CN105971150A - 用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，涉及高寒地区电力设备安装技术领域，以控制保证低温条件下特(超)高压变压器安装的顺利进行。该保温棚温度控制方法包括获取保温棚的棚体单位时间散热量q₁和保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂；根据所述棚体单位时间散热量q₁和所述棚内地面单位时间散热量q₂确定保温棚的总散热量q_s，将赋值内容发给所述加热器的控制单元控制加热器加热。本发明提供的保温棚温度控制方法用于高寒地区电力设备安装技术领域中。

Description

用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法

技术领域

本发明涉及高寒地区电力设备安装技术领域，尤其涉及用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法。

背景技术

近年来，随着环境污染的加剧，雾霾天气出现的越来越多，已经严重影响到人们的正常生活。为了防治雾霾，国家提出跨区送电治理雾霾的计划，而跨区送电是一种远距离送电，需要采用特高压等送电方式，这为特高压工程迎来了巨大的发展良机。

一般来说，内蒙古自治区、黑龙江、吉林、新疆等地区能源比较丰富，在这些地区大力推进特高压电网建设，可以为跨区送电发挥重要的作用。而这些地区处于高寒地带，且特高压变电站建设过程中的特(超)高压变压器安装时间横跨整个冬季；因此，特高压变电站建设过程除了需要面临原有的技术难题，还必须满足冬季施工时，处于高寒低温地区的特(超)高压变压器对于环境温度的要求。

例如：在特(超)高压变压器安装过程中，特(超)高压变压器中的绝缘油需求量大、指标要求高，而绝缘油的热油循环温度必须达到65±5℃，才能正常安装；但是，高寒地区的冬季室外环境温度通常在-20℃以下，这样高寒地区的冬季室外环境温度与上述绝缘油的热油循环温度的温差就达到了80℃以上，使得绝缘油的热量损失严重，从而影响了特(超)高压变压器的安装及后续运行的稳定，而且，绝缘油是易燃物，如果不注重防火，特别容易发生不安全事故。

另外，在高寒地区进行特(超)高压变压器安装的过程中，特高压气体绝缘金属封闭开关设备(又称特高压GIS)的金属外壳导热快、不易保温。因此，针对这些问题，需要提出一种同时满足特(超)高压变压器及特高压GIS的温度控制方法，才能确保低温条件下特(超)高压变压器安装的顺利进行。

然而，现有的一些国家标准和企业标准虽然对于电气设备安装、试验进行了相应的规定，但是并没有关于特(超)高压变压器安装过程中的温度需求问题的规定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，以控制保证低温条件下特(超)高压变压器安装的顺利进行。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，使用加热器对保温棚进行温度控制；所述保温棚温度控制方法包括：

获取保温棚的棚体单位时间散热量q₁和保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂；

根据所述棚体单位时间散热量q₁和所述棚内地面单位时间散热量q₂确定保温棚的总散热量q_s；其中，q_s＝q₁+q₂；

将赋值内容发给所述加热器的控制单元；所述赋值内容包括赋值类型和保温棚的总散热量q_s；所述赋值类型用于使所述加热器的控制单元选取所述加热器的赋值目标为目标加热功率，所述保温棚的总散热量q_s用于对所述加热器中的目标加热功率进行赋值，以使所述加热器的控制单元控制所述加热器的加热单元按照目标加热功率对保温棚进行加热。

优选的，获取所述保温棚的棚体单位时间散热量q₁的方法包括：

获取所述保温棚的棚体相关信息；其中，所述棚体相关信息包括棚体的传热系数K₁和棚体的内表面积A₁；

获取温度信息，所述温度信息包括棚内目标温度T_n和室外环境温度T_w；

根据所述棚体的传热系数K₁、所述棚体的内表面积A₁、所述棚内目标温度T_n和室外环境温度T_w确定所述棚体单位时间散热量q₁。

较佳的，获取所述保温棚的棚体表面传热信息和保温墙体相关信息；其中，所述棚体表面传热信息包括棚体的内表面换热系数a_n和棚体的外表面换热系数a_w；所述保温墙体相关信息包括保温墙体的厚度δ和保温墙体所使用的保温材料的导热系数λ；

