冷却器的试验环境模拟系统及其冷却容量测试方法与流程

本发明涉及高压直流输电，特别是关于一种冷却器的试验环境模拟系统及其冷却容量测试方法。

背景技术：

1、拟规划的清洁能源柔直外送工程送端换流站多建设在高海拔地区，海拔高度可达3000米以上。高海拔地区的空气稀薄，气压和空气密度等环境参数随之下降，导致换流变压器冷却散热效率降低，为换流变压器等关键设备的冷却效果带来了挑战。

2、目前，现有的iec标准和国标对变压器温升限值修正的海拔适用范围不明确，修正方法缺乏理论和试验依据，无法满足工程建设和主设备研制的迫切需要。因此，亟需通过高海拔环境条件对换流变压器强迫冷却系统散热效率影响的模拟试验验证。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够验证冷却器在高海拔条件下的实际冷却容量的冷却器的试验环境模拟系统及其冷却容量测试方法。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种冷却器的试验环境模拟系统，包括模拟气候试验室和设置在所述模拟气候试验室内的模拟装置，所述模拟气候试验室用于模拟不同气压并保持温度恒定；

3、所述模拟装置包括试验冷却器、电加热油罐和电源装置；

4、用于对变压器油进行冷却的所述试验冷却器的进油口依次通过第一油温测量元件和潜油泵连接所述电加热油罐的出油口；所述试验冷却器的出油口依次通过第二油温测量元件和流量计连接所述电加热油罐的第一进油口；所述第一油温测量元件和第二油温测量元件用于测量所述试验冷却器进油口和出油口处的油温；所述潜油泵用于提供所述试验冷却器所需的油流量；所述流量计用于记录油流量；

5、所述电加热油罐用于将变压器油加热到规定的温度；

6、所述电源装置连接该系统的各部件，用于为各用电部件进行供电。

7、进一步地，该系统还包括后台设备终端，所述后台设备终端分别电连接所述流量计、第一油温测量元件、第二油温测量元件和风温测量元件，用于获取油流量、油温和风温数据，以计算所述试验冷却器的冷却容量。

8、进一步地，所述模拟装置还包括风温测量元件，所述试验冷却器的进风口和出风口处均设置有用于测量对应位置处风温的所述风温测量元件。

9、进一步地，所述模拟装置还包括储油柜，所述储油柜的出油口连接所述电加热油罐的第二进油口，所述储油柜的进油口并联连接所述试验冷却器的出油口和所述电加热油罐的第一进油口；所述储油柜用于进行储油和补油。

10、进一步地，所述模拟气候试验室包括试验室、抽真空设备和空调设备；

11、所述试验室内设置有所述抽真空设备和空调设备，所述抽真空设备用于调节所述试验室内的气压；所述空调设备用于保持所述试验室内温度恒定。

12、进一步地，所述试验冷却器的进油口和所述电加热油罐的出油口之间还设置有电磁阀，所述电磁阀用于控制所述试验冷却器的额定油流量。

13、进一步地，所述试验冷却器包括冷却管和若干冷却风扇，所述冷却管中的变压器油通过所述冷却风扇强迫与空气进行热交换，完成对变压器油的冷却。

14、进一步地，所述风温测量元件采用0.5级的热电偶进行测量，所述热电偶放置在装有变压器油的玻璃瓶中。

15、进一步地，所述试验冷却器的进风口和出口风的热电偶放置在所述冷却风扇的进风口和出风口处，对应每一所述冷却风扇均放置两个所述热电偶，取各所述冷却风扇热电偶的平均温度为冷却空气的入口温度和出口温度。

16、进一步地，所述流量计的进油侧直管长度大于等于1.5米，所述流量计的出油侧直管长度大于等于0.75米。

17、另一方面，提供一种基于冷却器的试验环境模拟系统的冷却容量测试方法，包括：

18、将模拟气候试验室的气压逐渐调节至指定气压值，将模拟气候试验室的温度调节至指定温度；

19、通过电源装置对试验冷却器和潜油泵施加额定电压，使得潜油泵和试验冷却器运转；

20、通过第一油温测量元件和第二油温测量元件测量试验冷却器进油口和出油口处的油温；

21、通过电加热油罐将变压器油加热到预设的温度；

22、通过流量计测量试验冷却器出油口处的油流量；

23、分别记录第一油温测量元件测量到的进油口油温、第二油温测量元件测量到的出油口油温和流量计测量到的油流量；

24、根据记录的进油口油温、出油口油温和油流量，确定该指定气压值下试验冷却器的冷却容量。

25、进一步地，所述试验冷却器的冷却容量为：

26、py＝qyρycy(t′y-t″y)×10-6/3.6

27、式中，py为冷却容量；qy为油流量；ρy为温度为(t′y+t′y)时的变压器油密度；cy为温度为(t′y+t″y)/2时的变压器油比热容；t′y为进油口油温；t″y为出油口油温出油口油温。

