CN111613418A - 一种变压器冷却系统及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变压器冷却系统及其实现方法，包括变压器箱体、水冷散热装置、控制箱以及风冷散热装置，所述变压器箱体设有电气层与散热层，所述电气层与所述散热层之间设有隔板并通过所述隔板隔开，所述电气层的内壁上设有电气元件与温度传感器，所述温度传感器、所述水冷散热装置与所述风冷散热装置均与所述控制箱连接，所述控制箱根据所述温度传感器的检测数据控制所述水冷散热装置以及所述风冷散热装置的启停，实现根据温度调节散热方式，保证散热效果的情况下最大程度的节约能源。

Description

一种变压器冷却系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种变压器冷却系统及其实现方法。
背景技术
变压器运行过程中，由于内部存在损耗而产生大量热量，从而引起变压器发热导致温度升高。在长期的高温作用下，绝缘材料将加速老化，逐渐丧失其耐电强度，从而影响变压器的正常运行并缩短变压器的使用寿命。因此，变压器冷却系统长期、可靠、高效运行是保证变压器正常运行的必要条件。目前，现有的变压器冷却系统有油浸式、油浸风冷、强迫油循环风冷和强迫油循环水冷，但是这些冷却方式都有一定的缺陷，极易在冷却过程中出现冷却效果不好、且造成能源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器冷却系统及其实现方法，实现根据温度调节散热方式，保证散热效果的情况下最大程度的节约能源。
本发明提供了如下的技术方案：
一种变压器冷却系统及其实现方法，包括变压器箱体、水冷散热装置、控制箱以及风冷散热装置，所述变压器箱体设有电气层与散热层，所述电气层与所述散热层之间设有隔板并通过所述隔板隔开，所述电气层的内壁上设有电气元件与温度传感器，所述温度传感器、所述水冷散热装置与所述风冷散热装置均与所述控制箱连接，所述控制箱根据所述温度传感器的检测数据控制所述水冷散热装置以及所述风冷散热装置的启停；
所述风冷散热装置包括相对设置于所述电气层侧面的进气扇与排气扇；所述水冷散热装置包括水箱、冷凝水管与导热组件，所述导热组件将所述电气元件的热量导入至散热层，所述水箱设于所述变压器箱体的侧面，所述冷凝水管的两端呈对角线的设于所述水箱内，所述冷凝水管的一端穿过所述散热层的侧面呈S形的固定于所述散热层一侧的隔板上，并从所述散热层内穿出且呈S形的固定于所述散热层的外壁上，所述冷凝水管的另一端与设于所述水箱内的水泵固定连接。
优选的，所述导热组件包括导热板、导热杆与导热金属板，所述导热金属板嵌设于所述隔板上，所述导热板设于所述电气层内设于所述电气元件发热部位相对，所述导热板与所述导热金属板之间连接有导热杆。
优选的，所述散热层的侧面设有两个穿孔，两个所述穿孔分别呈对角线的设于所述水箱的底部以顶部，所述冷凝水管的侧面穿设于所述穿孔内。
优选的，所述控制箱内设有蓄电池、风扇启停开关、水泵启停开关与处理器，所述处理器与所述温度传感器连接，所述蓄电池用于给所述水冷散热装置以及所述风冷散热装置供电，所述风扇启停开关分别与所述处理器、所述进气扇以及所述排气扇连接，所述水泵启停开关分别与所述处理器以及所述水泵连接。
优选的，还包括信息传输模块，所述信息传输模块与所述处理器连接。
优选的，还包括防尘罩，所述防尘罩与所述散热层的侧壁固定连接且罩设于所述进气扇以及所述排气扇的外部。
优选的，所述防尘罩为无底纱格网罩体，所述防尘罩的底部边沿设有安装板，所述安装板为回形安装板，所述安装板上设有安装孔，所述回形安装板的内壁与所述防尘罩的侧面底部垂直连接。
优选的，固定于所述散热层外壁的所述冷凝水管的一端与所述水泵连接。
一种变压器冷却系统的实现方法，包括以下步骤：
