CN107515337B - 一种油浸式变压器温度场模拟装置及其分析方法 - Google Patents

一种油浸式变压器温度场模拟装置及其分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油浸式变压器温度场模拟装置及其分析方法，属于变压器模型技术领域。本发明包括自发热模拟绕组、航空端子等部件；热模拟铁芯由硅钢片和发热片压制而成，自发热模拟绕组包括中空铜管、热阻丝、变压器用绝缘纸，铜管内部中心处穿有热阻丝，铜管外侧均匀缠有变压器用绝缘纸，自发热模拟铁芯通过固定螺栓固定于外壳上，绕组撑条固定于自发热模拟铁芯上，绕组撑条外部缠有自发热模拟绕组，绕组撑条上固定有垫片，外壳内部填充有变压器油，外壳顶部两侧安装有航空端子，自发热模拟铁芯和自发热模拟绕组的外接导线均由航空端子引出后连接至接触调压器。本发明可实现油浸式变压器热学行为的实验室模拟分析。

Description

一种油浸式变压器温度场模拟装置及其分析方法
技术领域
本发明涉及一种油浸式变压器温度场模拟装置及其分析方法，特别是用于变压器内部温度分布试验的油浸式变压器温度场模拟模型，属于变压器模型技术领域。
背景技术
大型油浸式变压器在电力系统中扮演着不可或缺的重要地位，也是电力系统中的核心设备之一，那么大型油浸式变压器的安全稳定对于整个电力系统的可靠运行来说也是至关重要的。而大型油浸式变压器损坏的重要原因就是温度过高导致的绝缘损坏，其中绕组的温度变化将直接影响到大型油浸式变压器的安全稳定运行。目前对绕组温度变化的研究还是在真实的变压器上做试验或者通过计算机仿真的方法，在真实的变压器上做试验对实验条件要求很高，需要高电压、大电流的工作环境，通常在变压器厂等才具备该实验环境；计算机仿真却很难真实的模拟出实际情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种油浸式变压器温度场模拟装置及其分析方法，以用于解决难以在实验室做变压器绕组温度分布试验的问题，可实现在较低电压与较小的工作电流情况下，实现对油浸式变压器内部热学行为的模拟。
本发明采用的技术方案是：一种油浸式变压器温度场模拟装置，包括自发热模拟绕组2、航空端子3、温度传感器4、垫片5、自发热模拟铁芯6、绕组撑条7、外壳8、导线9、接触调压器10、温度巡检仪；
所述的自发热模拟铁芯6由硅钢片和发热片压制而成，自发热模拟绕组2包括中空铜管、热阻丝、变压器用绝缘纸，铜管内部中心处穿有热阻丝，铜管外侧均匀缠有变压器用绝缘纸，自发热模拟铁芯6通过固定螺栓1固定于外壳8上，绕组撑条7固定于自发热模拟铁芯6上，绕组撑条7外部缠有自发热模拟绕组2，绕组撑条7上固定有垫片5，垫片5支撑在自发热模拟绕组2饼间，外壳8内部填充有变压器油，外壳8顶部两侧安装有航空端子3，自发热模拟铁芯6和自发热模拟绕组2的外接导线9均由航空端子3引出后连接至接触调压器10，外壳8内部分别安装有用于测试自发热模拟绕组2温度分布、用于测试自发热模拟铁芯6温度分布和用于测试油温变化的温度传感器4，温度传感器4的外接导线由航空端子3引出然后接温度巡检仪。
所述的绕组撑条7通过卡扣固定于自发热模拟铁芯6上。
所述的垫片5由电木材料制成。
所述的自发热模拟铁芯6中，每15至25层硅钢片中间夹一层发热片。
所述的自发热模拟铁芯6通过固定螺栓1固定于外壳8上。
所述的用于测试自发热模拟绕组2温度分布的温度传感器4安装在自发热模拟绕组2外表面，用于测试自发热模拟铁芯6温度分布的温度传感器4安装在自发热模拟铁芯6与自发热模拟绕组2之间，用于测试油温变化的温度传感器4安装在外壳8内部可接触到变压器油处。
一种根据所述的油浸式变压器温度场模拟装置的分析方法，包括如下步骤：
A、首先根据实验要求将高精度温度传感器4布设于模拟装置内部，再将模拟装置内部充满变压器油，将两个接触调压器10输入端都接入220v交流电；
B、通过调节接触调压器10的输出电压调整自发热模拟铁芯6内发热片的输入电压，自发热模拟绕组2不加电压，这时即可模拟装置空载损耗的温度分布情况；
C、通过调节接触调压器10的输出电压调整自发热模拟绕组2内热阻丝的输入电压，自发热模拟铁芯6不加电压，这时即可模拟装置负载损耗的温度分布情况；
D、通过调节接触调压器10的输出电压调整自发热模拟绕组2内热阻丝输入电压，将自发热模拟铁芯6的温度控制于所需温度，以此来模拟装置正常工作或超负荷工作时变压器内部的温度分布情况。
