CN106169358A - 一种变压器散热装置及其散热智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变压器散热装置及其散热智能控制系统，装置包括风冷散热装置及水冷散热装置，风冷散热装置包括进风部分和个出风部分，进风部分通入变压器内部组件底部，出风部分位于变压器内部组件顶部；水冷散热装置包括取热罩、装设于取热罩与变压器内部组件之间的取热油，及取热油热交换装置，取热油热交换装置连接于取热罩的取热油入口及取热油出口之间。系统包括监测设备、气象接收器、数据缓存控制部分及无线通信单元，无线通信单元包括通信模块、请求信号接收模块、筛选抽取模块、信号发送模块及警报信号自主发生模块。本发明公开的技术方案，提高了散热效果，同时具有远程监控及自主远程警报功能，便于管理者远程操控，提高了安全性能。

Description

一种变压器散热装置及其散热智能控制系统

技术领域

本发明涉及电力辅助设备技术领域，尤其涉及一种变压器散热装置及其散热智能控制系统。

背景技术

箱式变压器(通常简称“箱变”)将传统变压器集中设计在箱式壳体中，具有体积小、重量轻、低噪声、低损耗、高可靠性，广泛应用于住宅小区、商业中心、轻站、机场、厂矿、企业、医院、学校等场所。但是其散热性低，如果散发出来的热量不能及时疏散开，从而导致温度上升影响原件的稳定工作。现有技术中通常采用安装排气风扇、迷宫结构箱壁，加强通风效果，保证温度不超标。为了避免降低容量，在重载时还要吹风冷却。然而现有技术中的散热方式通常采用的是吹风或者抽气来保证内部气流通畅，并且散热位置单一容易造成散热死角，导致部分元件温度过高影响变压器的正常工作。并且现有技术中控制系统控制方法过于单一，仅通过箱式变压器内部的温度和湿度来判读是否需要散热，忽略了环境的因素，导致散热效果差，浪费能源。

例如中国专利CN202150649U公开的一种箱式变压器的散热系统,所述的箱式变压器的散热系统，包括箱体、高压受电装置和低压配电装置，其特征在于：低压配电装置的回路电缆入线口安装轴流风机，低压配电装置的两侧门也安装有轴流风机，轴流风机连接控制装置。在低压配电装置的每个回路电缆入线口处各增加一只轴流风机，其风向从下往上吹，在低压配电装置的两侧门各增加一只轴流风机，能够使低压配电装置内热风顺利排出。所述的控制装置是温度控制器，温度控制器的温度探头设置在低压配电装置的上方。所述的温度控制器是常规或者可以实现的装置，通过温度探头感应低压配电装置的温度，由温度控制器来控制各轴流风机的开、停，结合箱式变压器的具体情况，宜将轴流风机启动温度设为50℃，轴流风机停止温度设为40℃。该箱式变压器的散热系统采用轴流风机吹风的方式散热，并且仅设定了轴流风机开启和关闭的温度，容易造成散热死角导致变压器内部局部温度过高。

又例如中国专利CN103944085A公开了一种箱式变压器低压室的散热装置，包含一外壳，以及均设置在所述外壳内部的：空气-空气热交换器，其具有一进风口和一回风口；散热风机，其设置在所述空气-空气热交换器的下部，并且与所述空气-空气热交换器的散热翅片相连接；循环风机，其设置在所述空气-空气热交换器的进风口内或者回风口内；自动控制模块，其设置在所述空气-空气热交换器的上部，在测得空气-空气热交换器的内部温度高于所设定的阈值时，控制启动散热风机。该箱式变压器低压室的散热装置通过空气-热空气交换器进行散热，其自动控制模块仅根据温度的高低来判断是否需要散热，忽略了外部环境对散热效果的影响，当外部空气温度过高或者过低时，以固定的功率散热，难以保证散热效果，或者造成能源浪费。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提高散热效果，通过便于远程监控的一种变压器散热装置及其散热智能控制系统。