根据所述棚体的内表面换热系数a_n、棚体的外表面换热系数a_w、保温部的厚度δ和保温部所使用的保温材料的导热系数λ确定所述棚体的传热系数K₁；其中，

$K_1=\frac{1}{\frac{1}{a_n}+\frac{\mathrm{\δ}}{\mathrm{\λ}}+\frac{1}{a_w}}.$

进一步的，所述保温墙体至少为两面，且每面所述保温墙体包括沿所述保温棚的高度方向设置的i层保温部；

所述保温墙体的相关信息还包括每面所述保温墙体中，所述保温部的层数i；

所述保温墙体的厚度δ包括每面所述保温墙体中，所述保温部的厚度δ_i；

所述保温部所使用的保温材料的导热系数λ包括每面所述保温墙体中，所述保温部所使用的保温材料的导热系数λ_i；

$\frac{\mathrm{\δ}}{\mathrm{\λ}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{{\mathrm{\λ}}_i}.$

较佳的，获取所述保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂的方法包括：

获取保温棚的棚内地面相关信息；其中，所述棚内地面相关信息包括棚内地面传热系数K₂和棚内地面面积A₂；

根据所述棚内地面传热系数K₂、所述棚内地面面积A₂、所述棚内目标温度T_n和所述室外环境温度T_w确定棚内地面单位时间散热量q₂。

优选的，使用三个加热器对保温棚进行温度控制时，三个加热器的位置和加热温度满足如下公式。

$T_3=T_2+(T_1-T_2)\frac{1/R_3-1/R_2}{1/R_1-1/R_2};$

其中，

R₁为参考位置到第一加热器的距离；

R₂为参考位置到第二加热器的距离；

R₃为参考位置到第三加热器的距离；

T₁为第一加热器的加热温度；

T₂为第二加热器的加热温度；

T₃为第三加热器的加热温度。

与现有技术相比，本发明提供的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法具有以下有益效果：

本发明提供的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法中，考虑到保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂，并通过获取保温棚的棚体单位时间散热量q₁和保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂，以确定保温棚的总散热量q_s，然后利用赋值类型控制加热器的控制单元选取加热器的赋值目标为目标加热功率，以使目标加热功率P等于保温棚的总散热量q_s，这样利用加热器的加热单元按照该目标加热功率P加热保温棚内的空间时，就能够根据保温棚的总散热量q_s合理的控制加热器加热保温棚内的空间，严格控制保温棚内的温度，保证低温条件下特(超)高压变压器安装的顺利进行；而且，加热器也不会因为过度加热引起能源浪费。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法的控制流程图；

图2为本发明实施例提供的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法中，所使用的三个加热器的位置关系示意图；

图3为本发明实施例中获取棚体单位时间散热量的方法示意图；

图4为本发明实施例中获取棚内地面单位时间散热量的方法示意图；

图5为本发明实施例中保温墙体的结构示意图；

附图标记：

11-第一保温部， 12-第二保温部；

13-第三保温部， 4-加热器；

41-第一加热器， 42-第二加热器；

43-第三加热器。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1和图2，本发明实施例提供的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，使用加热器4对保温棚进行温度控制；保温棚温度控制方法包括：

S100：获取保温棚的棚体单位时间散热量q₁和保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂；

S200：根据棚体单位时间散热量q₁和棚内地面单位时间散热量q₂确定保温棚的总散热量q_s；其中，q_s＝q₁+q₂；

S300：将赋值内容发给加热器4的控制单元；赋值内容包括赋值类型和保温棚的总散热量q_s；

赋值类型用于使加热器4的控制单元选取加热器4的赋值目标为目标加热功率P，保温棚的总散热量q_s用于对加热器4中的目标加热功率进行赋值，以使加热器4的控制单元控制所述加热器的加热单元按照目标加热功率对保温棚进行加热。

与现有技术相比，本实施例提供的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法中：考虑到保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂，并通过获取保温棚的棚体单位时间散热量q₁和保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂，以确定保温棚的总散热量q_s，然后利用赋值类型控制加热器的控制单元选取加热器4的赋值目标为目标加热功率，以使目标加热功率P等于保温棚的总散热量q_s，这样利用加热器4的加热单元按照该目标加热功率P加热保温棚内的空间时，就能够根据保温棚的总散热量q_s合理的控制加热器加热保温棚内的空间，严格控制保温棚内的温度，保证低温条件下特(超)高压变压器安装的顺利进行；而且，加热器4也不会因为过度加热引起能源浪费。

