一种基于变压器散热片油道宽度及间距的散热性能测试方法技术

本发明专利技术提供了一种基于变压器散热片油道宽度及间距的散热性能测试方法，该方法先构建了变压器散热片测试装置，包括直流电源、油箱、绕组、散热器、流量计、热电偶、油泵和风扇。所述的变压器散热片两两之间彼此相连，可以调节之间的间距形成空气流通的流道，并能够安装在带有卡槽的散热器上，从而使得散热片的油道宽度和间距都可以进行调节。根据散热器的尺寸、风扇的风速、吹风宽度、安装位置以及油泵控制的油流速，通过一定的算法可以得到散热片合适的油道宽度及间距。本发明专利技术根据实际情况改善变压器散热片的布置，使得散热器达到更好的散热性能，为后续提高散热器的散热效率提供参考。为后续提高散热器的散热效率提供参考。为后续提高散热器的散热效率提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变压器散热片油道宽度及间距的散热性能测试方法


[0001]本专利技术涉及变压器在线监测
，具体涉及一种基于变压器散热片油道宽度及间距的散热性能测试方法。

技术介绍

[0002]变压器是电力系统的核心设备之一，其安全稳定的运行对于电能的可靠传输起着关键性的作用。电力负荷的快速增长，使得变压器面临着绕组热点温度过高的潜在风险，进而影响变压器的绕组绝缘和使用寿命。为了保证变压器能够安全可靠的运行，必须保证其散热系统具有高效的散热性能，其重要性不言而喻。
[0003]伴随我国大力建设电力化网络，庞大规模的油浸式变压器被投入使用。变压器运行时绕组会产生损耗而产生热量，使得该区域温度升高，并导致自身机械性能降低。经过热和氧的长期累积作用，变压器整体油纸绝缘性能将逐渐劣化并形成热老化，最终导致变压器寿命殆尽，因此为提高输配电领域资源配置效率，变压器的散热性能变得尤为关键。而影响散热性能的关键因素就是散热片之间的关系，不同的散热片尺寸参数会影响散热器整体的散热效率，改变散热片间距及油道宽度会直接影响散热性能。并且，油浸式变压器的顶层油温是直接反映自身运行状况的主要特征参量，包含了丰富的信息，通过分析变压器顶层油温在动态变化中蕴含的特征信息，对散热器的散热效率进行分析和评估。因此，为了探究不同散热片间距及油道宽度对顶层温度的影响，需要一种测试装置与方法，便于更好的设计散热器参数，提高散热效率且延长变压器的使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于变压器散热片油道宽度及间距的散热性能测试方法，通过改变散热片之间的间距及油道宽度可以得知变压器的顶层油温，进而可以通过油温来判断散热效率，从而得到最合适的散热片布置。
[0005]为实现上述目的，一种基于变压器散热片油道宽度及间距的散热性能测试方法，包括以下步骤：搭建测试装置，该测试装置由油箱(1)、绕组(2)、超声波流量计(3)、热电偶(4)、油泵(5)、直流电源(9)及散热器模型组成，其中，散热器模型主要由顶底层油管(6)、散热片(7)和风扇(8)组成；均匀布置散热片(7)的油道宽度及间距，根据散热器的尺寸安装风扇(8)的位置，已确保风扇风速与吹风宽度满足要求；然后，打开油箱(1)和各处阀门，使油正常流通，等待到油流量计(3)显示的数值稳定后，调节油泵(5)使得油道中的绝缘油维持设定的速度；随后，打开直流电源(9)对绕组(2)进行加热，加热到一定时间后，使用热电偶(4)记录变压器的顶层油温，判断整体测试设备是否正常。
[0006]进一步地，根据散热器的尺寸大小、风扇(8)的风速和吹风宽度以及油泵(5)设定的油流量，通过计算公式可以得到散热片(7)的油道宽度；其中，所述的散热片(7)油道宽度计算公式为：
[0007][0008]式中，W
i
为散热片(7)的油道宽度，i取1，2，3，4
···
，d
fanj
为有风区宽度，j取1，2，3，4
···
，d
nofj
为无风区宽度，j取1，2，3，4
···
，V
oil
为油流速，V
fan
为风扇(8)风速，L
i
为左端点到i油道左侧的距离，i取1，2，3，4
···
，H为散热片(7)高度，t
i
为散热时间。
[0009]进一步地，根据散热器的尺寸、散热片(7)的油道宽度以及风扇(8)的吹风宽度，通过计算公式可以得到散热片(7)的间距；其中，所述的散热片(7)间距计算公式为：
[0010][0011]式中，d
i
为散热片(7)间距，i取1，2，3，4
···
，W
i
‑1为油道宽度，i取1，2，3，4
···
，当W
i
‑1＝0时，d1＝0.05，W
∑fanj
为左端点到有风区j右侧的宽度，j取1，2，3，4
···
，W
∑nofj
为左端点到无风区j右侧的宽度，j取1，2，3，4
···
，d
fanj
为有风区宽度，j取1，2，3，4
···
，d
nofj
为无风区宽度，j取1，2，3，4
···
，L
i
