[发明专利]一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置及方法

说明书

本发明涉及一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置及方法，属于电力变压器应用领域。技术方案是：包含电源系统（1）、发热系统（2）、冷却系统（3）和测量显示系统（4）；发热系统（2）包含绕组（53）、导油盒（52）和油箱，绕组置于油箱内，油箱箱壁采用双层结构，中间填充绝热材料（51），油箱分上节油箱和下节油箱；在下节油箱内设有密封的导油盒（52）。本发明可在实验室内进行，同时又可模拟变压器的真实运行状况，具有成本低，操作性强，能够测量变压器绕组轴向温度，辐向温度，顶层油温，绕组进出口油温，方便实验数据与数值计算值的对比研究，为变压器产品仿真积累数据库。

技术领域

本发明涉及一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置及方法，验证和确定变压器在不同工况下的温度分布和热点温升与软件仿真参数的关系，属于电力变压器应用领域。

背景技术

变压器运行时绕组因产生损耗而发热，绕组绝缘老化与绕组温度有着密切的联系，因此研究变压器温度场分布，特别是绕组的热点的位置有利于改善变压器绕组散热、降低热点温升，对提高变压器的可靠性、延长变压器寿命具有重要意义。为了深入研究变压器的温度场分布，采用实验方法与数值计算相结合的方法，若直接使用大型产品级变压器作为实验对象，不但成本极高，试验工况难于实现，而且产品级变压器的影响因素多，不利于实验数据与数值计算值的对比研究。

发明内容

本发明目的是提供一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置及方法，在实验室内进行，同时又可模拟变压器的真实运行状况，具有成本低，操作性强，方便实验数据与数值计算值的对比研究，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置，包含电源系统、发热系统、冷却系统和测量显示系统；发热系统包含绕组、导油盒和油箱，绕组置于油箱内，油箱箱壁采用双层结构，中间填充绝热材料，油箱分上节油箱和下节油箱；在下节油箱内设有密封的导油盒；绕组由两根导线并联绕成连续式、饼式绕组，在最后一饼把两根导线焊接在一起；绕组由端圈、内外围屏、内外垂直油道、线饼、导向隔板和水平油道构成；多个线饼的上下端部分别设有端圈，相邻线饼之间设有水平油道，线饼的两侧分别设有内外垂直油道，内外垂直油道的外面设有内外围屏，线饼与内外围屏之间的内外垂直油道上设有导向隔板；端圈位置的内外垂直油道分别为内外垂直油道的出油口和进油口；油箱的顶部和底部分别设有油箱的进油口和出油口；

所述测量显示系统由功率仪、热电偶、温度巡检仪和流量计构成，热电偶包括热电偶a、热电偶b、热电偶c、热电偶d和热电偶e，热电偶a放置在所有线饼内同一轴线位置，热电偶a测量线圈轴向温度分布；热电偶b放置在所有线饼内同一辐线位置，热电偶b测量线圈的辐向温度分布；热电偶c放置在水平油道内，热电偶c 测量线圈水平油道温度；热电偶d放置在内外垂直油道的进油口和出油口，热电偶d测量垂直油道进油口和出油口温度；热电偶e放置在油箱的进油口和出油口，热电偶e测量进出油箱的变压器油温度。

所述冷却系统由片式散热器和风机构成；电源系统由断路器和调压器构成。

所述绝热材料，包括玻璃纤维、石棉或岩棉等，同时要密封严实，否则绝热材料吸收水分后，其导热系数增大，长时间使用后会丧失其绝热功能。油箱分上节油箱和下节油箱，为了得到进入绕组内部油流量，在下节油箱设计密封的导油盒，保证入油箱的变压器油全部进入绕组。为了减小制造工艺和装配误差的影响，确保实际模型和仿真模型一致性，绕组的水平油道采用6毫米高度，垂直油道采用10毫米高。导向隔板与内外围屏之间密封严实，确保变压器油不会泄露。

热电偶是常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过温度巡检仪转换成被测介质的温度，本实验装置埋设铜-康铜热电偶用来测量变压器的铜温和油温，达到变压器温度场的测量目的。热电偶的放置位置用来测量线圈的轴向温度分布，线饼的辐向温度分布，线圈的内外垂直油道入口温度，线圈的内外垂直油道出口温度，水平油道油温，顶层油温，散热器进出口油温。