變壓器繞組熱點(diǎn)是變壓器運(yùn)行時(shí)繞組溫度的最高點(diǎn)，熱點(diǎn)溫度過高，會(huì)加速絕緣老化，縮短變壓器壽命；熱點(diǎn)溫度過低，則變壓器的能力就沒有得到充分利用，減低了經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)獲取溫度的方式，獲得變壓器內(nèi)部繞組溫度主要有兩種方法，分別為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。

1、直接測(cè)量法

由于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量微波和電磁干擾，使得傳統(tǒng)的測(cè)溫方法難于得到真實(shí)的測(cè)量結(jié)果。光纖溫度傳感器有良好的電絕緣性、極強(qiáng)的抗電磁場(chǎng)干擾能力和優(yōu)良的可靠性，因此非常適合變壓器內(nèi)部的溫度測(cè)量。直接測(cè)量法是利用在變壓器靠近繞組部位或繞組線餅中安置光纖溫度傳感器直接獲得變壓器繞組的熱點(diǎn)溫度。使用光纖溫度傳感器的原因是其接收信號(hào)不易為變壓器內(nèi)電磁場(chǎng)等環(huán)境所影響，所測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確。

直接測(cè)量結(jié)果最準(zhǔn)確，但繞組內(nèi)埋設(shè)傳感器對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求較高，容易影響變壓器正常運(yùn)行，且由于繞組熱點(diǎn)位置不確定，傳感器埋設(shè)處不一定是最熱點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果可能并非繞組的熱點(diǎn)溫度。為克服此種情況，常規(guī)采取的方法是在繞組熱點(diǎn)附近區(qū)域，安裝多個(gè)溫度傳感器，通過測(cè)量多個(gè)位置的溫度來近似得到繞組的熱點(diǎn)溫度。另一種解決方案是采用分布式光纖溫度傳感器。

光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于變壓器繞組熱點(diǎn)溫度的直接測(cè)量已經(jīng)有了重要的進(jìn)步，但對(duì)于穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性仍需提高。

2、間接計(jì)算測(cè)量方法

間接測(cè)量法即為不直接對(duì)變壓器繞組熱點(diǎn)溫度測(cè)量，對(duì)熱點(diǎn)溫度進(jìn)行估算的方法。這種方法中有利用物理模擬的熱模擬法、利用傳熱學(xué)理論計(jì)算的數(shù)值計(jì)算法、利用熱電類比法得到的熱路模型法和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦計(jì)算法。

①熱模擬法

熱模擬測(cè)量法在變壓器頂層區(qū)域內(nèi)模擬繞組相對(duì)于頂層油溫的溫升來求的熱點(diǎn)溫度。該法熱模擬測(cè)量法以繞組熱點(diǎn)溫度tk=KΔtwo+to為基礎(chǔ)。式中Δtwo為銅油溫差；tO為頂層油溫；K為熱點(diǎn)系數(shù)。圖1的測(cè)試系統(tǒng)用電流互感器獲取電流Iw（正比于負(fù)荷），流經(jīng)溫包內(nèi)特別設(shè)計(jì)的加熱元件以獲取Δtwo，加上t0即為繞組熱點(diǎn)溫度。

圖1“熱模擬”配置圖

1.電流互感器2.電熱元件3.溫包4.毛細(xì)管

熱模擬法測(cè)量的前提是變壓器油箱頂層、繞組內(nèi)頂層油溫和變壓器油溫近似。這不適合多路系統(tǒng)變壓器；且模擬產(chǎn)生的附加溫升Δtwo雖已校準(zhǔn)，但運(yùn)行繞組的溫升過程與模擬不盡相同，誤差較大，法國(guó)電網(wǎng)已停用該測(cè)溫裝置。

②熱路模型計(jì)算法

熱路模型計(jì)算方法從傳熱學(xué)角度為出發(fā)點(diǎn)，用電路模型簡(jiǎn)化變壓器內(nèi)熱傳導(dǎo)過程，將變壓器內(nèi)部熱傳導(dǎo)過程簡(jiǎn)化為電路模型的熱電類比法，可得到直接反映物理過程的熱路模型最終得出計(jì)算變壓器熱點(diǎn)溫度的計(jì)算公式。

③國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦計(jì)算法

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1094.2-1996《電力變壓器溫升》（等效采用IEC76.2-1993）中給出的油浸式變壓器繞組內(nèi)部溫度分布的數(shù)學(xué)模型為目前最常用的模型。該模型有以下假設(shè)前提：

1)繞組內(nèi)的油溫，從底部到頂部，不論其冷卻方式如何，均按線性增加。

2)繞組沿高度任何位置的溫升，從底部到頂部按線性增加。此直線與油的溫升直線平行，兩平行線之間的差值為常數(shù)g（g為用電阻法測(cè)出的繞組平均溫升和油平均溫升的差值）。

3)熱點(diǎn)溫升比繞組頂部的平均溫升高，因?yàn)榭拷@組的上端部位，渦流損耗往往比較集中，并可能還要特殊加強(qiáng)電氣絕緣，從而增加了隔熱程度，因此，這部位的導(dǎo)體與油之間的溫差較高，假定熱點(diǎn)溫升比油頂部溫升高Hg，熱點(diǎn)因數(shù)H＝1.1~1.5，H和變壓器的容量大小、短路阻抗和繞組的結(jié)構(gòu)有關(guān)，對(duì)配電變壓器取1.1，大中型變壓器取1.3。熱點(diǎn)因數(shù)H是考慮由于漏磁影響使繞組端部溫升比線性增加還要高一點(diǎn)。

如圖2所示，熱點(diǎn)溫升=頂層油溫升+Hg×油平均溫升

圖2油浸式變壓器繞組的溫度模型

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的繞組熱點(diǎn)溫度計(jì)算模型能夠基本反映真實(shí)的變壓器熱傳導(dǎo)過程。但是模型對(duì)變壓器繞組熱點(diǎn)溫度的計(jì)算僅僅是簡(jiǎn)單估算，其模型比較粗糙，其對(duì)于變壓器的非線性特征反應(yīng)不足，在熱路中沒有涵蓋影響變壓器繞組熱點(diǎn)溫度分布的全部重要因素，同時(shí)計(jì)算公式中一些計(jì)算參數(shù)由經(jīng)驗(yàn)得出，熱點(diǎn)系數(shù)的選取有一定的隨機(jī)性，通用性不強(qiáng)，引起計(jì)算結(jié)果精度不足。應(yīng)用到實(shí)際運(yùn)行變壓器的熱點(diǎn)估算中時(shí)會(huì)導(dǎo)致與實(shí)際情況誤差較大。

④數(shù)值計(jì)算法

數(shù)值計(jì)算法基于熱傳導(dǎo)和流體力學(xué)理論，通過建立變壓器內(nèi)對(duì)流換熱的微分方程組，方程組包含質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程，通過軟件設(shè)定邊界條件求解出繞組和油區(qū)域的溫度場(chǎng)和油區(qū)域的流場(chǎng)。由于數(shù)值計(jì)算方法是對(duì)實(shí)際熱場(chǎng)、流場(chǎng)進(jìn)行求解，則可求得變壓器繞組熱點(diǎn)的溫度值及熱點(diǎn)的位置。

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