一种变压器发热冷却综合实验平台的制作方法

本实用新型涉及一种变压器发热冷却综合实验平台，属于电力变压器实验设备技术领域。

背景技术：

温升是衡量变压器设计优劣性和运行可靠性的一个重要指标，iec60076标准中规定了运行中的顶层油温、绕组平均温升和绕组热点温升的限值，并规定温升试验作为变压器型式试验进行考核。iec60076-7:2005《powertransformers–part7:loadingguideforoil-immersedpowertransformers》中规定，常规油浸式变压器在98℃—140℃范围内，热点温度每增加6k，老化率增加1倍。随着变压器单台容量的不断增大，其发热冷却问题愈加突出，加上变压器冷却方式的多样化，使得变压器温升计算复杂度不断增加。因此开展大型变压器温升计算及实验研究，对变压器的安全稳定运行具有十分重要的意义。

众所周知，若直接使用大型产品级变压器作为实验对象，其成本极高，试验工况难于实现，难于实现随时试验、反复实验和反复验证的研究要求。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种变压器发热冷却综合实验平台，可以实现变压器直流电阻损耗和漏磁场作用下的绕组涡流损耗，可以实现变压器在不同的冷却方式（onan,onaf,odaf,ofaf）下的冷却效果,可以实现变压器发热中心与散热中心不同的高度差下的冷却效果，可以实现变压器油箱的进油口在不同高度下冷却效果，可以实现片式散热器在底吹和侧吹方式下的冷却效果，可在实验室内进行，成本低，可以实现随时试验、反复实验和反复验证的研究要求，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

本实用新型的技术方案是：一种变压器发热冷却综合实验平台，包含变压器损耗产生系统、冷却系统、液压升降系统、注放油系统和电气测量系统，所述变压器损耗产生系统的输出与冷却系统连接，液压升降系统设置在冷却系统下方，注放油系统的输出与变压器损耗产生系统连接，电气测量系统分别与变压器损耗产生系统、冷却系统和注放油系统连接。

所述变压器损耗产生系统包含变压器油箱、空心绕组、变压器油、储油柜、导油管道、支架、油箱顶部出油口、油箱底部进油口、油箱侧壁进油口一和油箱侧壁进油口二；储油柜设置在变压器油箱的上部，与变压器油箱连通，变压器油充满设置在变压器油箱内；空心绕组设置在变压器油箱内部；油箱顶部出油口设置在变压器油箱的顶部，油箱侧壁进油口一和油箱侧壁进油口二设置在变压器油箱的侧壁下方位置，油箱底部进油口设置在变压器油箱的底部；导油管道上端与空心绕组连接，下端与油箱底部进油口连通；支架设置在变压器油箱的底部；空心绕组为用扁铜导线绕制成的连续的饼式绕组。

所述冷却系统包含散热器进油口、散热器出油口、集油管、蝶阀、片式散热器和风机；片式散热器为四组，风机有两个；采用片式散热器底吹方式时，两个风机悬挂在四组片式散热器的底部，两组片式散热器配置一个风机；采用片式散热器侧吹方式时，两个风机悬挂在四组片式散热器的一侧，上下排列；集油管和蝶阀各有两个，散热器进油口和一组集油管和蝶阀依次连接，设置在片式散热器的上端，散热器出油口和另一组集油管和蝶阀依次连接，设置在片式散热器的下端。

所述液压升降系统由底盘、液压部件、电气部件、升降架、上平台和标尺构成；底盘、升降架和上平台从下至上依次设置，液压部件设置在升降架的底部，电气部件设置在底盘上升降架的一侧，电气部件与液压部件的输入端连接，液压部件的输出端与升降架连接，标尺设置在底盘、升降架和上平台的一侧，底部与底盘的底部持平；冷却系统的片式散热器设置在液压升降系统的上平台上。

所述注放油系统包含储油桶、过滤器、输油管、注放油泵、油箱注油口和储油柜标尺；过滤器设置在储油桶内部，通过输油管与注放油泵连接，注放油泵的输出端通过输油管和油箱注油口与变压器损耗产生系统连接，储油柜标尺设置在变压器损耗产生系统的储油柜上。