本发明提供的一种变压器散热装置，包括风冷散热装置及水冷散热装置，风冷散热装置包括至少1个进风部分和1个出风部分，进风部分通入变压器内部组件底部，出风部分位于变压器内部组件顶部；水冷散热装置包括罩设于变压器内部组件外的取热罩、装设于取热罩与变压器内部组件之间的取热油，及取热油热交换装置，取热油热交换装置连接于取热罩的取热油入口及取热油出口之间。

在一些实施方式中，变压器内部组件设于箱体内；

进风部分包括进风竖管、进风盖、进风管、进风风机及进风铺管，进风竖管、进风盖、进风管及进风风机位于箱体的外部，进风盖连接进风竖管及进风管，且位于进风竖管及进风管的上端，进风风机设于进风管上；

进风铺管位于箱体内侧底部，进风铺管的一端与进风管相通，进风铺管上设置有至少个进风铺管通风孔，进风铺管通风孔与进风铺管一体成型。

在一些实施方式中，进风盖为弧面进风盖，进风盖的下端设置有进风通孔，进风通孔与进风盖一体成型。

在一些实施方式中，出风部分包括风罩、出风管和出风风机，风罩位于位于变压器内部组件顶部，风罩为漏斗形风罩。

在一些实施方式中，取热罩为一中空腔体，变压器内部组件置于取热罩内，且密封于取热罩内腔中，取热罩与变压器内部组件之间充满取热油，取热罩上方一侧开设取热油出口，取热罩下方开设取热油入口。

在一些实施方式中，取热油热交换装置包括换热管排，换热管排成“Z”字形迂回排布，换热管排连接于取热油入口及取热油出口之间。

在一些实施方式中，换热管排置于密封的换热腔内，换热腔为一密封的中空腔体，换热腔内充满换热冷却液，换热腔与冷凝器连通，形成一回路。

本发明提供的一种用于控制上述变压器散热装置的散热智能控制系统，包括监测设备、气象接收器、数据缓存控制部分及无线通信单元，监测设备和气象接收器分别与数据缓存控制部分电连接，无线通信单元与数据缓存控制部分电连，无线通信单元包括通信模块、请求信号接收模块、筛选抽取模块、信号发送模块及警报信号自主发生模块，请求信号接收模块与筛选抽取模块连接，筛选抽取模块及警报信号自主发生模块分别与数据缓存控制部分连接。

在一些实施方式中，数据缓存控制部分包括微程序控制器、散热装置电路控制器和数据缓存器，微程序控制器和数据缓存器电连接，散热装置电路控制器和微程序控制器电连接,散热装置电路控制器与进风风机及出风风机电连接；微程序控制器包括控制存储器、指令修改器和分析器，控制存储器分别与指令修改器和说话分析器电连接，分析器与数据缓存器电连接，指令修改器与散热装置电路控制器连接。

在一些实施方式中，筛选抽取模块与数据缓存器连接，警报信号自主发生模块与分析器连接。

与现有技术相比，本发明提供的一种变压器散热装置及其散热智能控制系统的有益效果在于：

1、本发明提供的一种变压器散热装置，采用风冷散热装置及水冷散热装置的结合，提高了散热效果。

2、本发明提供的散热智能控制系统，具有远程监控及自主远程警报功能，便于管理者远程操控，提高了安全性能。

附图说明

图1为本发明提供的一种实施方式的一种变压器散热装置的结构示意图；

图2为图1所示的一种变压器散热装置中进风盖的仰视图；

图3为图1所示的一种变压器散热装置中水冷散热装置的结构示意图；

图4为本发明提供的一种实施方式的散热智能控制系统结构框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1至图4示意性的显示了根据本发明一种实施方式提供的一种变压器散热装置。

