CN109817420A - 一种无人变电站内变压器自动化降温系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人变电站内变压器自动化降温系统，包括变压器周侧地面设置的轨道机构，所述轨道机构上设置移动机构，所述移动机构上设置控制机构、喷淋机构、升降式监测机构和储水机构，所述轨道机构上设置风冷机构，轨道机构一侧设置与所述储水机构配合的加水机构。本发明通过雾化喷淋与风冷结合，可以更好的对变压器进行降温，同时该系统可以实现自动化运行，无需人工参与，能够满足无人值守变电站的使用要求。

Description

一种无人变电站内变压器自动化降温系统

技术领域

本发明涉及变压器降温技术领域，具体涉及一种无人变电站内变压器自动化降温系统。

背景技术

电力变压器在运行过程中的散热降温对变压器的安全运行起着重要作用。常见的电力变压器主要为油浸式变压器，其配设的主要散热部件为由片状的散热片相连组成的多组散热片构成的散热器，利用空气对流自然降温以及在散热片底部安装风扇的吹风加快空气循环的方式对散热片进行降温，此种方式在通常情况下能够满足变压器的运行要求；然而，在夏季特定时段持续高温的自然状态及其带来的用电高峰导致的变压器持续高负荷运行的情况下，变压器内油温高企，原有的散热方式无法满足要求，为保证变压器能够安全运行，传统的做法是采用增加散热风扇的数量、在变压器的散热片下方放置冰块等方法进行降温，虽然可以起到一定的降温效果，但降温幅度小、速度慢，既不安全也不经济，达不到应急降温的目的；传统最有效的方法是局部拉闸限电降低变压器负荷，但在当前生产、生活均离不开电的时代，拉闸限电绝非轻易可行之举。

目前也有通过喷淋降温的装置来对变压器进行降温，但是人工参与的成分很多，不能在无人值守变电站内进行使用，如公开号为107731479A的发明提供一种电力变压器应急降温装置，包括可移动基座、水箱、电动水泵和电控箱、水管、传感器组、喷嘴部水管固定件和雾化喷嘴；水箱、电动水泵和电控箱固定设置在可移动基座上；电控箱包括壳体、设置在壳体上的报警指示灯组和手动控制开关、设置在壳体内的PLC主控模块和电源模块；水管包括软水管、不锈钢主输水管和不锈钢喷淋支管；传感器组包括温度、压力、液位和风速传感器；喷嘴部水管固定件用于固定不锈钢喷淋支管；雾化喷嘴在每根不锈钢喷淋支管上分别各均匀设置4至10个。本发明结构简单、成本较低、机动性好、布设方便、可反复应急使用且使用时能够在确保变压器运行安全的前提下对对变压器散热片进行快速有效降温。其适用于有人值守的变电站内。

公开号为203536169U的实用新型公开了一种变电或配电技术领域的电力变压器自动喷淋降温系统，包括自来水管路、变压器、变压器散热器组、电动控制水泵、至少一个喷淋控制模块，变压器散热器组设置在变压器上，变压器散热组连接电动控制水泵，电动控制水泵连接自来水管路，喷淋控制模块连接电动控制水泵。它实现变电运行人员不在现场就能对上千个变压器执行喷淋降温作业。该专利虽然能够实现无人值守时的降温，但是不能对变压器进行全方面的监控降温，对于水资源的浪费较大，降温效果也并不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种无人变电站内变压器自动化降温系统，通过雾化喷淋与风冷结合，可以更好的对变压器进行降温，同时该系统可以实现自动化运行，无需人工参与，能够满足无人值守变电站的使用要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种无人变电站内变压器自动化降温系统，包括变压器周侧地面设置的轨道机构，所述轨道机构上设置移动机构，所述移动机构上设置控制机构、喷淋机构、升降式监测机构和储水机构，所述轨道机构上设置风冷机构，轨道机构一侧设置与所述储水机构配合的加水机构。

