

六是完善经营管理的体制机制,以提高效益。

希望与企业、科学技术研究开发机构、高等学校和其他组织建立优势互补、分工明确、成果共享、风险共担的合作机制,按照市场机制联合组建研究开发平台、技术创新联盟、创新联合体等,协同推进研究开发与科技成果转化。