如图1至图3所示，本发明披露的一种变压器散热装置，包括箱体1、变压器内部组件2和散热装置3，箱体1包括箱顶11和箱板12，箱顶11和箱板12通过螺栓连接，箱体1和变压器内部组件2通过螺栓连接，其中变压器内部组件2的下端设置有底座21，内部组件2通过固定架与底座21连接。变压器内部组件2内包括有维持箱式变压器正常工作的必要组件，包括变压器、高压开关设备和控制设备、低压开关设备和控制设备、内部接线、计量、补偿、避雷器等辅助设备。变压器内部组件2还包括用以安装散热智能控制系统4的安装部位，也可以是内部组件2以外的合适位置，参照图1，本实施例中的散热智能控制系统4设置在箱体1的内壁上。

如图1所示，散热装置3包括风冷散热装置301及水冷散热装置302。

如图1所示，风冷散热装置301和箱体1通过螺栓连接，风冷散热装置301包括1个进风部分31和1个出风部分32，进风部分31包括进风竖管311、进风盖312、进风管313、进风风机314和进风铺管315；进风竖管311、进风盖312、进风管313和进风风机314位于箱体1的外部，进风盖312位于进风竖管311和进风管313的上端，进风盖312分别与进风竖管311和进风管313通过螺钉连接，进风风机314与进风管313通过螺钉连接。优选的，进风竖管311和进风管313通过固定架与箱板12外部固定连接。

作为优选的，进风竖管311、进风管313和进风铺管315采用聚合耐腐蚀管材的管道，由于现在箱式变压器的位置通常为了美观而设置很多绿化进行遮挡，从而导致箱式变压器的附近比较潮湿，而聚合耐腐蚀管可以避免潮湿环境带来的腐蚀，从而延长散热装置的使用寿命。此外进风竖管311的下端接近地面，由于靠近地面的空气温度比上方的空气温度低，可以确保进风部分31吸到的是冷空气。并且优选进风竖管311和进风管313的长度为1.5米，从而确保地面存在积水时，不至于将进风竖管311和进风管313淹没。

作为进一步优选的，如图1所示，进风盖312为弧面进风盖，进风盖312的下端与进风竖管311和进风管313通过焊接连接，进风竖管311和进风管313通过进风盖312相通。其中进风竖管311的下端位于底端接近底面的位置，以确保吸入的空气温度较低。进风盖312上端的弧形面为闭合状，防止开口导致雨水进入到进风管313内部。

作为更进一步优选的，如图2所示，进风盖312的下端设置有进风通孔3121，进风通孔3121与进风盖312一体成型。并且进风通孔位于进风盖312的下端，可防止雨水通过进风通孔3121进入进风管313，当雨水天气，箱体1外积水过多以至于没过进风竖管的下端开口，由于进风通孔3121处的压力小于积水水面，会通过进风通孔3121将空气吸入，避免了将雨水带入到箱体1内部。

如图1所示，进风铺管315位于箱体1内侧底部，进风铺管315的一端与进风管313相通，进风铺管315与箱板12通过螺钉连接。进风铺管315为直径与进风管313相匹配的中空圆筒形管道。为了保证更好的散热效果，进风铺管315悬空设置，通过固定架与箱体1的底部连接。进风铺管315与箱体1的底面平行且间隔距离为15厘米。进风铺管315的开口端位于箱体1底部内侧的中心位置，进风铺管315上设置有1个进风铺管通风孔3151，进风铺管通风孔3151与进风铺管315一体成型。将进风铺管315设置在箱体1内侧底部可以使得进风通过进风铺管通风孔3151分散到非进风铺管开口端的其他位置，减少了散热死角，使得散热效果更好。

如图1所示，出风部分32包括风罩321、出风管322和出风风机323，风罩321和出风风机323分别与出风管322通过螺栓连接。为防止风罩321脱落，可采用钢丝和焊接支撑架对风罩321进行固定。作为优选的，本具体实施方式中采用一隐藏式固定架与出风管322固定，并且固定架的端部固定于箱板12内侧，为加强固定效果，采用加强焊接支架进行加强焊。此外出风风机323为轴流风机，通过螺栓固定在箱板12上。箱板12设置有供出风风机323安装风洞。作为优选的，风罩321位于箱体1内部的中上部，风罩321为漏斗形风罩。其中风罩321设置在产生热量较为集中的中上部，可以使得散热效率达到最佳。