进一步的，所述轨道机构包括环形的轨道管，所述轨道管的截面为矩形管体，所述风冷机构包括所述轨道管内侧设置的若干个出气孔，所述出气孔位于轨道管内部的一侧倾斜向下延伸设置与其连通的文氏管，所述轨道管与加压管道连通，所述加压管道的另一端与风冷气泵连通，所述风冷气泵与所述控制机构无线通信连接。

进一步的，所述移动机构包括基座，所述基座的正下方通过第一支架设置驱动轮以及与所述驱动轮传动连接的移动电机，所述基座的两侧通过第二支架向下设置稳定轮，所述稳定轮与轨道管的两侧接触。

进一步的，所述控制机构包括设置在基座上的微控制器以及蓄电池，所述升降式监测机构包括竖向设置在基座上的第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的顶端设置红外温度传感器，所述红外温度传感器、第一电动伸缩杆与所述微控制器信号连接，所述微控制器与所述风冷气泵、移动电机信号连接。

进一步的，所述储水机构包括所述基座上设置的储水箱，所述储水箱的顶部设置进水孔，所述储水箱的顶部竖直向上设置红外线接收器，所述储水箱内设置电子液位计，所述红外线接收器、电子液位计与所述微控制器信号连接。

进一步的，所述加水机构包括轨道管一侧地面上设置的与自来水管道连通的加水管，所述加水管的开口朝下且位于轨道管的上方，所述加水管上设置电磁阀，所述加水管开口的一侧设置与所述红外线接收器配合的红外线发射器，所述电磁阀、红外线发射器与所述微控制器无线通信连接。

进一步的，所述喷淋机构包括所述基座上设置的立柱，所述立柱的顶部设置旋转轴，所述旋转轴上设置摆动杆，所述摆动杆的前端设置雾化喷头，所述雾化喷头通过供水管道与设置在所述储水箱内的水泵连通，所述立柱的上部竖向旋转设置第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的端部与所述摆动杆的末端竖向旋转连接，所述水泵、第二电动伸缩杆与所述微控制器信号连接。

一种基于上述系统的无人变电站内变压器自动化降温方法，包括如下步骤：

S1、定时巡检，每间隔一端时间微控制器驱动移动机构进行移动，同时升降式监测机构通过红外温度传感器对变压器的周侧进行温度测量，待周侧测量完毕后第一电动伸缩杆伸长使得红外温度传感器高度高于变压器的高度，从而对变压器顶部进行温度测量；

S2、当监测到温度超过变压器表面的常规温度后，微控制器接收电子液位计的信息计算储水箱内是否有水，如果有水直接启动水泵，将储水箱内的水从雾化喷头喷出对变压器进行降温；

S3、如果储水箱内无水或喷淋过程中水用完，则向加水机构处运动，此时微控制器控制红外线发射器启动，在运动的过程中如果红外线接收器接收到红外线信号，那么确定运动到达合适位置，微控制器启动电磁阀打开加水管对储水箱内加水，待加水完成后开始雾化喷淋降温；

S4、雾化喷淋降温进行的过程中，如果温度仍无法降至常规温度，微控制器启动风冷气泵，对轨道管内充气加压，空气从文氏管经过并从出气孔倾斜向上喷出，对变压器的表面进行吹气，可以加速水的蒸发以及带走部分热量，从而加速变压器降温；

S5、如果监测到变压器顶部的温度过高，通过收缩第二电动伸缩杆，使得雾化喷头倾斜向上喷淋，对变压器顶部进行降温；

S6、持续喷淋或喷淋加吹风作业，直至变压器表面温度正常，作业停止，进入定时巡检状态；定时巡检的时间可以设定为半小时或一小时巡检一周，在冬季可以不进行巡检。

本发明首先通过雾化喷淋的方式对变压器进行降温，对于变压器温度的监测和降温工作都在现场设备端进行，通过微控制器对温度信息进行计算，在超过阈值之后启动喷淋降温，阈值可以设定在60摄氏度，具体根据变压器的型号来设定；并且可以自动添加冷却水，无需人工参与，实现全自动化运行。并且喷淋降温仍无法满足降温要求时，可以围绕变压器吹风，从而风冷降温，风冷与喷淋配合工作，流动的空气可以加速水的蒸发同时还能带走变压器的部分热量，从而大大提高降温的效率。