所述电气测量系统包含光纤、三相四线制电源一、三相四线制电源二、三相四线制电源三、三相四线制电源四、断路器一、熔断器、稳压电源、潜油泵、电机正反转控制器、功率分析仪、温度测试仪、断路器二、断路器三、断路器四、断路器五、断路器六、断路器七、断路器八和断路器九；电气测量系统中的光纤主要埋设在变压器损耗产生系统的空心绕组的上端部分区内；温度测试仪为光纤传感器，分别安设在变压器损耗产生系统的油箱顶部出油口、油箱底部进油口、油箱侧壁进油口一和油箱侧壁进油口二处，以及冷却系统的散热器进油口和散热器出油口处；电气测量系统中的断路器八与变压器损耗产生系统的空心绕组连接；电气测量系统中的断路器三与冷却系统的风机连接；电气测量系统中的断路器九与注放油系统的注放油泵连接。

本实用新型的有益效果是：可以实现变压器直流电阻损耗和漏磁场作用下的绕组涡流损耗，可以实现变压器在不同的冷却方式（onan,onaf,odaf,ofaf）下的冷却效果,可以实现变压器发热中心与散热中心不同的高度差下的冷却效果，可以实现变压器油箱的进油口在不同高度下冷却效果，可以实现片式散热器在底吹和侧吹方式下的冷却效果，可在实验室内进行，成本低，可以实现随时试验、反复实验和反复验证的研究要求。

附图说明

图1是变压器损耗产生系统图；

图2是本实用新型冷却系统侧吹正视图；

图3是本实用新型冷却系统底吹俯视图；

图4是本实用新型液压升降系统图；

图5是本实用新型注放油系统图；

图6是本实用新型电气测量系统图；

图中：变压器油箱101、空心绕组102、变压器油103、储油柜104、导油管道105、支架106、油箱顶部出油口107、油箱底部进油口108、油箱侧壁进油口一109、油箱侧壁进油口二110；散热器进油口201、散热器出油口202、集油管203、蝶阀204、片式散热器205、风机206；底盘301、液压部件302、电气部件303、升降架304、上平台305、标尺306；储油桶401、过滤器402、输油管403、注放油泵404、油箱注油口405、储油柜标尺406；三相四线制电源一501、三相四线制电源二502、三相四线制电源三503、三相四线制电源四504、断路器一505、熔断器506、稳压电源507、潜油泵508、电机正反转控制器509、功率分析仪510、温度测试仪511、断路器二512、断路器三513、断路器四514、断路器五515、断路器六516、断路器七517、断路器八518、断路器九519。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型技术方案作进一步详细的说明。

一种变压器发热冷却综合实验平台，包含变压器损耗产生系统、冷却系统、液压升降系统、注放油系统和电气测量系统，所述变压器损耗产生系统的输出与冷却系统连接，液压升降系统设置在冷却系统下方，注放油系统的输出与变压器损耗产生系统连接，电气测量系统分别与变压器损耗产生系统、冷却系统和注放油系统连接。

所述变压器损耗产生系统包含变压器油箱101、空心绕组102、变压器油103、储油柜104、导油管道105、支架106、油箱顶部出油口107、油箱底部进油口108、油箱侧壁进油口一109和油箱侧壁进油口二110；储油柜104设置在变压器油箱101的上部，与变压器油箱101连通，变压器油103充满设置在变压器油箱101内；空心绕组102设置在变压器油箱101内部；油箱顶部出油口107设置在变压器油箱101的顶部，油箱侧壁进油口一109和油箱侧壁进油口二110设置在变压器油箱101的侧壁下方位置，油箱底部进油口108设置在变压器油箱101的底部；导油管道105上端与空心绕组102连接，下端与油箱底部进油口108连通；支架106设置在变压器油箱101的底部；空心绕组102为用扁铜导线绕制成的连续的饼式绕组。空心绕组102用扁铜导线绕制成连续的饼式绕组，当通入交流电流时，用于模拟绕组的直流电阻损耗和漏磁场作用下的涡流损耗。