如图1和图3所示，水冷散热装置302包括罩设于变压器内部组件2外的取热罩3021、装设于取热罩3021内的取热油3022及取热油热交换装置3023。如图1和图3所示，取热罩3021为一中空腔体，变压器内部组件2置于取热罩3021内，且密封于取热罩3021内腔中，取热罩3021与变压器内部组件2之间充满取热油3022，取热罩3021上方一侧开设取热油出口2101，取热罩3021下方开设取热油入口2102。如图3所示，取热油热交换装置3023包括换热管排2304，如图3所示，换热管排2304成“Z”字形迂回排布，换热管排2304包括进油口2302及出油口2303，且作为优选的，出油口2303位于进油口2302下方，位于上方的进油口2302与取热罩3021的取热油出口2101连通，位于下方的出油口2303与取热罩3021的取热油入口2102连通，作为进一步优选的，换热管排2304置于密封的换热腔2301内，换热腔2301为一密封的中空腔体，换热腔2301内充满换热冷却液2305。

如图3所示，作为更进一步优选的，在本发明的此实施方式中，换热腔2301上开设有换热冷却液出口011和换热冷却液入口012，换热腔2301的换热冷却液出口011和换热冷却液入口012间连接冷凝器2306，冷凝器2306对换热冷却液2305进行迅速冷却。

上述结构中，取热罩3021内的取热油3022用于对变压器内部组件2进行冷却，取热罩3021内流动的取热油3022在对变压器内部组件2进行冷却后，取热油3022吸收变压器内部组件2的热度温度身高，经变压器内部组件2上部的出油口2303进入换热管排2304，取热油3022与换热腔2301内、换热管排2304外壁的换热冷却液2305的进行热交换，取热油3022被冷，且冷却后的取热油3022流回至取热罩3021内，进行下一轮的冷却循环。

本发明还披露了用于控制上述一种变压器散热装置的散热智能控制系统。

如图4所示，本发明披露的用于控制实施例1的箱式变压器的散热装置的一种散热智能控制系统，包括监测设备41、气象接收器42和数据缓存控制部分43，监测设备41和气象接收器42分别与数据缓存控制部分43电连接。

监测设备41监测箱式变压器内部的湿度、温度和变压器的运行状态，监测设备41包括湿度监测器411、温度监测器412和运行状态监测器413，湿度监测器411、温度监测器412、运行状态监测器413并联电连接。作为优选的，湿度监测器411采用半导体湿度监测器，其检测精度高，故障率低，适用于变压器内部的长时间稳定工作。此外，作为优选的温度监测器412的测温元件为铂电阻温度计，采用铂电阻温度计精度高，便于测量出箱式变压器内部的准确温度以做出合理的措施进行散热。并且铂电阻温度计分布在箱式变压器内部各个运行元件处，以确保可以测到各个部分的实时温度，确保无死角。运行状态监测器413可以监测箱式变压器的负载，包括空载和运行负载。数据缓存控制部分43可根据空载和负载的时间来调整进风风机314和出风风机323的功率，避免浪费能源。

气象接收器42接收气象中心发布的天气信息信号并将信号转换为可识别的数据信号，气象接收器42包括气象接收电台421和数据转换器422，气象接收电台421和数据转换器422电连接。其中气象接收电台421接收气象中心发送的天气信息信号，其中包括降雨情况和气温等，也可以通过设置改为其他的天气信息。并且作为优选的，气象接收电台421为无线短波气象接收电台，通过无线短波接收气象信号。气象接收电台421接收到的天气信号通过数据转换器422可转换为可识别的数字信号。具体的，数据转换器422采用A/D转换器作为数据转换的元件。