而上述实施例中获取棚体单位时间散热量q₁和保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂的方法基本相同，都是通过q＝KA(T_n-T_w)该通式确定的。下面分别详细说明获取棚体单位时间散热量q₁和保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂的方法。

请参阅图3，获取上述实施例中保温棚的棚体单位时间散热量q₁的方法包括：

S111：获取保温棚的棚体相关信息；其中，棚体相关信息包括棚体的传热系数K₁和棚体的内表面积A₁；

获取温度信息，温度信息包括棚内目标温度T_n和室外环境温度T_w；

S112：根据棚体的传热系数K₁、棚体的内表面积A₁、棚内目标温度T_n和室外环境温度T_w确定棚体单位时间散热量q₁；其中，q₁＝K₁A₁(T_n-T_w)。

需要说明的是，上述实施例中的棚体的内表面积A₁为围墙1的内表面面积和顶篷的内表面面积之和。

请参阅图4，获取上述实施例中保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂的方法包括：

S121:获取保温棚的棚内地面相关信息；其中，棚内地面相关信息包括棚内地面传热系数K₂和棚内地面面积A₂；

S122：根据棚内地面传热系数K₂、棚内地面面积A₂、棚内目标温度T_n和室外环境温度T_w确定棚内地面单位时间散热量q₂；q₂＝K₂A₂(T_n-T_w)。

需要说明的是，上述实施例中的棚内地面传热系数K₂为经验值，这是本领域技术人员可以设定的，例如：K₂为在棚内地面面积较大，如远大于150m²时，K₂为0.07W/(m²·K)。

而如果上述实施例中的保温棚包括围墙和设在围墙顶部的顶篷，且围墙包括保温墙体时，则上述实施例中棚体的传热系数K₁采用如下方法获取：

第一步，获取保温棚的棚体表面传热信息和保温墙体相关信息；其中，棚体表面传热信息包括棚体的内表面换热系数a_n和棚体的外表面换热系数a_w；保温墙体相关信息包括保温墙体的厚度δ和保温墙体所使用的保温材料的导热系数λ；

第二步，根据棚体的内表面换热系数a_n、棚体的外表面换热系数a_w、保温部的厚度δ和保温部所使用的保温材料的导热系数λ确定棚体的传热系数K₁；其中，

$K_1=\frac{1}{\frac{1}{a_n}+\frac{\mathrm{\δ}}{\mathrm{\λ}}+\frac{1}{a_w}}.$

另外，为了便于安装保温墙体，将保温墙体模块化，即在限定保温墙体至少为两面的前提下，对每面保温墙体包括沿所述保温棚的高度方向设置的i层保温部；此时：保温墙体的相关信息还包括每面保温墙体中，保温部的层数i。

保温墙体的厚度δ包括每面保温墙体中，保温部的厚度δ_i；

保温部所使用的保温材料的导热系数λ包括每面所述保温墙体中，保温部所使用的保温材料的导热系数λ_i；

$\frac{\mathrm{\δ}}{\mathrm{\λ}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{{\mathrm{\λ}}_i}.$

以图5所示的保温墙体为例，该保温墙体包括第一保温部11、第二保温部12、第三保温部13；此时：

$\frac{\mathrm{\δ}}{\mathrm{\λ}}=\frac{{\mathrm{\δ}}_1}{{\mathrm{\λ}}_1}+\frac{{\mathrm{\δ}}_2}{{\mathrm{\λ}}_2}+\frac{{\mathrm{\δ}}_3}{{\mathrm{\λ}}_3}$

其中，δ₁为第一保温部的厚度；

δ₂为第二保温部的厚度；

δ₃为第三保温部的厚度；

λ₁为第一保温部所使用的保温材料的导热系数；

λ₂为第二保温部所使用的保温材料的导热系数；

λ₃为第三保温部所使用的保温材料的导热系数。

请参阅图2，当使用多个加热器对保温棚进行温度控制时，各个加热器的加热温度与加热位置是要满足一定的关系的，下面以三个加热器加热保温棚为例说明加热温度和加热位置需要符合的条件。

$T_3=T_2+(T_1-T_2)\frac{1/R_3-1/R_2}{1/R_1-1/R_2}$

其中，

R₁为参考位置到第一加热器的距离；

R₂为参考位置到第二加热器的距离；

R₃为参考位置到第三加热器的距离；

T₁为第一加热器的加热温度；

T₂为第二加热器的加热温度；

T₃为第三加热器的加热温度。

通过上述描述可以看出，当使用多个加热器对保温棚进行温度控制时，每个加热器的位置与其加热温度都是相关的，不能随便设置，这样才能保证保温棚的均匀加热，避免保温棚内温度分布不均。

