[发明专利]一种斜装式变压器套管自然对流冷却特性系数计算方法

说明书

本发明公开了一种斜装式变压器套管自然对流冷却特性系数计算方法，包括以下步骤：建立斜装式变压器套管自然对流冷却特性综合试验平台、获取套管垂直地面时自然冷却系数、获取不同斜装角度下的套管自然冷却系数、获取斜装式变压器套管自然对流冷却特性系数、评估斜装式变压器套管自然对流冷却性能。本发明的有益效果在于：首次提出了综合考虑斜装式套管在不同倾斜角度下自然对流冷却特征的套管整体散热特性评估方法，能够科学合理地对电力变压器斜装式套管运行时的热性能进行模拟与评判。

技术领域

本发明涉及电气绝缘在线检测与故障诊断领域，特别是一种斜装式变压器套管自然对流冷却特性系数计算方法。

背景技术

套管是电力变压器最为关键的部件之一，它既负责支撑绕组出线从变压器箱体内穿出并连接至外部电网，又起到保证出线与变压器本体之间绝缘的作用，其安全性对于电力系统的稳定性至关重要。冷却性能是套管的重要技术指标之一，因为变压器运行时套管中心导体在电流的焦耳效应作用下会产生热量，由此引起套管的各个部分温度产生不同程度的升高。若套管不能及时的通过外表面伞裙的冷却效应散去，内部聚集的热量将会使套管局部或整体过热，进而引发套管内部绝缘的损坏。由此可见，冷却性能的评估是套管优化设计和温度在线监测必不可少的环节。套管的冷却性能主要取决于瓷套最外侧伞裙的对流传热特性，在静风时由热浮升力驱动的自然对流占据主导作用。对于斜装式套管，其向地侧和背地侧的空气受热状况存在显著差异，因此二者自然对流传热强度均需要单独考虑才足够客观，但现有研究缺乏能够考虑到向地侧和背地侧自然对流传热强度差异性的冷却性能评估方法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提出一种斜装式变压器套管自然对流冷却特性系数计算方法，能够实现任意结构、任意伞裙数量和任意斜装角度斜装式套管冷却性能的科学合理评估。

实现本发明目的的技术方案如下：

第一步、建立斜装式变压器套管自然对流冷却特性综合试验平台

斜装式变压器套管自然对流冷却特性综合试验平台包括：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)、角度可调试验台(7)、套管伞裙背地侧温度传感器阵列(8)、套管伞裙向地侧温度传感器阵列(9)、环境温度传感器(10)、直流电阻测试仪(11)、可调交流电源(12)、光纤测温主机(13)、上位机(14)；

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)与角度可调试验台(7)的上表面固定；角度可调试验台(7)的上表面对地夹角θ可调，进而使得套管主体(1)中心线与地面夹角可变，即套管主体(1)倾斜角度可变；套管导杆上接线端子(3)位于变压器套管主体(1)顶部，在套管主体(1)中心线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，在套管主体(1)中心线方向上位于套管主体(1)中央；套管伞裙(2)每个伞裙片的背地侧表面均布置一只光纤温度传感器，背地侧的所有传感器相连共N只构成套管伞裙背地侧温度传感器阵列(8)，套管伞裙背地侧温度传感器阵列(8)与光纤测温主机(13)相连；套管伞裙(2)每个伞裙片的向地侧表面均布置一只光纤温度传感器，向地侧的所有传感器相连共N只构成套管伞裙向地侧温度传感器阵列(9)，套管伞裙向地侧温度传感器阵列(9)与光纤测温主机(13)相连；环境温度传感器(10)与光纤测温主机(13)相连；直流电阻测试仪(11)的I+端口与套管导杆上接线端子(3)相连，直流电阻测试仪(11)的I-端口与套管导杆下接线端子(4)相连；可调交流电源(12)的L端口与套管导杆上接线端子(3)相连，可调交流电源(12)的N端口与套管导杆下接线端子(4)相连，可调交流电源(12)的GND端口与法兰固定螺栓(6)相连；直流电阻测试仪(11)、可调交流电源(12)、光纤测温主机(13)均与上位机(14)相连；