数据缓存控制部分43缓存接收和监测到的数据并通过散热装置电路控制器433控制散热装置的散热情况，数据缓存控制部分43包括微程序控制器431、散热装置电路控制器433和数据缓存器432。其中，微程序控制器431和数据缓存器432电连接，散热装置电路控制器433和微程序控制器431电连接,散热装置电路控制器433与进风风机314和出风风机323电连接。具体的，微程序控制器431提供给散热装置电路控制器433控制散热装置电路的指令，而微程序控制器431又可以根据数据缓存器432内存储的数据进行修改指令。

作为优选的，微程序控制器431包括控制存储器4311、指令修改器4312和分析器4313，控制存储器4311分别与指令修改器4312和分析器4313电连接，分析器4313与数据缓存器432电连接，指令修改器4312与散热装置电路控制器433连接。其中，作为优选的，分析器4313内设置有预设值，分析器4313将读取到的数据缓存器432内的数据与预设值比较，根据比较的结果控制指令修改器4312更改控制存储器4311内部的指令。例如：数据缓存器432内的温度数据为41℃，分析器4313内部的预设值为40℃，此时分析器4313控制指令修改器4312将控制存储器4311内部的指令修改为提高进风风机314和出风风机323的转速。

作为本发明的一个发明点，本发明披露的一种散热智能控制系统，还包括无线通信单元6，无线通信单元6与数据缓存控制部分43电连，其中，无线通信单元6包括:通信模块61、请求信号接收模块62、筛选抽取模块63、信号发送模块64及警报信号自主发生模块65。如图4所示，其中，请求信号接收模块62与筛选抽取模块63连接，筛选抽取模块63于数据缓存控制部分43中的数据缓存器432连接，同时，筛选抽取模块63与信号发送模块64连接，警报信号自主发生模块65与分析器4313连接。作为优选的，在本发明的此实施方式中，通信模块61为WIFI信号接收模块或蓝牙接收模块，用于与移动终端的连接通信。

本具体实施方式的工作原理为：监测设备41将监测到的数据传输到数据缓存器432，微程序控制器431读取数据缓存器432内存储的数据，微程序控制器431将读取到的数据与内部预设的数据进行比较，更改微程序控制器431内的控制指令，散热装置电路控制器433根据控制指令控制进风风机314和出风风机323的转速，从而达到既保证散热效果又节约能源的目的。另外，通过通信模块61与移动终端的连接通信，用户可通过移动终端发送请求信号，请求查看监测设备41监测的各项指标，其请求信号接收模块62用于接收移动终端发出的请求信号，并将请求信号发送至筛选抽取模块63，筛选抽取模块63从数据缓存器432中抽取对应的监测信息，并通过信号发送模块64反馈至移动终端显示。其次，本发明披露的一种散热智能控制系统还具有自主发送警报信号的功能，当分析器4313读取到的数据缓存器432内的数据与预设值相差较大，超过安全差值时，警报信号自主发生模块65主动发送警报信号至移动终端。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变压器散热装置，其特征在于，包括风冷散热装置(301)及水冷散热装置(302)，所述风冷散热装置(301)包括至少1个进风部分(31)和1个出风部分(32)，所述进风部分(31)通入变压器内部组件(2)底部，出风部分(32)位于所述变压器内部组件(2)顶部；所述水冷散热装置(302)包括罩设于所述变压器内部组件(2)外的取热罩(3021)、装设于所述取热罩(3021)与所述变压器内部组件(2)之间的取热油(3022)，及取热油热交换装置(3023)，所述取热油热交换装置(3023)连接于取热罩(3021)的取热油入口(2102)及取热油出口(2101)之间。