附图说明

图1为本发明无人变电站内变压器自动化降温系统的结构示意图；

图2为本发明的俯视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-2，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，本实施例提供了一种无人变电站内变压器自动化降温系统，包括变压器1周侧地面设置的轨道机构2，所述轨道机构2上设置移动机构3，所述移动机构上设置控制机构、喷淋机构、升降式监测机构和储水机构，所述轨道机构2上设置风冷机构，轨道机构2一侧设置与所述储水机构配合的加水机构4。轨道机构对移动机构进行限位，使得装置的移动只能围绕变压器进行，控制机构作为控制终端对现场的其它机构进行控制，同时还可以通过无线通信模块与控制中心进行通信，将变压器的运行信息上报。喷淋机构对变压器进行喷淋降温，升降式监测机构可以对变压器的顶部进行温度监测，储水机构将水储存起来随着移动机构一起移动，供喷淋机构进行使用，加水机构与储水机构配合，在无水时对其添水。风冷机构可以对变压器吹风，加速水的烘干从而加速吸热并通过吹风带走部分的热量。

所述轨道机构2包括环形的轨道管29，所述轨道管29的截面为矩形管体，所述风冷机构包括所述轨道管29内侧设置的若干个出气孔27，所述出气孔27位于轨道管29内部的一侧倾斜向下延伸设置与其连通的文氏管28，所述轨道管29与加压管道30连通，所述加压管道30的另一端与风冷气泵31连通，所述风冷气泵31与所述控制机构无线通信连接。在需要风冷降温时气泵打开，高压气体吹入轨道管内，并通过文氏管和出气孔倾斜向上喷出，对变压器吹风降温。文氏管的作用可以加快出气的流速，从而增加一定的风力大小，风冷气泵与控制机构的连接通过无线的方式进行，远程传递信号，不会对移动机构的运动造成影响。

所述移动机构3包括基座23，所述基座23的正下方通过第一支架25设置驱动轮24以及与所述驱动轮24传动连接的移动电机26，所述基座23的两侧通过第二支架32向下设置稳定轮33，所述稳定轮33与轨道管29的两侧接触。第一支架下方的驱动轮和移动电机配合，从而带动基座在轨道管上进行移动，基座两侧的第二支架向下设置，从而在两侧设置有卡在轨道管两侧的稳定轮，稳定轮主要对基座的平稳性进行支撑，避免装置侧翻，因此要求稳定轮紧密贴合在轨道管的两侧，不能有虚位。

所述控制机构包括设置在基座23上的微控制器18以及蓄电池19，所述升降式监测机构包括竖向设置在基座23上的第一电动伸缩杆11，所述第一电动伸缩杆11的顶端设置红外温度传感器9，所述红外温度传感器9、第一电动伸缩杆11与所述微控制器18信号连接，所述微控制器18与所述风冷气泵31、移动电机26信号连接。蓄电池对移动机构上的用电设备进行供电，终端用电仅仅是第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、水泵和移动电机，由于移动的距离非常近，因此耗电量并不多，哪怕每天都开启喷淋降温，也可以坚持一周以上，运维人员定期更换一次蓄电池即可，同时还可以设计与加水机构类似的自动充电机构实现自动充电。微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机，提前设定好参数，就可以实现自动化运行。红外温度传感器可以进行非接触式的测温，第一电动伸缩杆能够带温度传感器上下移动，从而对变压器进行全方位的监测。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：

