(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210633702.8 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 王远　唐桢馥　徐阳　 (74)专利代理 机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 专利代理师 覃婧婵 (51)Int.Cl. G01K 13/00(2021.01) G01D 21/02(2006.01) G06F 30/28(2020.01) (54)发明名称 热流路网络计算变压器绕组温度分布的方 法 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书12页 附图3页 CN 115096472 A 2022.09.23 CN 115096472 A 1.一种热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法， 包括如下步骤： S100、 测量变压器绕组的结构参数、 入 口流量、 绝缘油节点的温度、 稳态时绕组发热功 率， 和入口温度； S200、 采用电网路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 理反映流体流动的集总式的流路网络模型； 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 热部分的集总式的热路网络模型； S300、 流路网络模型输入所述结构参数、 入口流量和绝缘油节点的温度， 输出绝缘油节 点间的流 量， 并利用节点电压法求 解所述流路网络模型以输出绝 缘油节点间的流 量； S400、 所述流路网络模型的输出， 即绝缘油节点间的流量， 作为热路网络模型的一个输 入， 流路网络模型还输入所述结构参数、 稳态时绕组发热功 率和入口温度， 以输出当前稳态 下各绕组和绝 缘油节点的温度； S500、 利用节点电压法求 解所述热路网络模型的输出； S600、 判断热路网络模型输出的当前稳态下各绕组和绝缘油节点的温度求解是否已收 敛至容许误差： 如果热路网络模型输出的当前稳态下各绕组和绝缘油节点的温度求解已收敛至容许 误差以下， 则停止求解， 并根据当前稳态下各绕组和 绝缘油节点的温度获得变压器绕组温 度分布； 如果热路网络模型输出的当前稳态下各绕组和绝缘油节点的温度求解中， 任一输出没 有收敛至容许误差以下， 则以输出的绝缘油节点的温度， 作为新的输入， 替代 流路网络模型 输入的绝缘油节点的温度， 以迭代计算S300至S500； 直至热路网络模型输出的当前稳态下 各绕组和绝 缘油节点的温度求 解收敛至容许误差以下。 2.根据权利要求1所述的热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法， 其中， 优选的， 在求解过程中， 以如下为约束条件： 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。 3.根据权利要求1所述的热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法， 其中， 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。 4.根据权利要求1所述的热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法， 其中， 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＝ρ gH； 其中， ρ 表示绝缘液的密度； μ表示绝缘液的动力粘度； Klocst和Kloczx表示三通结构和转向权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115096472 A 2结构造成的局部压力损失系数； L表示流体 通道的长度； D表示流体 通道的水力直径； Min表示 流体在三通结构 中流体汇总部位或转向结构入口处的质量流量； β 表示流体在三通结构 中 直路或支路处质量流量占汇总部位质量流量比值； pg表示因重力造成的压力变化； g表示重 力加速度； H表示计算重力变化时的流体等效高度。 5.根据权利要求1所述的热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法， 其中， 所述热路 网络模型中， 固体间热传导 等效的热阻Rk为： 固体与流体间对流换 热等效的热阻Rh为： 其中， d表示固体间热传导距离； k表示固体的热传导系数； l表示固体间热传导的接触 长度； h表示固体与流体间的对流换 热系数。 6.根据权利要求1所述的热流路网络计算变压器绕组温度分布的方法， 计算热路网络 时， 流体的对流换 热系数通过如下努塞特 数经验方程计算： 其中， Nu为努塞特数； h表示固体与流体间的对流换热系数； D表示流体通道的水力直 径； kl表示流体的热传导系数； L表示流体 通道的长度； ReD表示流体的雷诺数； Pr表示流体的 普朗特数； μb表示流体在整体温度下的动力粘度； μw表示流体壁温下的动力粘度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115096472 A 3