[发明专利]一种研究变压器绕组温度分布的实验装置

说明书

本发明属于变压器技术领域，尤其涉及一种研究变压器绕组温度分布的实验装置。本发明提供了一种研究变压器绕组温度分布的实验装置，包括：第一油箱、第二油箱、油流管道、绕组模型、加热筒、油流加热器、阀门和温度传感器；所述第一油箱和所述第二油箱通过所述油流管道连接；所述绕组模型设置于所述第二油箱中，所述加热筒用于模拟绕组的工作发热；所述油流加热器用于控制所述油流管道的油温，所述油流管道的油温与所述绕组模型的入口处的油温相同；所述阀门设置于所述油流管道上；所述温度传感器的数量为两个或两个以上，所述温度传感器分布于所述绕组模型。本发明可改变加热筒的发热模拟不同的导体发热率，研究导体发热率对绕组温度分布的影响。

技术领域

本发明属于变压器技术领域，尤其涉及一种研究变压器绕组温度分布的实验装置。

背景技术

电力变压器是电力系统中的重要设备，其运行状态对电力系统的安全性和可靠性具有十分重要的意义。在实际运行过程中，变压器损耗将引起其自身发热，而变压器局部过热则会加速绕组绝缘老化，同时影响变压器的安全稳定运行及使用寿命。因此，通过准确预测变压器热点温度辨识变压器运行状态已经成为近几年来变压器研究热点之一。

目前，实际工程应用中主要借助IEEE StdC57.91油浸式变压器负载导则模型和热电类比模型的方法对油浸变压器的内部温度场分布进行研究。导则模型应用最广，是一种计算变压器绕组热点温度的经验模型。在导则模型中，热点温度是环境温度、油箱内顶层油温与环境温度之差、热点温度与油箱内顶层油温之差的三者之和，此经验公式应用简单，但是误差较大。热电类比模型是由Swift等人通过类比热路和电路，利用电路中的基尔霍夫定律建立热路方程组，以此计算热点温度。热电类比模型的精度较高，但它计算的是热特征温度的节点值和平均值，基于这些非真实值计算变压器绕组温度分布是很困难的。而且目前的许多文献仅从温升计算的方向分析变压器温度场，并未对影响温度分布的具体原因进行分析。

随着计算机计算能力的不断提高，研究人员和工程师能够对电力变压器的热行为进行更详细的数值模拟。数值模拟主要基于计算流体力学(CFD)对流体流动控制方程的数值求解。通过CFD模拟可以准确地获得计算域中各处的压力、速度和温度场分布，从而可以更全面地了解变压器中的流体现象。然而，热仿真模型的精细程度直接决定了数值模拟结果的准确性。热仿真模型的改进和优化需要与电网中实际运行中的变压器测得的油流速度和温升数据进行对比。

国外ABB、Luxtron等公司开发了基于光纤技术的热点温度计，如ABB的FT1010型热点温度计、Luxtron公司的WTS系列热点温度计。用热点温度计直接测量变压器绕组热点温度是世界范围内的变压器厂商和电力部门一致认为的可靠方法，其缺点是传感器和光纤不能长时间浸泡在变压器油中，绕组热点位置主要靠设计经验确定且光纤传感器造价成本较高，在电网运行的变压器内安装大量测点是不现实的。基于以上原因，电网中只有少数变压器安装了光纤测温传感器，直接测量电网中运行的变压器内部温度在实际生产中并没有得到广泛的应用。

发明内容

本发明提供一种研究变压器绕组温度分布的实验装置，用于解决现有热仿真模型的准确性和可靠性不足的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种研究变压器绕组温度分布的实验装置，包括：第一油箱、第二油箱、油流管道、绕组模型、加热筒、油流加热器、阀门和温度传感器；

所述第一油箱和所述第二油箱通过所述油流管道连接；

所述绕组模型设置于所述第二油箱中，所述加热筒用于模拟绕组的工作发热；

所述油流加热器用于控制所述油流管道的油温，所述油流管道的油温与所述绕组模型的入口处的油温相同；

所述阀门设置于所述油流管道上；

所述温度传感器的数量为两个或两个以上，所述温度传感器分布于所述绕组模型。

优选的，还包括：流量计；