CN112820521A - 干式变压器散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种干式变压器散热系统，包括采集单元、信息预处理单元、烟雾检测单元、电流采集单元、MCU单元、控制单元、制冷设备以及吹风单元；本申请提供的上述方案，通过对干式变压器周围的温度、烟雾浓度以及干式变压器的电流信号的采集，并根据采集的数据决定制冷设备和吹风单元的开启或关闭，经济效益高，从而实现对变压器散热的自动控制，提高了对干式变压器的散热效率。

Description

干式变压器散热系统
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，特别是涉及一种干式变压器散热系统。
背景技术
干式变压器是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器，主要由硅钢片组成的铁芯和环氧树脂浇注的线圈组成，高低压线圈之间放置绝缘筒增加电气绝缘，并由垫块支撑和约束线圈。干式变压器具有抗短路能力强、维护工作量小、运行效率高、体积小、噪音低等优点，常用于防火、防爆性能要求高的场所，诸如局部照明、高层建筑、机场、码头机械设备等地方。
目前，现有的变压器的冷却方式分为自然空气冷却和强迫空气冷却两种，在采用自然空气冷却时，存在无法自动控制、散热效率低的问题，不能很好的解决散热问题；强迫空气冷却适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行中，然而强迫空气冷却会导致变压器负荷损耗和阻抗电压增幅较大，造成变压器处于非经济运行状态。
发明内容
基于此，有必要针对现有的干式变压器散热效率不好的问题，提供一种干式变压器散热系统。
本发明提供了一种干式变压器散热系统，包括采集单元、信息预处理单元、烟雾检测单元、电流采集单元、MCU单元、控制单元、制冷设备以及吹风单元；
所述采集单元用于采集变压器的温度信号并传给所述信息预处理单元进行滤波、放大处理，然后传给所述MCU单元；
所述烟雾检测单元用于采集变压器周围的烟雾浓度并将采集到的烟雾浓度信号传给所述MCU单元；
所述电流采集单元用于采集变压器的电流信号并传给所述MCU单元；
所述MCU单元根据接收到的温度信号和烟雾浓度信号模拟变压器故障，并判断故障类型，当判断为因温度因素造成的故障类型，则输出第一调节指令给所述控制单元，所述控制单元根据第一调节指令控制所述制冷设备进行对应的温度调节；
当判断为因烟雾造成的故障类型，则输出第二调节指令给所述控制单元，所述控制单元根据第二调节指令控制吹风单元启动；
所述MCU单元将接收到的电流信号与电流阈值对比，若接收到的电流信号超过阈值，则输出第三调节指令给所述控制单元，所述控制单元控制所述制冷设备进行对应的温度调节。
上述干式变压器散热系统，通过对干式变压器周围的温度、烟雾浓度以及干式变压器的电流信号的采集，并根据采集的数据决定制冷设备和吹风单元的开启或关闭，经济效益高，从而实现对变压器散热的自动控制，提高了对干式变压器的散热效率。
在其中一个实施例中，所述采集单元包括温度传感器，温度传感器用于采集变压器的温度信号。
在其中一个实施例中，还包括排水设备，所述采集单元还包括湿度传感器，所述湿度传感器用于采集制冷设备的湿度信号并将采集到的湿度信号传给所述MCU单元；
所述MCU单元将接收到的湿度信号与湿度阈值对比，若接收到的湿度信号超过阈值，则输出第四调节指令给所述控制单元，所述控制单元控制所述排水设备启动。
在其中一个实施例中，还包括后台监控终端，所述后台监控终端与所述MCU单元连接，用于接收变压器运行数据。
在其中一个实施例中，还包括通信单元，所述通信单元内设置有无线通信模块，所述后台监控终端通过所述无线通信模块与所述MCU单元通讯连接。
在其中一个实施例中，还包括报警单元，所述报警单元与所述MCU单元连接。
在其中一个实施例中，所述报警单元包括灯光报警器和声音报警器。
在其中一个实施例中，还包括操作单元，所述操作单元与所述MCU单元连接。
在其中一个实施例中，所述操作单元包括显示模块和按键模块，所述显示模块和按键模块分别与所述MCU单元连接。
在其中一个实施例中，所述制冷设备包括蒸发器、冷凝器以及压缩机，所述压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态并送至所述冷凝器进行冷却，再送至所述蒸发器中吸收空气中的热量而汽化。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的干式变压器散热系统的示意图；