S1、根据变压器箱体内的电气元件的发热部位设置与其相对的导热板，通过导热杆将导热板与隔板上的导热金属板连接；
S2、对控制箱内的处理器进行初始化，并根据变压器箱体的工作环境在处理器中事先设置一级散热阈值与二级散热阈值，二级散热阈值高于一级散热阈值；
S3、温度传感器对变压器箱体内部的温度进行监测，并将监测数据传输至处理器，处理器将得到的监测数据通过数据传输模块发送至控制中心，同时，处理器将所述监测数据与设定的一级散热阈值以及二级散热阈值进行比对；
S4、当监测的温度值大于一级散热阈值时，处理器控制风扇启停开关控制进气扇以及排气扇进行工作，加速变压器箱体内部的气体流通；当监测的温度值大于二级散热阈值时，处理器控制水泵启停开关控制水泵进行工作，使得冷凝水管中的冷凝水循环流动，对导热金属板进行冷却散热；
S5、当监测的温度值低于二级散热阈值时，处理器控制水泵启停开关控制水泵关闭，当监测的温度值低于一级散热阈值时，处理器控制风扇启停开关控制进气扇以及排气扇关闭，实现对变压器箱体内部的散热。
优选的，步骤S4所述的冷凝水的循环流动过程如下：冷凝水沿着所述水箱的底部的冷凝管流进散热层中，随着呈S形设置的冷凝水管对隔板上的导热金属板进行冷却散热，变成温水，温水沿着固定于散热层外壁的呈S形设置的冷凝水管经过空气冷却后被水泵抽入所述水箱内，实现冷凝水的循环流动。
本发明的有益效果是：本发明设置有水冷散热装置与风冷散热装置，控制箱根据温度传感器检测的温度值调节水冷散热装置与风冷散热装置的启停，既保证了散热的效果，也灵活控制散热设备，节约能源；设置有防尘罩，避免灰尘进入变压器箱体内部对其内部电气元件造成损坏，或造成进气扇或排气扇的堵塞；设置散热层，通过导热组件将电气元件重点发热部位的热量导入散热层进行水冷散热，增加散热效果，实现了整体风冷散热与局部重点散热结合，提高了散热效率，将变压器箱体内的电气元件的损坏可能性降到最低。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明正视图；
图3是本发明变压器箱体内部俯视图；
图4是图3沿A-A的剖视图；
图5是本发明右视图；
图6是本发明防尘罩结构示意图；
图7是本发明控制箱的控制原理框图；
图中标记为：1.变压器箱体；2.控制箱；3.隔板；4.温度传感器；5.进气扇；6.排气扇；7.水箱；8.电气元件；9.冷凝水管；10.水泵；11.导热杆；12.导热金属板；13.导热板；14.防尘罩；15.穿孔；16.安装板；17.安装孔；18.安装螺栓。
具体实施方式
如图1-图6所示，一种变压器冷却系统，包括变压器箱体1、水冷散热装置、控制箱2以及风冷散热装置，变压器箱体1设有电气层与散热层，电气层与散热层之间设有隔板3并通过隔板3隔开，电气层的内壁上设有电气元件8与温度传感器4，温度传感器4、水冷散热装置与风冷散热装置均与控制箱2连接，控制箱2根据温度传感器4的检测数据控制水冷散热装置以及风冷散热装置的启停。
一种变压器冷却系统，风冷散热装置包括相对设置于电气层侧面的进气扇5、排气扇6与防尘罩14，防尘罩14与散热层的侧壁固定连接且罩设于进气扇5以及排气扇6的外部，避免灰尘进入变压器箱体1内部对其内部电气元件8造成损坏，或造成进气扇5或排气扇6的堵塞。
其中，防尘罩14为无底纱格网罩体，防尘罩14的底部边沿设有安装板16，安装板16为回形安装板16，安装板16上设有安装孔17，回形安装板16的内壁与防尘罩14的侧面底部垂直连接，在安装时，通过与安装孔17匹配的安装螺栓18将防尘罩14安装在散热层的外壁上，可拆卸的连接方式便于对防尘罩14进行清洗。