所述冷却系统包含散热器进油口201、散热器出油口202、集油管203、蝶阀204、片式散热器205和风机206；片式散热器205为四组，风机206有两个；采用片式散热器底吹方式时，两个风机206悬挂在四组片式散热器205的底部，两组片式散热器205配置一个风机；采用片式散热器侧吹方式时，两个风机206悬挂在四组片式散热器205的一侧，上下排列；集油管203和蝶阀204各有两个，散热器进油口201和一组集油管203和蝶阀204依次连接，设置在片式散热器205的上端，散热器出油口202和另一组集油管203和蝶阀204依次连接，设置在片式散热器205的下端。

所述液压升降系统由底盘301、液压部件302、电气部件303、升降架304、上平台305和标尺306构成；底盘301、升降架304和上平台305从下至上依次设置，液压部件302设置在升降架304的底部，电气部件303设置在底盘301上升降架304的一侧，电气部件303与液压部件302的输入端连接，液压部件302的输出端与升降架304连接，标尺306设置在底盘301、升降架304和上平台305的一侧，底部与底盘301的底部持平；冷却系统的片式散热器205设置在液压升降系统的上平台305上。

所述注放油系统包含储油桶401、过滤器402、输油管403、注放油泵404、油箱注油口405和储油柜标尺406；过滤器402设置在储油桶401内部，通过输油管403与注放油泵404连接，注放油泵404的输出端通过输油管403和油箱注油口405与变压器损耗产生系统连接，储油柜标尺406设置在变压器损耗产生系统的储油柜104上。

所述电气测量系统包含光纤、三相四线制电源一501、三相四线制电源二502、三相四线制电源三503、三相四线制电源四504、断路器一505、熔断器506、稳压电源507、潜油泵508、电机正反转控制器509、功率分析仪510、温度测试仪511、断路器二512、断路器三513、断路器四514、断路器五515、断路器六516、断路器七517、断路器八518和断路器九519；电气测量系统中的光纤主要埋设在变压器损耗产生系统的空心绕组102的上端部分区内；温度测试仪511为光纤传感器，分别安设在变压器损耗产生系统的油箱顶部出油口107、油箱底部进油口108、油箱侧壁进油口一109和油箱侧壁进油口二110处，以及冷却系统的散热器进油口201和散热器出油口202处；电气测量系统中的断路器八518与变压器损耗产生系统的空心绕组102连接；电气测量系统中的断路器三513与冷却系统的风机206连接；电气测量系统中的断路器九519与注放油系统的注放油泵404连接。利用热电偶进行温度测量，容易受到电磁干扰，测量效果不太理想，且使用寿命有限。本实用新型的绕组为空心线圈，绕组处在线圈的漏磁场作用下，为了达到更好的测试效果，本平台采用光纤传感技术，可以更好地解决变压器绕组温度测量的难题，其绝缘性能好，不受电磁干扰，适合在高温油气环境中工作，另外其传感器尺寸小，便于在变压器内部的线饼上埋入和引出。绕组的端部受横向漏磁通影响大，同时考虑到绕组的下端部油温比较低，故光纤应主要埋设在空心绕组102的上端部分区内，用于测量空心绕组102的热点温升。光纤传感器分别安设在油箱底部进油口108、油箱侧壁进油口一109、油箱侧壁进油口二110、油箱顶部出油口107及散热器进油口201和散热器出油口202处。

本实用新型的使用方法，

①实现变压器在不同的冷却方式（onan,onaf,odaf,ofaf）下的冷却效果，包含如下步骤：

变压器损耗产生系统中油箱侧壁进油口一109和油箱侧壁进油口二110中的任意一个进油口通过软管与冷却系统的散热器出油口202相连接，变压器损耗产生系统的油箱顶部出油口107通过软管与冷却系统的散热器进油口201相连接，通过切断电气测量系统中的断路器三513关闭风机206，通过切断电气测量系统中的断路器四514关闭潜油泵508，这样的连接方式为onan冷却方式；变压器损耗产生系统中油箱侧壁进油口一109和油箱侧壁进油口二110中的任意一个进油口通过软管与冷却系统的散热器出油口202相连接，变压器损耗产生系统的油箱顶部出油口107通过软管与冷却系统的散热器进油口201相连接，闭合电气测量系统中的断路器三513从而启动风机206，切断电气测量系统中的断路器四514从而关闭潜油泵508，这样的连接方式为onaf冷却方式；变压器损耗产生系统的油箱侧壁进油口一109和油箱侧壁进油口二110中的任意一个进油口通过软管与冷却系统的散热器出油口202相连接，变压器损耗产生系统的油箱顶部出油口107通过软管与冷却系统的散热器进油口201相连接，闭合电气测量系统中的断路器三513从而启动风机206，闭合断路器四514从而启动潜油泵508，这样的连接方式为ofaf冷却方式；变压器损耗产生系统的油箱底部进油口108通过软管与冷却系统的散热器出油口202相连接，变压器损耗产生系统的油箱顶部出油口107通过软管与冷却系统的散热器进油口201相连接，闭合电气测量系统中的断路器三513从而启动风机206，闭合电气测量系统中的断路器四514从而启动潜油泵508，这样的连接方式为odaf冷却方式。