所述的步骤B、C、D的顺序可相互调换。
所述的步骤B、C、D之间是相互独立的，可三个步骤均进行或者只进行其中的任何一个或任何两个步骤。
本发明的工作原理是：
在初始状态时，模拟装置内部温度接近于室温。根据实验具体情况在模拟装置内部布设温度传感器4，并通过航空端子3引出模拟装置内部。接触调压器10输入220v交流电，根据实验具体需要，设定接触调压器10的输出电压，以此来控制热阻丝和加热片发热功率。通过改变热阻丝和发热片发热功率即可模拟装置不同的工作状态及其绕组部分的热流传递情况。
本发明的有益效果是：
1、一般实验室很难达到真实变压器的启动条件，若通过模拟装置的实验方式，只需用220v交流电即可实现，工作电流小，在模拟装置内部温度分析过程中对实验条件要求大大降低。
2、铜管内部穿有热阻丝，保证用以模拟绕组的铜管的表面温度均匀，铜管外部均匀缠有变压器用绝缘纸，考虑绝缘纸与铜管间的接触热阻和绝缘纸自身的体热阻，这样模拟效果更佳。
3、模拟铁芯由硅钢片和加热片压制而成，可实现对空载损耗产生热量的模拟。模拟铁芯和模拟绕组可分别单独加热，可分别实现对空载损耗和负载损耗对变压器温度分布影响的分析。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中自发热模拟绕组2横截面示意图；
图3为本发明中自发热模拟铁芯6横截面示意图。
图中各标号：1-固定螺栓，2-自发热模拟绕组，3-航空端子，4-温度传感器，5-垫片，6-自发热模拟铁芯，7-绕组撑条，8-外壳，9-导线，10-接触调压器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的说明。
实施例1：如图1-3所示，一种油浸式变压器温度场模拟装置，包括自发热模拟绕组2、航空端子3、温度传感器4、垫片5、自发热模拟铁芯6、绕组撑条7、外壳8、导线9、接触调压器10、温度巡检仪；
所述的自发热模拟铁芯6由硅钢片和发热片压制而成，自发热模拟绕组2包括中空铜管、热阻丝、变压器用绝缘纸，铜管内部中心处穿有热阻丝，铜管外侧均匀缠有变压器用绝缘纸，自发热模拟铁芯6通过固定螺栓1固定于外壳8上，绕组撑条7固定于自发热模拟铁芯6上，绕组撑条7外部缠有自发热模拟绕组2，绕组撑条7上固定有垫片5，垫片5支撑在自发热模拟绕组2饼间，外壳8内部填充有变压器油，外壳8顶部两侧安装有航空端子3，自发热模拟铁芯6和自发热模拟绕组2的外接导线9均由航空端子3引出后连接至接触调压器10，外壳8内部分别安装有用于测试自发热模拟绕组2温度分布、用于测试自发热模拟铁芯6温度分布和用于测试油温变化的温度传感器4，温度传感器4的外接导线由航空端子3引出然后接温度巡检仪。
进一步地，所述的绕组撑条7通过卡扣固定于自发热模拟铁芯6上，结构简单，安装方便。
进一步地，所述的垫片5由电木材料制成。
进一步地，所述的自发热模拟铁芯6中，每15至25层硅钢片中间夹一层发热片，即可根据实际情况需要，每15层硅钢片中间夹一层发热片，也可以每20层硅钢片中间夹一层发热片，也可以每25层硅钢片中间夹一层发热片，也可以是15至25中的其他数字。
进一步地，所述的自发热模拟铁芯6通过固定螺栓1固定于外壳8上，结构简单，安装方便。
进一步地，所述的用于测试自发热模拟绕组2温度分布的温度传感器4安装在自发热模拟绕组2外表面，用于测试自发热模拟铁芯6温度分布的温度传感器4安装在自发热模拟铁芯6与自发热模拟绕组2之间，用于测试油温变化的温度传感器4安装在外壳8内部可接触到变压器油处。根据具体实验要求，可调整温度传感器4布设的数量与位置。
一种根据所述的一种油浸式变压器温度场模拟装置的分析方法，包括如下步骤：
A、首先根据实验要求将高精度温度传感器4布设于模拟装置内部，再将模拟装置内部充满变压器油，将两个接触调压器10输入端都接入220v交流电；
B、通过调节接触调压器10的输出电压调整自发热模拟铁芯6内发热片的输入电压，自发热模拟绕组2不加电压，这时即可模拟装置空载损耗的温度分布情况；
C、通过调节接触调压器10的输出电压调整自发热模拟绕组2内热阻丝的输入电压，自发热模拟铁芯6不加电压，这时即可模拟装置负载损耗的温度分布情况；