所述储水机构包括所述基座23上设置的储水箱17，所述储水箱17的顶部设置进水孔16，所述储水箱17的顶部竖直向上设置红外线接收器13，所述储水箱17内设置电子液位计，所述红外线接收器13、电子液位计与所述微控制18信号连接。所述加水机构包括轨道管29一侧地面上设置的与自来水管道连通的加水管14，所述加水管14的开口朝下且位于轨道管29的上方，所述加水管14上设置电磁阀15，所述加水管14开口的一侧设置与所述红外线接收器13配合的红外线发射器12，所述电磁阀15、红外线发射器12与所述微控制器18无线通信连接。

储水箱的进水孔要略大一些，方便水从加水管的端口流出后进入，红外线接收器与红外线发射器相配合，在接收器接收到信号后，微控制器判断此时位置已经对应加水机构，且此时加水管的开口在储水箱的进水孔的正上方，微控制器启动电磁阀防水，水便可以进入到储水箱内，储水箱内的电子液位计回传液位信息至微控制器，微控制器监测到水满之后控制电磁阀关闭。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于：

所述喷淋机构包括所述基座23上设置的立柱20，所述立柱20的顶部设置旋转轴7，所述旋转轴7上设置摆动杆8，所述摆动杆8的前端设置雾化喷头5，所述雾化喷头5通过供水管道6与设置在所述储水箱17内的水泵21连通，所述立柱20的上部竖向旋转设置第二电动伸缩杆10，所述第二电动伸缩杆10的端部与所述摆动杆8的末端竖向旋转连接，所述水泵21、第二电动伸缩杆10与所述微控制器18信号连接。喷淋机构的雾化喷头设置在摆动杆的前端，第二电动伸缩杆在伸缩的过程中可以带动摆动杆上下摆动，从而能够调整雾化喷头的角度，进而调整雾化喷淋的位置。在图中未将供水管道全部画出，供水管道采用软管，其可以通过进水孔的位置进入储水箱与水泵连通。

实施例四

本实施例提供了一种基于上述系统的无人变电站内变压器自动化降温方法，包括如下步骤：

S1、定时巡检，每间隔一端时间微控制器驱动移动机构进行移动，同时升降式监测机构通过红外温度传感器对变压器的周侧进行温度测量，待周侧测量完毕后第一电动伸缩杆伸长使得红外温度传感器高度高于变压器的高度，从而对变压器顶部进行温度测量；

S2、当监测到温度超过变压器表面的常规温度后，微控制器接收电子液位计的信息计算储水箱内是否有水，如果有水直接启动水泵，将储水箱内的水从雾化喷头喷出对变压器进行降温；

S3、如果储水箱内无水或喷淋过程中水用完，则向加水机构处运动，此时微控制器控制红外线发射器启动，在运动的过程中如果红外线接收器接收到红外线信号，那么确定运动到达合适位置，微控制器启动电磁阀打开加水管对储水箱内加水，待加水完成后开始雾化喷淋降温；

S4、雾化喷淋降温进行的过程中，如果温度仍无法降至常规温度，微控制器启动风冷气泵，对轨道管内充气加压，空气从文氏管经过并从出气孔倾斜向上喷出，对变压器的表面进行吹气，可以加速水的蒸发以及带走部分热量，从而加速变压器降温；

S5、如果监测到变压器顶部的温度过高，通过收缩第二电动伸缩杆，使得雾化喷头倾斜向上喷淋，对变压器顶部进行降温；

S6、持续喷淋或喷淋加吹风作业，直至变压器表面温度正常，作业停止，进入定时巡检状态；定时巡检的时间可以设定为半小时或一小时巡检一周，在冬季可以不进行巡检。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种无人变电站内变压器自动化降温系统，其特征在于：包括变压器周侧地面设置的轨道机构，所述轨道机构上设置移动机构，所述移动机构上设置控制机构、喷淋机构、升降式监测机构和储水机构，所述轨道机构上设置风冷机构，轨道机构一侧设置与所述储水机构配合的加水机构。