需要说明的是，上述实施例中的第一加热器41、第二加热器42和第三加热器43的位置是以一个参考位置为参考的，参考位置不做特殊限定。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，其特征在于，使用加热器对保温棚进行温度控制；所述保温棚温度控制方法包括：

获取保温棚的棚体单位时间散热量q₁和保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂；

根据所述棚体单位时间散热量q₁和所述棚内地面单位时间散热量q₂确定保温棚的总散热量q_s；其中，q_s＝q₁+q₂；

将赋值内容发给所述加热器的控制单元；所述赋值内容包括赋值类型和保温棚的总散热量q_s；所述赋值类型用于使所述加热器的控制单元选取所述加热器的赋值目标为目标加热功率P，所述保温棚的总散热量q_s用于对所述加热器中的目标加热功率进行赋值，以使所述加热器的控制单元控制所述加热器的加热单元按照目标加热功率对保温棚进行加热。

2.根据权利要求1所述的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，其特征在于，获取所述保温棚的棚体单位时间散热量q₁的方法包括：

获取所述保温棚的棚体相关信息；其中，所述棚体相关信息包括棚体的传热系数K₁和棚体的内表面积A₁；

获取温度信息，所述温度信息包括棚内目标温度T_n和室外环境温度T_w；

根据所述棚体的传热系数K₁、所述棚体的内表面积A₁、所述棚内目标温度T_n和室外环境温度T_w确定所述棚体单位时间散热量q₁。

3.根据权利要求2所述的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，其特征在于，所述保温棚包括围墙和设在围墙上的顶棚，所述围墙包括保温墙体，所述棚体的传热系数K₁采用如下方法获取：

获取所述保温棚的棚体表面传热信息和保温墙体相关信息；其中，所述棚体表面传热信息包括棚体的内表面换热系数a_n和棚体的外表面换热系数a_w；所述保温墙体相关信息包括保温墙体的厚度δ和保温墙体所使用的保温材料的导热系数λ；

根据所述棚体的内表面换热系数a_n、棚体的外表面换热系数a_w、保温部的厚度δ和保温部所使用的保温材料的导热系数λ确定所述棚体的传热系数K₁；其中，

$K_1=\frac{1}{\frac{1}{a_n}+\frac{\mathrm{\δ}}{\mathrm{\λ}}+\frac{1}{a_w}}.$

4.根据权利要求3所述的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，其特征在于，所述保温墙体至少为两面，且每面所述保温墙体包括沿所述保温棚的高度方向设置的i层保温部；

所述保温墙体的相关信息还包括每面所述保温墙体中，所述保温部的层数i；

所述保温墙体的厚度δ包括每面所述保温墙体中，所述保温部的厚度δ_i；

所述保温部所使用的保温材料的导热系数λ包括每面所述保温墙体中，所述保温部所使用的保温材料的导热系数λ_i；

$\frac{\mathrm{\δ}}{\mathrm{\λ}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{{\mathrm{\λ}}_i}.$

5.根据权利要求2所述的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，其特征在于，获取所述保温棚的棚内地面单位时间散热量q₂的方法包括：

获取保温棚的棚内地面相关信息；其中，所述棚内地面相关信息包括棚内地面传热系数K₂和棚内地面面积A₂；

根据所述棚内地面传热系数K₂、所述棚内地面面积A₂、所述棚内目标温度T_n和所述室外环境温度T_w确定棚内地面单位时间散热量q₂。

6.根据权利要求1所述的用于高寒地区特(超)高压变压器安装的保温棚温度控制方法，其特征在于，使用三个加热器对保温棚进行温度控制时，三个加热器的位置和加热温度满足如下公式：

$T_3=T_2+(T_1-T_2)\frac{1/R_3-1/R_2}{1/R_1-1/R_2};$

其中，

R₁为参考位置到第一加热器的距离；

R₂为参考位置到第二加热器的距离；

R₃为参考位置到第三加热器的距离；

T₁为第一加热器的加热温度；

T₂为第二加热器的加热温度；

T₃为第三加热器的加热温度。