28、进一步地，还包括：

29、通过设置于试验冷却器的进风口和出风口处的风温测量元件测量对应位置处的风温。

30、进一步地，还包括：

31、当变压器油的体积随油温变化而膨胀或缩小时通过储油柜进行储油和补油，以保证试验冷却器及管路内部充满变压器油。

32、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

33、1、本发明通过气候实验室去模拟冷却器在不同高海拔时的情况，节省了实地高海拔试验所花费的人力及物力。

34、2、本发明的电加热油罐、油泵和电磁阀均可在实验室外部进行操控，操作安全简便。

35、3、本发明中油温、风温、流量等测试数据均可实时远传至后台设备终端便于记录。

36、4、本发明的兼容性、通用性较好，可以分别测试不同规格尺寸的冷却器。

37、综上所述，本发明可以广泛应用于高压直流输电技术领域中。

技术特征：

1.一种冷却器的试验环境模拟系统，其特征在于，包括模拟气候试验室和设置在所述模拟气候试验室内的模拟装置，所述模拟气候试验室用于模拟不同气压并保持温度恒定；

2.如权利要求1所述的一种冷却器的试验环境模拟系统，其特征在于，该系统还包括后台设备终端，所述后台设备终端分别电连接所述流量计、第一油温测量元件、第二油温测量元件和风温测量元件，用于获取油流量、油温和风温数据，以计算所述试验冷却器的冷却容量。

3.如权利要求1所述的一种冷却器的试验环境模拟系统，其特征在于，所述模拟装置还包括风温测量元件，所述试验冷却器的进风口和出风口处均设置有用于测量对应位置处风温的所述风温测量元件。

4.如权利要求1所述的一种冷却器的试验环境模拟系统，其特征在于，所述模拟装置还包括储油柜，所述储油柜的出油口连接所述电加热油罐的第二进油口，所述储油柜的进油口并联连接所述试验冷却器的出油口和所述电加热油罐的第一进油口；所述储油柜用于进行储油和补油。

5.如权利要求1所述的一种冷却器的试验环境模拟系统，其特征在于，所述试验冷却器的进油口和所述电加热油罐的出油口之间还设置有电磁阀，所述电磁阀用于控制所述试验冷却器的额定油流量。

6.如权利要求1所述的一种冷却器的试验环境模拟系统，其特征在于，所述模拟气候试验室包括试验室、抽真空设备和空调设备；

7.一种基于权利要求1至6任一项所述的冷却器的试验环境模拟系统的冷却容量测试方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的一种冷却器的试验环境模拟系统的冷却容量测试方法，其特征在于，所述试验冷却器的冷却容量为：

9.如权利要求7所述的一种冷却器的试验环境模拟系统的冷却容量测试方法，其特征在于，还包括：

10.如权利要求7所述的一种冷却器的试验环境模拟系统的冷却容量测试方法，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明涉及一种冷却器的试验环境模拟系统及其冷却容量测试方法，系统包括模拟气候试验室和设置在模拟气候试验室内的模拟装置；模拟装置包括试验冷却器、电加热油罐和电源装置；试验冷却器的进油口依次通过第一油温测量元件、潜油泵和电磁阀连接电加热油罐的出油口；试验冷却器的出油口依次通过第二油温测量元件和流量计连接电加热油罐的第一进油口；所述电源装置连接该系统的各部件，本发明可以广泛应用于高压直流输电技术领域中。

技术研发人员：张进,李明,熊凌飞,刘杰,申笑林,晁阳,吴方劼,王尧玄,季一鸣,杜商安,梁晨光,王奥,黄睿,王宇,孟肖戈,孙修羽
受保护的技术使用者：国网经济技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7