图2为本发明一实施例提供的制冷设备的示意图；
图3为图2的立体图；
图4为本发明一实施例提供的铁芯温度随实验时间变化的曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
如图1所示，本发明一实施例中，提供了一种干式变压器散热系统，包括采集单元4、信息预处理单元、烟雾检测单元、电流采集单元、MCU单元1、控制单元3、制冷设备7、吹风单元以及电源单元2；其中，MCU单元1选用CY8C27x芯片，烟雾检测单元选用烟感探测器，电源单元2与MCU单元1连接，采集单元4用于采集变压器的温度信号并传给信息预处理单元进行滤波、放大处理，然后传给MCU单元1；烟雾检测单元用于采集变压器周围的烟雾浓度并将采集到的烟雾浓度信号传给MCU单元1；电流采集单元用于采集变压器的电流信号并传给MCU单元1；
MCU单元1根据接收到的温度信号和烟雾浓度信号模拟变压器故障，并判断故障类型，当判断为因温度因素造成的故障类型，则输出第一调节指令给控制单元3，控制单元3根据第一调节指令控制制冷设备7进行对应的温度调节；当判断为因烟雾造成的故障类型，则输出第二调节指令给控制单元，控制单元3根据第二调节指令控制吹风单元启动；MCU单元1将接收到的电流信号与电流阈值对比，若接收到的电流信号超过阈值，则输出第三调节指令给控制单元3，控制单元3控制制冷设备7进行对应的温度调节。
采用上述技术方案，通过对干式变压器周围的温度、烟雾浓度以及干式变压器的电流信号的采集，并根据采集的数据决定制冷设备和吹风单元的开启或关闭，经济效益高，从而实现对变压器散热的自动控制，提高了对干式变压器的散热效率。
在一些实施例中，如图1所示，本申请中的采集单元包括温度传感器4-1，温度传感器4-1用于采集变压器的温度信号。具体地，该温度传感器选用铂电阻Pt100，对变压器温度进行采样，所得电信号经放大和AD转换后，交由CY8C27x芯片处理处理，实现温度显示，与设定温度比较，输出第一调节指令控制制冷设备进行对应的温度调节；CY8C27x芯片可使用CYPRESS公司的8位可编程片上系统，其组件中包含100多个可重配置模拟和数字库元件，是真正的单片机系统。A/D转换模块的AD芯片选用Microchip公司生产的MCP3204，DA芯片采用Texas Instruments公司生产的TLC5620,485通讯部分采用了Maxim公司生产的Max485,采用芯片LM324作为信号放大，采用LM7812、L7805作为三端稳压器。每个分系统都是独立运行的，在监控中心HCI系统嵌入ModBus协议，进一步提高了数据通信的可靠性与兼容性，最多可以实现对32台干式变压器的实时监控。
在一些实施例中，如图1所示，本申请中的干式变压器散热系统还包括排水设备8，采集单元还包括湿度传感器4-2，湿度传感器4-2用于采集制冷设备7的湿度信号并将采集到的湿度信号传给MCU单元1；MCU单元1将接收到的湿度信号与湿度阈值对比，若接收到的湿度信号超过阈值，则输出第四调节指令给控制单元3，控制单元3控制排水设备8启动。
具体地，上述排水设备8选用排水泵，当制冷设备7在制冷的时，如何湿度大，制冷设备7上的制冷片上就会凝露，排水设备8把冷凝的水排到制冷设备7上的散热片上蒸发掉。
在一些实施例中，为了方便监控整体变压器的运行状态，本申请中的干式变压器散热系统还包括后台监控终端，后台监控终端与MCU单元1连接，用于接收变压器运行数据。
进一步地，如图1所示，本申请中的干式变压器散热系统还包括通信单元5，通信单元5内设置有无线通信模块，后台监控终端通过无线通信模块与MCU单元1通讯连接，MCU单元1通过无线通信模块将接收到的数据发送给后台监控终端。
在一些实施例中，本申请中的干式变压器散热系统还包括报警单元，报警单元与MCU单元1连接，该报警单元包括灯光报警器和声音报警器。当整体变压器出现异常时，MCU单元1控制报警单元启动。
在一些实施例中，本申请中的干式变压器散热系统还包括操作单元6，操作单元6与MCU单元1连接，其中，操作单元包括显示模块和按键模块，显示模块和按键模块分别与MCU单元连接，其中，显示模块用于显示变压器上的运行数据，按键模块用于控制制冷设备开启。
在一些实施例中，如图2或图3所示，本申请中的制冷设备7包括蒸发器9、冷凝器10以及压缩机11，其中，压缩机11将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态并送至冷凝器10进行冷却，再送至蒸发器9中吸收空气中的热量而汽化。
