[发明专利]一种测定变压器油对流换热系数的实验测量装置及使用方法

权利要求书

1.一种测定变压器油对流换热系数的实验测量装置的使用方法，其特征在于：所述测定变压器油对流换热系数的实验测量装置包括紫铜管(1)、紧固螺栓(3)、塑料板(5)、加热棒(6)、阻热板(7)、热电偶(9)、导热膏(13)、变压器油(14)、绝缘纸(15)、温度采集系统；

用包有两层绝缘纸(15)的紫铜管(1)模拟油浸式变压器绕组；

所述加热棒(6)表面均匀图上导热膏(13)，再在涂有导热膏(13)的加热棒(6)上套有紫铜管(1)，套有紫铜管(1)的加热棒(6)置于封闭的不锈钢桶内，引出加热棒(6)的两端导线正负极与温度采集系统的直流电压源(11)连接，套有紫铜管(1)的加热棒(6)上下两端分别设有塑料板(5)，用两条塑料板(5)搭建一个固定架用于固定加热棒(6)，使其位于不锈钢桶的正中心位置，上下两条塑料板(5)之间通过紧固螺栓(3)连接，且在紧贴紫铜管(1)表面左右各安装一支热电偶(9)，再用两层绝缘纸(15)包裹在紫铜管(1)表面，并在紫铜管(1)左右两侧有间距的安置若干支热电偶(9)，且每只热电偶上端穿过上面设置的塑料板(5)且用密封胶密封固定在塑料板(5)上，热电偶(9)的温度数据由温度采集系统的温度巡检仪(11)测得，所述不锈钢桶的顶部和底部用阻热板(7)封闭；

所述使用方法的具体步骤如下：

Step1、用若干支热电偶(9)分别测量不同间隔变压器油(14)和紫铜管(1)外部绝缘纸(15)表面的温度，再经过由PC端(10)、温度巡检仪(11)、电压源(12)、RS485接口构成的温度采集系统，得到每支热电偶的温度数值；

Step2、通过电压源(12)的电压U和电流I计算得出加热棒(6)产生的发热功率；通过温度采集系统得到紫铜管(1)外部绝缘纸(15)表面和变压器油(14)的平均温度差；

Step3、用紫铜管(1)外部绝缘纸(15)表面和变压器油(14)的平均温度差除以电压源(12)提供的发热功率即可得到变压器油(14)与紫铜管(1)外部绝缘纸(15)表面的热阻值；

Step4、测得模拟绕组的外表面积为A，根据对流换热系数公式推出热阻与发热物体表面积的乘积的倒数即为该给定功率下的对流换热系数；

所述步骤Step2中，采集并记录测得贴在加热棒(6)左右两侧面与之对应热电偶的温度值，将加热棒左右两侧面温度的平均值作为模拟绕组表面温度值T₁；

采集并记录间隔的安放在变压器油右侧中的四个热电偶的温度值，按照从左到右安放热电偶的顺序以及采集的温度进行相应的数据拟合，拟合结果近似线性，做相应的线性处理，计算得出斜率k，再根据y＝kx+b，y为变压器油的温度值，x为热电偶测温点与模拟绕组表面的距离，y的截距b即为模拟绕组右侧面临界变压器油的温度值；同理左侧，将计算得到模拟绕组左右两侧临界变压器油温度的平均值作为模拟绕组表面临界变压器油的温度值T₂。

2.根据权利要求1所述的测定变压器油对流换热系数的实验测量装置的使用方法，其特征在于：所述塑料板(5)采用环氧树脂玻璃纤维塑料板。

3.根据权利要求1所述的测定变压器油对流换热系数的实验测量装置的使用方法，其特征在于：在紫铜管(1)左右两侧各安置4支热电偶(9)，每两只热电偶间距为4mm。

4.根据权利要求1所述的测定变压器油对流换热系数的实验测量装置的使用方法，其特征在于：所述温度采集系统包括PC端(10)、温度巡检仪(11)、电压源(12)、RS485接口；温度巡检仪(11)通过RS485接口连接PC端(10)，电压源(12)用于提供电压给加热棒(6)进行加热，温度采集系统用于得到每只热电偶(9)的温度数值。

5.根据权利要求1所述的测定变压器油对流换热系数的实验测量装置的使用方法，其特征在于：所述热电偶(9)采用k型铠装热电偶。

6.根据权利要求1所述的测定变压器油对流换热系数的实验测量装置的使用方法，其特征在于：所述紧固螺栓(3)通过螺母(8)把上下两条塑料板(5)和加热棒(6)固定好，且在上端连接处通过密封胶(4)密封，套有紫铜管(1)的加热棒(6)下端设置的塑料板(5)通过橡胶垫圈(2)放置在不锈钢桶内。

7.根据权利要求1所述的测定变压器油对流换热系数的实验测量装置的使用方法，其特征在于：所述步骤Step3中，用模拟绕组表面温度值T₁与模拟绕组表面临界变压器油的温度值T₂的差除以电压源提供的发热功率Q，即可得到变压器油的热阻值R，即

所述步骤Step4中，测得模拟绕组的表面积为A，根据对流传热系数公式可知，热阻值R与发热物体表面积的乘积的倒数即是该给定功率下的对流传热系数的数值，即