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专利号: 2021115352501
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种变压器直装式套管冷却性能综合评估系数计算方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步、建立变压器直装式套管冷却性能综合试验平台

变压器直装式套管冷却性能综合试验平台包括:变压器套管主体(1)、套管伞裙(2)、套管导杆上接线端子(3)、套管导杆下接线端子(4)、套管法兰(5)、法兰固定螺栓(6)、试验平台底座(7)、套管伞裙迎风侧温度传感器阵列(8)、套管伞裙背风侧温度传感器阵列(9)、试验箱底层左前侧温度传感器(10)、试验箱底层左后侧温度传感器(11)、试验箱底层右前侧温度传感器(12)、试验箱底层右后侧温度传感器(13)、试验箱顶层左前侧温度传感器(14)、试验箱顶层左后侧温度传感器(15)、试验箱顶层右前侧温度传感器(16)、试验箱顶层右后侧温度传感器(17)、风机(18)、恒温试验箱箱体(19)、直流电阻测试仪(20)、可调交流电源(21)、光纤测温主机(22)、上位机(23);

套管伞裙(2)由大小相间的多个环形伞裙片组成,伞裙片自上至下均匀套装于变压器套管主体(1)外侧构成整个套管伞裙(2),伞裙片数量记为N,伞裙片编号为n,垂直方向上最下侧的伞裙片编号为1,即n=1;最上侧伞裙片编号为N,即n=N;套管法兰(5)安装于变压器套管主体(1)底部,套管法兰(5)通过法兰固定螺栓(6)与试验平台底座(7)固定;套管导杆上接线端子(3)位于变压器套管主体(1)顶部,在水平方向上位于套管主体(1)中央;套管导杆下接线端子(4)位于套管法兰(5)底部,在水平方向上位于套管主体(1)中央;风机(18)安装于恒温试验箱箱体(19)左壁面,使得套管伞裙(2)左侧为迎风侧、右侧为背风侧;套管伞裙(2)每个伞裙片的迎风侧表面均布置一只光纤温度传感器,迎风侧的所有传感器相连共N只构成套管伞裙迎风侧温度传感器阵列(8),套管伞裙迎风侧温度传感器阵列(8)与光纤测温主机(22)相连;套管伞裙(2)每个伞裙片的背风侧表面均布置一只光纤温度传感器,背风侧的所有传感器相连共N只构成套管伞裙背风侧温度传感器阵列(9),套管伞裙背风侧温度传感器阵列(9)与光纤测温主机(22)相连;上述结构均放置于恒温试验箱箱体(19)中央;

试验箱底层左前侧温度传感器(10)安装于恒温试验箱箱体(19)内部底层的左前侧,试验箱底层左后侧温度传感器(11)安装于恒温试验箱箱体(19)内部底层的左后侧,试验箱底层右前侧温度传感器(12)安装于恒温试验箱箱体(19)内部底层的右前侧,试验箱底层右后侧温度传感器(13)安装于恒温试验箱箱体(19)内部底层的右后侧;试验箱顶层左前侧温度传感器(14)安装于恒温试验箱箱体(19)内部顶层的左前侧,试验箱顶层左后侧温度传感器(15)安装于恒温试验箱箱体(19)内部顶层的左后侧,试验箱顶层右前侧温度传感器(16)安装于恒温试验箱箱体(19)内部顶层的右前侧,试验箱顶层右后侧温度传感器(17)安装于恒温试验箱箱体(19)内部顶层的右后侧;

直流电阻测试仪(20)的I+端口与套管导杆上接线端子(3)相连,直流电阻测试仪(20)的I‑端口与套管导杆下接线端子(4)相连;可调交流电源(21)的L端口与套管导杆上接线端子(3)相连,可调交流电源(21)的N端口与套管导杆下接线端子(4)相连,可调交流电源(21)的GND端口与法兰固定螺栓(6)相连;直流电阻测试仪(20)、可调交流电源(21)、光纤测温主机(22)均与上位机(23)相连;

第二步、获取自然对流条件下套管冷却系数CN

设定可调交流电源(21)的电流输出有效值为套管的额定电流,开启可调交流电源(21),使得套管主体(1)在额定电流作用下发热;获得套管伞裙迎风侧温度传感器阵列(8)得到的N个温度数据,自下而上编号为TNY1~TNYn,n∈[1,N],其中温度最大值记为TNYmax;获得套管伞裙背风侧温度传感器阵列(9)得到的N个温度数据,自下而上编号为TNB1~TNBn,其中温度最大值记为TNBmax;当TNYmax或TNBmax自可调交流电源(21)开启后首次波动小于0.5℃时,记录此时的TNY1~TNYn及TNB1~TNBn值,断开可调交流电源(21)的同时立即使用直流电阻测试仪(20)测量导杆直流电阻RD并记录,单位为Ω;所测温度值单位均为℃;根据公式(1),计算自然对流条件下套管冷却系数CN;

第三步、获取侧风条件下套管冷却系数CF

设定风机(18)风速,开启风机(18),使恒温试验箱箱体(19)产生方向为自左向右的平行冷却气流;设定可调交流电源(21)的电流输出有效值为套管的额定电流,开启可调交流电源(21),使得套管主体(1)在额定电流作用下发热;获得套管伞裙迎风侧温度传感器阵列(8)得到的N个温度数据,自下而上编号为TFY1~TFYn,n∈[1,N],其中温度最大值记为TFYmax;

获得套管伞裙背风侧温度传感器阵列(9)得到的N个温度数据,自下而上编号为TFB1~TFBn,其中温度最大值记为TFBmax;当TFYmax或TFBmax自可调交流电源(21)开启后首次波动小于0.5℃时,记录此时的TFY1~TFYn及TFB1~TFBn值,以及获取此时试验箱底层左前侧温度T1、试验箱底层左后侧温度T2、试验箱底层右前侧温度T3、试验箱底层右后侧温度T4、试验箱顶层左前侧温度T5、试验箱顶层左后侧温度T6、试验箱顶层右前侧温度T7、试验箱顶层右后侧温度T8,全部数据记录完毕后断开可调交流电源(21),同时立即使用直流电阻测试仪(20)测量导杆直流电阻RD并记录;测量第n片伞裙片距离套管法兰(5)上表面的垂直距离,记为hn,单位为m;

由此可得(h1,TFY1)、(h2,TFY2)、…、(hn,TFYn)共N组数据,以及(h1,TFB1)、(h2,TFB2)、…、(hn,TFBn)共N组数据;

以距离套管法兰(5)上表面的垂直距离h为自变量分别拟合上述N组(hn,TFYn)和N组(hn,TFBn)数据,得到TFY=f1(h)、TFB=f2(h)的函数关系式;TFY和TFB分别为根据(hn,TFYn)和(hn,TFBn)数据拟合所得函数的因变量;根据公式(2),计算侧风条件下套管冷却系数CF;

第四步、计算变压器直装式套管冷却性能综合评估系数CS

第五步、评估变压器直装式套管冷却性能

若CS>1,则该变压器直装式套管的冷却性能较好;若0.4