2.根据权利要求1所述的一种变压器散热装置，其特征在于，所述变压器内部组件(2)设于箱体(1)内；

所述进风部分(31)包括进风竖管(311)、进风盖(312)、进风管(313)、进风风机(314)及进风铺管(315)，所述进风竖管(311)、进风盖(312)、进风管(313)及进风风机(314)位于箱体(1)的外部，所述进风盖(312)连接所述进风竖管(311)及所述进风管(313)，且位于所述进风竖管(311)及所述进风管(313)的上端，所述进风风机(314)设于所述进风管(313)上；

所述进风铺管(315)位于所述箱体(1)内侧底部，所述进风铺管(315)的一端与所述进风管(313)相通，所述进风铺管(315)上设置有至少1个进风铺管通风孔(3151)，所述进风铺管通风孔(3151)与进风铺管(315)一体成型。

3.根据权利要求2所述的一种变压器散热装置，其特征在于，所述进风盖(312)为弧面进风盖，所述进风盖(312)的下端设置有进风通孔(3121)，所述进风通孔(3121)与进风盖(312)一体成型。

4.根据权利要求1所述的一种变压器散热装置，其特征在于，所述出风部分(32)包括风罩(321)、出风管(322)和出风风机(323)，所述风罩(321)位于位于所述变压器内部组件(2)顶部，所述风罩(321)为漏斗形风罩。

5.根据权利要求1所述的一种变压器散热装置，其特征在于，所述取热罩(3021)为一中空腔体，所述变压器内部组件(2)置于所述取热罩(3021)内，且密封于所述取热罩(3021)内腔中，所述取热罩(3021)与所述变压器内部组件(2)之间充满所述取热油(3022)，所述取热罩(3021)上方一侧开设所述取热油出口(2101)，所述取热罩(3021)下方开设所述取热油入口(2102)。

6.根据权利要求5所述的一种变压器散热装置，其特征在于，所述取热油热交换装置(3023)包括换热管排(2304)，所述换热管排(2304)成“Z”字形迂回排布，所述换热管排(2304)连接于所述取热油入口(2102)及取热油出口(2101)之间。

7.根据权利要求6所述的一种变压器散热装置，其特征在于，所述换热管排(2304)置于密封的换热腔(2301)内，所述换热腔(2301)为一密封的中空腔体，所述换热腔(2301)内充满换热冷却液(2305)，所述换热腔(2301)与冷凝器(2306)连通，形成一回路。

8.一种用于控制权利要求1至7中任一所述的变压器散热装置的散热智能控制系统，其特征在于，包括监测设备(41)、气象接收器(42)、数据缓存控制部分(43)及无线通信单元(6)，所述监测设备(41)和气象接收器(42)分别与所述数据缓存控制部分(43)电连接，所述无线通信单元(6)与所述数据缓存控制部分(43)电连，所述无线通信单元(6)包括通信模块(61)、请求信号接收模块(62)、筛选抽取模块(63)、信号发送模块(64)及警报信号自主发生模块(65)，所述请求信号接收模块(62)与所述筛选抽取模块(63)连接，所述筛选抽取模块(63)及所述警报信号自主发生模块(65)分别与所述数据缓存控制部分(43)连接。

9.根据权利要求8所述的一种散热智能控制系统，其特征在于，所述数据缓存控制部分(43)包括微程序控制器(431)、散热装置电路控制器(433)和数据缓存器(432)，所述微程序控制器(431)和数据缓存器(432)电连接，所述散热装置电路控制器(433)和所述微程序控制器(431)电连接,所述散热装置电路控制器(433)与进风风机(314)及出风风机(323)电连接；所述微程序控制器(431)包括控制存储器(4311)、指令修改器(4312)和分析器(4313)，所述控制存储器(4311)分别与所述指令修改器(4312)和说话分析器(4313)电连接，所述分析器(4313)与所述数据缓存器(432)电连接，所述指令修改器(4312)与所述散热装置电路控制器(433)连接。

10.根据权利要求9所述的一种散热智能控制系统，其特征在于，所述筛选抽取模块(63)与所述数据缓存器(432)连接，所述警报信号自主发生模块(65)与所述分析器(4313)连接。