变压器内部温度光纤传感监测及绕组热点温度计算改进方法

电力变压器是电力系统中最重要的设备之一,它的可靠性直接关系到电网是否安全、高效、经济的运行。大部分变压器的寿命终结是因为其丧失了应有的绝缘能力,而影响绝缘能力的主要因素之一是变压器运行时的绕组温度。变压器绕组最热区域内达到的温度,也是变压器负载值的最主要限制因素。因此通过监测得到变压器内部温度对变压器的允许过载及运行寿命评估具有重要意义。 论文通过对变压器热量产生和发散而表现出的温升特性的研究,分析了变压器内部损耗产生的机理。通过推导变压器主要组成部分即绕组、铁芯、变压器油的升温和降温特性方程,给出了变压器绕组、铁芯、变压器油的升温和降温特性曲线。 结合目前光纤温度传感器的研究现状,以及变压器内部温度测量的具体要求,设计了一种光纤光栅温度测量的具体方案,选择了合适的硬件,搭建了基于油浸式温升用试验变压器的光纤光栅温度测量平台。应用光纤光栅温度传感器对变压器在恒定负载以及变化负载情况下的绕组发热情况进行了测量。实验证明光纤光栅温度传感器的测量结果准确稳定,对温度的变化反映迅速,能够有效的对变压器内部温度进行测量。 同时,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分析了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法。通过对变压器铁芯和绕组发热机理的深入分析,认为铁芯损耗产生的热量对顶层油温升会产生直接影响,而绕组热点温升的决定因素是绕组的直流电阻损耗和涡流损耗。提出了一种计算变压器绕组热点温度的改进方法,通过与IEC负载导则推荐方程计算结果以及实测绕组热点温度的对比,显示了提出的改进方法在变压器过载情况下具有较好的可靠性。