②实现变压器发热中心与散热中心不同的高度差下的冷却效果，包含如下步骤：

在不同的冷却方式（onan,onaf,odaf,ofaf）下，任意选择一种冷却方式，（比如选择odaf冷却方式），确定好绕组的输入功率一定，进行温升实验，达到温度稳定后，记录油箱顶部出油口107光纤温度值作为油顶层温度，记录油箱底部进油口108光纤温度值并计算油平均温度。然后闭合液压升降系统中的电气部件303，通过液压部件302调节升降架304，进而调节上平台305，通过标尺306确定片式散热器的高度，保持相同的输入功率，再次进行温升实验，达到温度稳定状态后，记录油箱顶部出油口107光纤温度值作为油顶层温度，记录油箱底部进油口108光纤温度值并计算油平均温度。最后比较散热器在不同高度下，油平均温度和油顶层温度变化，从而实现变压器发热中心与散热中心不同的高度差下的冷却效果。

③实现变压器油箱的进油口在不同高度下冷却效果，包含如下步骤：

在不同的冷却方式（onan,onaf,ofaf）下，任意选择一种冷却方式，（比如选择onan冷却方式），变压器损耗产生系统中油箱侧壁进油口一109通过软管与冷却系统的散热器出油口202相连接，变压器损耗产生系统的油箱顶部出油口107通过软管与冷却系统的散热器进油口201相连接，切断电气测量系统中的断路器三513从而关闭风机206，切断电气测量系统中的断路器四514从而关闭潜油泵508，确定好绕组的输入功率一定，进行温升实验，达到温度稳定后，记录油箱顶部出油口107光纤温度值作为油顶层温度，记录油箱底部进油口108光纤温度值并计算油平均温度。在现有的实验基础上，只是改变变压器损耗产生系统中油箱侧壁进油口二110通过软管与冷却系统的散热器出油口202相连接，其它连接和设置不变，再次进行温升实验，达到温度稳定后，记录油箱顶部出油口107光纤温度值作为油顶层温度，记录油箱底部进油口108光纤温度值并计算油平均温度。比较两次的实验结果，从而达到实现变压器油箱的进油口在不同高度下冷却效果。

④实现片式散热器在底吹和侧吹方式下的冷却效果，包含如下步骤：

在不同的冷却方式（onaf,odaf,ofaf）下，任意选择一种冷却方式，（比如选择odaf冷却方式），变压器损耗产生系统的油箱底部进油口108通过软管与冷却系统的散热器出油口202相连接，变压器损耗产生系统的油箱顶部出油口107通过软管与冷却系统的散热器进油口201相连接，四组片式散热器205底部悬挂配置两个风机206，即采用底吹方式，确定好绕组的输入功率一定，闭合电气测量系统中的断路器三513从而启动风机206，闭合电气测量系统中的断路器四514从而启动潜油泵508，进行温升实验，达到温度稳定后，记录油箱顶部出油口107光纤温度值作为油顶层温度，记录油箱底部进油口108光纤温度值并计算油平均温度。在底吹的实验基础上，仅改变片式散热器205为侧吹方式时，即把两个风机206悬挂在四组片式散热器205的一侧，上下排列。其它连接和设置不变，再次进行温升实验，达到温度稳定后，记录油箱顶部出油口107光纤温度值作为油顶层温度，记录油箱底部进油口108光纤温度值并计算油平均温度。比较两次的实验结果，从而达到实现片式散热器在底吹和侧吹方式下的冷却效果。