D、通过调节接触调压器10的输出电压调整自发热模拟绕组2内热阻丝输入电压，将自发热模拟铁芯6的温度控制于所需温度，以此来模拟装置正常工作或超负荷工作时变压器内部的温度分布情况。
进一步地，所述的步骤B、C、D的顺序可相互调换，即可根据实际情况，调整获得所需数据的顺序。
进一步地，所述的步骤B、C、D之间是相互独立的，也可根据实际情况，三个步骤均进行或者只进行其中的任何一个或任何两个步骤。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种油浸式变压器温度场模拟装置，其特征在于：包括自发热模拟绕组（2）、航空端子（3）、温度传感器（4）、垫片（5）、自发热模拟铁芯（6）、绕组撑条（7）、外壳（8）、导线（9）、接触调压器（10）、温度巡检仪；
所述的自发热模拟铁芯（6）由硅钢片和发热片压制而成，自发热模拟绕组（2）包括中空铜管、热阻丝、变压器用绝缘纸，铜管内部中心处穿有热阻丝，铜管外侧均匀缠有变压器用绝缘纸，自发热模拟铁芯（6）固定于外壳（8）上，绕组撑条（7）固定于自发热模拟铁芯（6）上，绕组撑条（7）外部缠有自发热模拟绕组（2），绕组撑条（7）上固定有垫片（5），垫片（5）支撑在自发热模拟绕组（2）饼间，外壳（8）内部填充有变压器油，外壳（8）顶部两侧安装有航空端子（3），自发热模拟铁芯（6）和自发热模拟绕组（2）的外接导线（9）均由航空端子（3）引出后连接至接触调压器（10），外壳（8）内部分别安装有用于测试自发热模拟绕组（2）温度分布、用于测试自发热模拟铁芯（6）温度分布和用于测试油温变化的温度传感器（4），温度传感器（4）的外接导线由航空端子（3）引出然后接温度巡检仪；所述的自发热模拟铁芯（6）中，每15至25层硅钢片中间夹一层发热片。
2.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器温度场模拟装置，其特征在于：所述的绕组撑条（7）通过卡扣固定于自发热模拟铁芯（6）上。
3.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器温度场模拟装置，其特征在于：所述的垫片（5）由电木材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器温度场模拟装置，其特征在于：所述的自发热模拟铁芯（6）通过固定螺栓（1）固定于外壳（8）上。
5.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器温度场模拟装置，其特征在于：所述的用于测试自发热模拟绕组（2）温度分布的温度传感器（4）安装在自发热模拟绕组（2）外表面，用于测试自发热模拟铁芯（6）温度分布的温度传感器（4）安装在自发热模拟铁芯（6）与自发热模拟绕组（2）之间，用于测试油温变化的温度传感器（4）安装在外壳（8）内部可接触到变压器油处。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的油浸式变压器温度场模拟装置的分析方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、首先根据实验要求将高精度温度传感器（4）布设于模拟装置内部，再将模拟装置内部充满变压器油，将两个接触调压器（10）输入端都接入220v交流电；
B、通过调节接触调压器（10）的输出电压调整自发热模拟铁芯（6）内发热片的输入电压，自发热模拟绕组（2）不加电压，这时即可模拟装置空载损耗的温度分布情况；
C、通过调节接触调压器（10）的输出电压调整自发热模拟绕组（2）内热阻丝的输入电压，自发热模拟铁芯（6）不加电压，这时即可模拟装置负载损耗的温度分布情况；
D、通过调节接触调压器（10）的输出电压调整自发热模拟绕组（2）内热阻丝输入电压，将自发热模拟铁芯（6）的温度控制于所需温度，以此来模拟装置正常工作或超负荷工作时变压器内部的温度分布情况。
7.根据权利要求6所述的一种油浸式变压器温度场模拟装置的分析方法，其特征在于：所述的步骤B、C、D的顺序可相互调换。
8.根据权利要求7所述的一种油浸式变压器温度场模拟装置的分析方法，其特征在于：所述的步骤B、C、D之间是相互独立的，可三个步骤均进行或者只进行其中的任何一个或任何两个步骤。
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