CN208902289U - 一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置,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)。本实用新型可在实验室内进行,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。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置,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。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置,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。
本实用新型的技术方案是:
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。
所述内外围屏分为内围屏和外围屏,端圈与内围屏之间的垂直油道用撑条支撑,端圈与外围屏之间的垂直油道也有撑条作为支撑;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。
本实用新型的有益效果是: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。
附图说明
图1是本实用新型实验系统框图;
图2是本实用新型油箱示意图;
图3是本实用新型导油盒示意图;
图4是本实用新型绕组导向分区侧视图;
图5是本实用新型绕组俯视图(1/2模型);
图6是本实用新型热电偶分布示意图;
图中: 电源系统1;发热系统2;冷却系统 3;测量显示系统 4;绝热材料 51:导油盒52 、绕组53;圆柱管道61;盖板62;内外围屏71;内外垂直油道72;线饼73;导向隔板74;水平油道75;内围屏81;端圈82;撑条83;外围屏84;热电偶a测量线圈轴向温度分布91;热电偶b测量线圈的辐向温度分布92;热电偶c 测量线圈水平油道温度93;热电偶d测量垂直油道进油口和出油口温度94;热电偶e测量进出油箱的变压器油温度95。
具体实施方式
以下结合附图,通过实例对本实用新型作进一步说明。
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;绕组53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71、内外垂直油道72、线饼73、导向隔板74和水平油道75构成;多个线饼73的上下端部分别设有端圈,相邻线饼73之间设有水平油道75,线饼73的两侧分别设有内外垂直油道72,内外垂直油道72的外面设有内外围屏71,线饼73与内外围屏71之间的内外垂直油道72上设有导向隔板74;端圈位置的内外垂直油道72分别为内外垂直油道72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91;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92;热电偶c放置在水平油道75内,热电偶c 测量线圈水平油道温度93;热电偶d放置在内外垂直油道72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94;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95。
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51,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71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。
为了得到进入绕组内部油流量,在下节油箱内设有密封的导油盒52,保证入油箱的变压器油全部进入绕组;绕组53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,这样两根导线的绕法相同但电流方向相反,产生的磁场相互抵消,消除导线涡流损耗,绕组通电后的损耗主要是电阻损耗,这样能够很准确地得出不同电流下的损耗密度值;绕组能够模拟变压器绕组的实际工作状态;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91;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92;热电偶c放置在水平油道75内,热电偶c测量线圈水平油道温度93;热电偶d放置在内外垂直油道72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94;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95。
实施例中,为保证导油盒52的密封性,导油盒盖板参照附图3。圆柱管道61与绕组53的管道相连接,盖板62与导油盒52通过密封垫连接在一起。
所述内外围屏71分为内围屏81和外围屏84,端圈82与内围屏81之间的垂直油道用撑条83支撑,端圈82与外围屏84之间的垂直油道也有撑条83作为支撑;导向隔板74与内外围屏71之间密封严实,确保变压器油不会泄露。
在1-12线饼的18匝位置自下而上放置热电偶a来测量线圈轴向温度分布。在2线饼、4线饼、7线饼、10线饼1-20匝内每隔一砸来放置热电偶b来测量线圈的辐向温度分布。在2-3线饼、4-5线饼、7-8线饼、10-11线饼之间19匝位置放置热电偶c 来测量线圈水平油道温度。在内外围屏和绕组进油口和出油口放置热电偶d来测量垂直油道进油口和出油口温度。在油箱进油口和出油口放置热电偶e来测量进出油箱的变压器油温度。
Claims (3)
1.一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置,其特征在于: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);绕组(53)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(71)、内外垂直油道(72)、线饼(73)、导向隔板(74)和水平油道(75)构成;多个线饼(73)的上下端部分别设有端圈,相邻线饼(73)之间设有水平油道(75),线饼(73)的两侧分别设有内外垂直油道(72),内外垂直油道(72)的外面设有内外围屏(71),线饼(73)与内外围屏(71)之间的内外垂直油道(72)上设有导向隔板(74);端圈位置的内外垂直油道(72)分别为内外垂直油道(72)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(91);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(92);热电偶c放置在水平油道(75)内,热电偶c 测量线圈水平油道温度(93);热电偶d放置在内外垂直油道(72)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(94);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(95)。
2.根据权利要求1所述的一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置,其特征在于:所述内外围屏(71)分为内围屏(81)和外围屏(84),端圈(82)与内围屏(81)之间的垂直油道用撑条(83)支撑,端圈(82)与外围屏(84)之间的垂直油道也有撑条(83)作为支撑。
3.根据权利要求1或2所述的一种验证变压器温度场仿真计算的实验装置,其特征在于:所述绝热材料(51),包括玻璃纤维、石棉或岩棉。
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