2.如权利要求1所述的无人变电站内变压器自动化降温系统，其特征在于：所述轨道机构包括环形的轨道管，所述轨道管的截面为矩形管体，所述风冷机构包括所述轨道管内侧设置的若干个出气孔，所述出气孔位于轨道管内部的一侧倾斜向下延伸设置与其连通的文氏管，所述轨道管与加压管道连通，所述加压管道的另一端与风冷气泵连通，所述风冷气泵与所述控制机构无线通信连接。

3.如权利要求2所述的无人变电站内变压器自动化降温系统，其特征在于：所述移动机构包括基座，所述基座的正下方通过第一支架设置驱动轮以及与所述驱动轮传动连接的移动电机，所述基座的两侧通过第二支架向下设置稳定轮，所述稳定轮与轨道管的两侧接触。

4.如权利要求3所述的无人变电站内变压器自动化降温系统，其特征在于：所述控制机构包括设置在基座上的微控制器以及蓄电池，所述升降式监测机构包括竖向设置在基座上的第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的顶端设置红外温度传感器，所述红外温度传感器、第一电动伸缩杆与所述微控制器信号连接，所述微控制器与所述风冷气泵、移动电机信号连接。

5.如权利要求4所述的无人变电站内变压器自动化降温系统，其特征在于：所述储水机构包括所述基座上设置的储水箱，所述储水箱的顶部设置进水孔，所述储水箱的顶部竖直向上设置红外线接收器，所述储水箱内设置电子液位计，所述红外线接收器、电子液位计与所述微控制器信号连接。

6.如权利要求5所述的无人变电站内变压器自动化降温系统，其特征在于：所述加水机构包括轨道管一侧地面上设置的与自来水管道连通的加水管，所述加水管的开口朝下且位于轨道管的上方，所述加水管上设置电磁阀，所述加水管开口的一侧设置与所述红外线接收器配合的红外线发射器，所述电磁阀、红外线发射器与所述微控制器无线通信连接。

7.如权利要求6所述的无人变电站内变压器自动化降温系统，其特征在于：所述喷淋机构包括所述基座上设置的立柱，所述立柱的顶部设置旋转轴，所述旋转轴上设置摆动杆，所述摆动杆的前端设置雾化喷头，所述雾化喷头通过供水管道与设置在所述储水箱内的水泵连通，所述立柱的上部竖向旋转设置第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的端部与所述摆动杆的末端竖向旋转连接，所述水泵、第二电动伸缩杆与所述微控制器信号连接。

8.一种基于权利要求7的无人变电站内变压器自动化降温方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、定时巡检，每间隔一端时间微控制器驱动移动机构进行移动，同时升降式监测机构通过红外温度传感器对变压器的周侧进行温度测量，待周侧测量完毕后第一电动伸缩杆伸长使得红外温度传感器高度高于变压器的高度，从而对变压器顶部进行温度测量；

S2、当监测到温度超过变压器表面的常规温度后，微控制器接收电子液位计的信息计算储水箱内是否有水，如果有水直接启动水泵，将储水箱内的水从雾化喷头喷出对变压器进行降温；

S3、如果储水箱内无水或喷淋过程中水用完，则向加水机构处运动，此时微控制器控制红外线发射器启动，在运动的过程中如果红外线接收器接收到红外线信号，那么确定运动到达合适位置，微控制器启动电磁阀打开加水管对储水箱内加水，待加水完成后开始雾化喷淋降温；

S4、雾化喷淋降温进行的过程中，如果温度仍无法降至常规温度，微控制器启动风冷气泵，对轨道管内充气加压，空气从文氏管经过并从出气孔倾斜向上喷出，对变压器的表面进行吹气，可以加速水的蒸发以及带走部分热量，从而加速变压器降温；

S5、如果监测到变压器顶部的温度过高，通过收缩第二电动伸缩杆，使得雾化喷头倾斜向上喷淋，对变压器顶部进行降温；

S6、持续喷淋或喷淋加吹风作业，直至变压器表面温度正常，作业停止，进入定时巡检状态。