一种变压器冷却系统，水冷散热装置包括水箱7、冷凝水管9与导热组件，导热组件将电气元件8的热量导入至散热层，导热组件包括导热板13、导热杆11与导热金属板12，导热金属板12嵌设于隔板3上，导热板13设于电气层内设于电气元件8发热部位相对，导热板13与导热金属板12之间连接有导热杆11，导热板13将电气元件8重点发热部位的热量导入散热层进行水冷散热，增加散热效果。
水箱7设于变压器箱体1的侧面，冷凝水管9的两端呈对角线的设于水箱7内，保证水箱7内的水流动，冷凝水管9的一端穿过散热层的侧面呈S形的固定于散热层一侧的隔板3上，增加冷凝水管9与隔板3的接触面积，增加冷却散热面积，提高散热效果，呈S形的固定于散热层一侧的隔板3上的冷凝水管9从散热层内穿出且呈S形的固定于散热层的外壁上，增加温水与空气的接触面积，保证进入水箱7内的水温度较低，冷凝水管9的另一端与设于水箱7内的水泵10固定连接，其中，固定于散热层外壁的冷凝水管9的一端与水泵10连接。
其中，散热层的侧面设有两个穿孔15，两个穿孔15分别呈对角线的设于水箱7的底部以顶部，冷凝水管9的侧面穿设于穿孔15内。
如图1-图7所示，一种变压器冷却系统，控制箱2内设有蓄电池、风扇启停开关、水泵10启停开关与处理器，处理器与温度传感器4连接，蓄电池用于给水冷散热装置以及风冷散热装置供电，风扇启停开关分别与处理器、进气扇5以及排气扇6连接，水泵10启停开关分别与处理器以及水泵10连接。
一种变压器冷却系统，还包括信息传输模块，信息传输模块与处理器连接，用于将监测的温度数据传输至中控中心，可以通过无线进行传输。
一种变压器冷却系统的实现方法，包括以下步骤：
S1、根据变压器箱体1内的电气元件8的发热部位设置与其相对的导热板13，通过导热杆11将导热板13与隔板3上的导热金属板12连接；
S2、对控制箱2内的处理器进行初始化，并根据变压器箱体1的工作环境在处理器中事先设置一级散热阈值与二级散热阈值，二级散热阈值高于一级散热阈值；
S3、温度传感器4对变压器箱体1内部的温度进行监测，并将监测数据传输至处理器，处理器将得到的监测数据通过数据传输模块发送至控制中心，同时，处理器将监测数据与设定的一级散热阈值以及二级散热阈值进行比对；
S4、当监测的温度值大于一级散热阈值时，处理器控制风扇启停开关控制进气扇5以及排气扇6进行工作，加速变压器箱体1内部的气体流通；当监测的温度值大于二级散热阈值时，处理器控制水泵10启停开关控制水泵10进行工作，使得冷凝水管9中的冷凝水循环流动，对导热金属板12进行冷却散热；
S5、当监测的温度值低于二级散热阈值时，处理器控制水泵10启停开关控制水泵10关闭，当监测的温度值低于一级散热阈值时，处理器控制风扇启停开关控制进气扇5以及排气扇6关闭，实现对变压器箱体1内部的散热。
其中，步骤S4的冷凝水的循环流动过程如下：冷凝水沿着水箱7的底部的冷凝管流进散热层中，随着呈S形设置的冷凝水管9对隔板3上的导热金属板12进行冷却散热，变成温水，温水沿着固定于散热层外壁的呈S形设置的冷凝水管9经过空气冷却后被水泵10抽入水箱7内，实现冷凝水的循环流动。
本发明的控制箱2根据温度传感器4检测的温度值调节水冷散热装置与风冷散热装置的启停，既保证了散热的效果，也灵活控制散热设备，节约能源；同时，实现了整体风冷散热与局部重点散热结合，提高了散热效率，将变压器箱体1内的电气元件8的损坏可能性降到最低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器冷却系统，其特征在于，包括变压器箱体、水冷散热装置、控制箱以及风冷散热装置，所述变压器箱体设有电气层与散热层，所述电气层与所述散热层之间设有隔板并通过所述隔板隔开，所述电气层的内壁上设有电气元件与温度传感器，所述温度传感器、所述水冷散热装置与所述风冷散热装置均与所述控制箱连接，所述控制箱根据所述温度传感器的检测数据控制所述水冷散热装置以及所述风冷散热装置的启停；