具体地，上述压缩机11将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态，并送至冷凝器10进行冷却，经冷却后变成中温高压的液态制冷剂进入干燥瓶进行过滤与去湿，中温液态的制冷剂经膨胀阀节流降压，变成低温低压的气液混合体，再经过蒸发器9吸收空气中的热量而汽化，变成气态，然后再回到压缩机11继续压缩，继续循环进行制冷。
采用本申请中的系统与传统的风冷设备相比如下优点：
Figure BDA0002849490180000081
使用压缩机制冷设备后，干式变压器铁芯温度随时间变化的实验结果如下：
Figure BDA0002849490180000082
Figure BDA0002849490180000091
且从图4铁芯的温度变化图中可以看出，在温度70℃以下温度区间，制冷设备对干式变压器三相铁芯的降温温差可达10℃以上。当铁芯温度上升时，制冷设备输出的冷空气的制冷效率会更高，因此，本申请中的系统可以在高温夏季，干式变压器高温报警的情况下降低铁芯的温度，从而降低事故率，进而体现出了非常高的经济价值和推广的必要性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种干式变压器散热系统，其特征在于，包括采集单元、信息预处理单元、烟雾检测单元、电流采集单元、MCU单元、控制单元、制冷设备以及吹风单元；
所述采集单元用于采集变压器的温度信号并传给所述信息预处理单元进行滤波、放大处理，然后传给所述MCU单元；
所述烟雾检测单元用于采集变压器周围的烟雾浓度并将采集到的烟雾浓度信号传给所述MCU单元；
所述电流采集单元用于采集变压器的电流信号并传给所述MCU单元；
所述MCU单元根据接收到的温度信号和烟雾浓度信号模拟变压器故障，并判断故障类型，当判断为因温度因素造成的故障类型，则输出第一调节指令给所述控制单元，所述控制单元根据第一调节指令控制所述制冷设备进行对应的温度调节；
当判断为因烟雾造成的故障类型，则输出第二调节指令给所述控制单元，所述控制单元根据第二调节指令控制吹风单元启动；
所述MCU单元将接收到的电流信号与电流阈值对比，若接收到的电流信号超过阈值，则输出第三调节指令给所述控制单元，所述控制单元控制所述制冷设备进行对应的温度调节。
2.根据权利要求1所述的干式变压器散热系统，其特征在于，所述采集单元包括温度传感器，温度传感器用于采集变压器的温度信号。
3.根据权利要求1所述的干式变压器散热系统，其特征在于，还包括排水设备，所述采集单元还包括湿度传感器，所述湿度传感器用于采集制冷设备的湿度信号并将采集到的湿度信号传给所述MCU单元；
所述MCU单元将接收到的湿度信号与湿度阈值对比，若接收到的湿度信号超过阈值，则输出第四调节指令给所述控制单元，所述控制单元控制所述排水设备启动。
4.根据权利要求1所述的干式变压器散热系统，其特征在于，还包括后台监控终端，所述后台监控终端与所述MCU单元连接，用于接收变压器运行数据。
5.根据权利要求4所述的干式变压器散热系统，其特征在于，还包括通信单元，所述通信单元内设置有无线通信模块，所述后台监控终端通过所述无线通信模块与所述MCU单元通讯连接。
6.根据权利要求1所述的干式变压器散热系统，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元与所述MCU单元连接。
7.根据权利要求6所述的干式变压器散热系统，其特征在于，所述报警单元包括灯光报警器和声音报警器。
8.根据权利要求1所述的干式变压器散热系统，其特征在于，还包括操作单元，所述操作单元与所述MCU单元连接。
9.根据权利要求8所述的干式变压器散热系统，其特征在于，所述操作单元包括显示模块和按键模块，所述显示模块和按键模块分别与所述MCU单元连接。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的干式变压器散热系统，其特征在于，所述制冷设备包括蒸发器、冷凝器以及压缩机，所述压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态并送至所述冷凝器进行冷却，再送至所述蒸发器中吸收空气中的热量而汽化。
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