为左端点到i油道左侧的距离，i取1，2，3，4
···
。
[0012]因此，将油道宽度与间距依次相加，即可得到所设计的散热器的总宽度；若上述散热片(7)油道宽度和间距的计算总距离大于散热器的最大宽度，那么最末端的散热片(7)油道宽度或间距直接取到最右侧的距离。
[0013]进一步地，根据上述公式改变散热片(7)油道宽度及间距后，记录此时变压器顶层油温的多个数据；经过多次测试后，通过计算油道宽度与顶层油温的标准差和协方差，进而可以得出散热片(7)油道宽度与顶层油温的关联性；其中，油道宽度和顶层油温的标准差、协方差的计算公式为：
[0014][0015][0016]式中，T
i
为顶层油温，i取1，2，
···
，n，n为记录数据个数，为顶层油温的平均值，i取1，2，3，4
···
，W
i
为散热片(7)的油道宽度，i取1，2，
···
，n，为散热片(7)油道宽度的平均值，i取1，2，3，4
···
，S
T
为顶层油温的标准差，S
W
为油道宽度的标准差，S
WT
为油道宽度和顶层油温的协方差。
[0017]由上可得，散热片(7)的油道宽度与变压器顶层油温的关联性系数当|η|≥0.8时，视为两者高度相关，当0.5≤|η|<0.8时，视为两者中度相关，当0.3≤|η|<0.5时，视为两者轻度相关，当|η|≤0.3时，视为两者相关度极弱。
[0018]同理，散热片(7)间隙与变压器顶层油温的关联性也按照上述方法进行探究，后续不再阐述。
[0019]上述方法使用的测试装置是一种变压器散热片(7)位置可调的装置，每个散热片(7)之间有连接结构，间距可以进行调整，并且可以将散热片(7)通过对应的卡槽固定在散热器当中，从而可以实现可变化的散热片(7)油道宽度及间距的散热器。
[0020]进一步地，通过改变散热器内部参数的测试实验来检验该方法的有效性，根据散热片(7)的油道宽度和间距以及上述公式计算后，使其正常运行，记录该状态下散热器的顶层油温T
old
。
[0021]进一步地，通过改变下列任意一种或多种情况：风扇(8)的风速、类型、布置位置、油泵(5)控制的油流速，保持油道宽度和间距不变，用热电偶(4)记录下此刻顶部油温T
on
。
[0022]进一步地，在所设置的状态下，根据相关公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变压器散热片油道宽度及间距的散热性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)搭建测试装置，该测试装置由油箱(1)、绕组(2)、超声波流量计(3)、热电偶(4)、油泵(5)、直流电源(9)及散热器模型组成，其中，散热器模型主要由顶底层油管(6)、散热片(7)和风扇(8)组成；均匀布置散热片(7)的油道宽度及间距，根据散热器的尺寸安装风扇(8)的位置，已确保风扇风速与吹风宽度满足要求；然后，打开油箱(1)和各处阀门，使油正常流通，等待到油流量计(3)显示的数值稳定后，调节油泵(5)使得油道中的绝缘油维持设定的速度；随后，打开直流电源(9)对绕组(2)进行加热，加热到一定时间后，使用热电偶(4)记录变压器的顶层油温，判断整体测试设备是否正常；2)根据散热器的尺寸大小、风扇(8)的风速和吹风宽度以及油泵(5)设定的油流量，通过计算公式可以得到散热片(7)的油道宽度；其中，所述的散热片(7)油道宽度计算公式为：式中，W
i
为散热片(7)的油道宽度，i取1，2，3，4
···
，d
fanj
为有风区宽度，j取1，2，3，4
···
，d
nofj
为无风区宽度，j取1，2，3，4
···
，V
oil
为油流速，V
fan
为风扇(8)风速，L
i
为左端点到i油道左侧的距离，i取1，2，3，4
···
，H为散热片(7)高度，t
i
为散热时间；3)根据散热器的尺寸、散热片(7)的油道宽度以及风扇(8)的吹风宽度，通过计算公式可以得到散热片(7)的间距；其中，所述的散热片(7)间距计算公式为：式中，d
i
为散热片(7)间距，i取1，2，3，4
···
，W
i
‑1为油道宽度，i取1，2，3，4
···
，当W
i
‑1＝0时，d1＝0.05，W
∑fanj
为左端点到有风区j右侧的宽度，j取1，2，3，4
···
，W
∑nofj
为左端点到无风区j右侧的宽度，j取1，2，3，4
···
，d
fanj
为有风区宽度，j取1，2，3，4
···
，d
nofj
为无风区宽度，j取1，2，3，4
···
，L
i
为左端点到i油道左侧的距离，i取1，2，3，4
···
；因此，将油道宽度与间距依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：王路伽，张乐彬，张海龙，任天佑，陈广毅，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：