所述风冷散热装置包括相对设置于所述电气层侧面的进气扇与排气扇；所述水冷散热装置包括水箱、冷凝水管与导热组件，所述导热组件将所述电气元件的热量导入至散热层，所述水箱设于所述变压器箱体的侧面，所述冷凝水管的两端呈对角线的设于所述水箱内，所述冷凝水管的一端穿过所述散热层的侧面呈S形的固定于所述散热层一侧的隔板上，并从所述散热层内穿出且呈S形的固定于所述散热层的外壁上，所述冷凝水管的另一端与设于所述水箱内的水泵固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种变压器冷却系统，其特征在于，所述导热组件包括导热板、导热杆与导热金属板，所述导热金属板嵌设于所述隔板上，所述导热板设于所述电气层内设于所述电气元件发热部位相对，所述导热板与所述导热金属板之间连接有导热杆。
3.根据权利要求1所述的一种变压器冷却系统，其特征在于，所述散热层的侧面设有两个穿孔，两个所述穿孔分别呈对角线的设于所述水箱的底部以顶部，所述冷凝水管的侧面穿设于所述穿孔内。
4.根据权利要求1所述的一种变压器冷却系统，其特征在于，所述控制箱内设有蓄电池、风扇启停开关、水泵启停开关与处理器，所述处理器与所述温度传感器连接，所述蓄电池用于给所述水冷散热装置以及所述风冷散热装置供电，所述风扇启停开关分别与所述处理器、所述进气扇以及所述排气扇连接，所述水泵启停开关分别与所述处理器以及所述水泵连接。
5.根据权利要求1所述的一种变压器冷却系统，其特征在于，还包括信息传输模块，所述信息传输模块与所述处理器连接。
6.根据权利要求1所述的一种变压器冷却系统，其特征在于，还包括防尘罩，所述防尘罩与所述散热层的侧壁固定连接且罩设于所述进气扇以及所述排气扇的外部。
7.根据权利要求6所述的一种变压器冷却系统，其特征在于，所述防尘罩为无底纱格网罩体，所述防尘罩的底部边沿设有安装板，所述安装板为回形安装板，所述安装板上设有安装孔，所述回形安装板的内壁与所述防尘罩的侧面底部垂直连接。
8.根据权利要求1所述的一种变压器冷却系统，其特征在于，固定于所述散热层外壁的所述冷凝水管的一端与所述水泵连接。
9.一种根据权利要求1-5所述的变压器冷却系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据变压器箱体内的电气元件的发热部位设置与其相对的导热板，通过导热杆将导热板与隔板上的导热金属板连接；
S2、对控制箱内的处理器进行初始化，并根据变压器箱体的工作环境在处理器中事先设置一级散热阈值与二级散热阈值，二级散热阈值高于一级散热阈值；
S3、温度传感器对变压器箱体内部的温度进行监测，并将监测数据传输至处理器，处理器将得到的监测数据通过数据传输模块发送至控制中心，同时，处理器将所述监测数据与设定的一级散热阈值以及二级散热阈值进行比对；
S4、当监测的温度值大于一级散热阈值时，处理器控制风扇启停开关控制进气扇以及排气扇进行工作，加速变压器箱体内部的气体流通；当监测的温度值大于二级散热阈值时，处理器控制水泵启停开关控制水泵进行工作，使得冷凝水管中的冷凝水循环流动，对导热金属板进行冷却散热；
S5、当监测的温度值低于二级散热阈值时，处理器控制水泵启停开关控制水泵关闭，当监测的温度值低于一级散热阈值时，处理器控制风扇启停开关控制进气扇以及排气扇关闭，实现对变压器箱体内部的散热。
10.根据权利要求9所述的一种变压器冷却系统的实现方法，其特征在于，步骤S4所述的冷凝水的循环流动过程如下：冷凝水沿着所述水箱的底部的冷凝管流进散热层中，随着呈S形设置的冷凝水管对隔板上的导热金属板进行冷却散热，变成温水，温水沿着固定于散热层外壁的呈S形设置的冷凝水管经过空气冷却后被水泵抽入所述水箱内，实现冷凝水的循环流动。
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