CN113903560A - 变压器智能风冷喷淋一体降温系统及降温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了变压器智能风冷喷淋一体降温系统及降温方法，所述降温系统包括降温装置和控制系统；降温装置包括风冷装置和喷淋装置；风冷装置包括多个用于向散热器吹风的风机，每个风机均通过安装座固定于变压器底部槽钢上；喷淋装置包括输水管和多个设于输水管上的用于喷淋冷却水的喷头，喷头沿输水管的长度方向间隔设置，输水管的进水口处设有电动阀；喷头设于风机的正下方；所述控制系统包括数据处理模块和人机界面模块；数据处理模块的输入端电性连接有温度传感器，输出端电性连接有电路控制模块；温度传感器设于变压器油箱内，用于监测油箱内的油温；电路控制模块包括与电动阀电性连接的电动阀控制模块和与风机电性连接的风机控制模块。
Description
技术领域
本发明涉及变压器冷却技术领域，具体涉及一种变压器智能风冷喷淋一体降温系统及降温方法。
背景技术
随着电力行业的不断发展，越来越多的变电站被建设，变电站的主要供电设备是变压器。变压器运行时，绕组和铁芯中的损耗所产生的热量必须及时散逸出去，以免过热而造成绝缘损坏。目前，大多数配电变压器和许多电力变压器配设的主要散热部件为由片状的散热片相连构成的散热器，其采用油浸自冷方式进行散热降温，这种冷却方式将绕组和铁芯浸在变压器油中，依靠油的自然热循环将热量带到散热器，并利用空气对流(自然风)带走散热器的热量，使油温降低。
然而，变压器在投入使用一定时间后，随着地区用电量逐渐增加，特别是高峰用电时期(例如在夏季特定时段持续高温的自然状态下)，变压器负荷越来越大，温升较快，原有的散热方式已无法满足要求，很难保证变压器安全稳定的运转。目前一般是在变压器温度过高时增加变压器的辅助散热方法：投入风机散热或水喷淋变压器散热。虽然可以起到很好的降温效果，但是变压器已经投入使用一定时间了，增加的风机和喷淋装置往往只能是手动或半自动控制，不能精准有效地根据变压器的温度启动或关闭风机和喷淋装置，而且风机和喷淋装置无法及时联动。若风机和喷淋装置没有及时启动，则会造成变压器短时间温度过高；若风机和喷淋装置没有及时停止，则会造成能耗浪费。
发明内容
本申请的目的在于提供一种变压器智能风冷喷淋一体降温系统，用以克服现有技术中存在的上述问题。本申请的变压器智能风冷喷淋一体降温系统可以根据变压器不同的油温自动选择散热模式(风机和喷淋装置单独工作或者组合式工作)，有利于提高散热效率，延长变压器使用寿命；而且在控制变压器油温的前提下减少了风机和喷淋装置的使用时间，从而达到节能减耗的目的。对应的，本申请还提供了一种变压器智能风冷喷淋一体降温方法。
对于降温系统而言，本申请的技术方案：变压器智能风冷喷淋一体降温系统，包括降温装置和控制系统；所述降温装置包括风冷装置和喷淋装置；所述风冷装置包括至少一个用于向散热器吹风的风机，每个风机均通过安装座固定于变压器底部槽钢上；所述喷淋装置包括输水管和至少一个设于输水管上的用于喷淋冷却水的喷头，所述多个喷头沿输水管的长度方向间隔设置；所述输水管的进水口处设有电动阀；所述喷头设于风机的正下方，所述风机设于散热器的正下方；所述控制系统包括数据处理模块，以及与数据处理模块电性连接的人机界面模块；所述数据处理模块的输入端电性连接有温度传感器，输出端电性连接有电路控制模块；所述温度传感器设于变压器油箱内，用于监测油箱内的油温，并发送给数据处理模块；所述电路控制模块包括电动阀控制模块和风机控制模块；所述电动阀控制模块与输水管上的电动阀电性连接，用于控制电动阀的打开或关闭；所述风机控制模块与风机电性连接，用于控制风机的启动或关闭。
与现有技术相比，本申请的变压器智能风冷喷淋一体降温系统可以根据变压器不同的油温自动选择散热模式(风机和喷淋装置单独工作或者组合式工作)，使得变压器在不同的负荷状态下，将油温控制在一定的范围内，达到最佳的降温效果，有利于提高散热效率，降低变压器因温度过高而发生故障的机率，延长变压器的使用寿命；而且在控制变压器油温的前提下减少了风机和喷淋装置的使用时间，从而达到节能减耗的目的，并可以根据季节和用电高峰的不同，提前设定好时间使风机和喷淋装置提前开启；此外，还可以通过人机界面模块查看风机和喷淋装置的运行状况，以及通过远程控制实现开启或关闭降温系统，使用操作简便，提高了工作效率，降低了人工成本，易于推广使用。
作为优化，还包括相序检测器和电流变送器，分别用于监测风机的相序和电流值，并发送给数据处理模块。此时，在降温过程中可以对风机进行相序和电流值的测试，保证风机正常运转，当采集到的相序和电流值超过额定范围时，数据处理模块发送指令，控制风机关闭，由工作人员对风机进行检修。
作为优化，所述输水管上设有流量传感器，用于检测输水管内冷却水的流量，并发送至数据处理模块。当检测到的冷却水流量不符合要求时，数据处理模块发送指令，调节电动阀，提高冷却水流量，使喷淋过程顺利进行，保证降温效果。
作为优化，所述温度传感器为PT100温度传感器。PT100温度传感器制作方便，使用简单，且容易替换；在本发明中使用PT100温度传感器测量温度，易于实施，且有利于控制成本。
对于方法而言，本申请的技术方案为：变压器智能风冷喷淋一体降温方法，该方法使用前述的变压器智能风冷喷淋一体降温系统对变压器进行降温，降温过程如下，首先在数据处理模块内设置启动定时器和停止定时器的定时时间为N分钟；温度传感器实时监测变压器油箱内的油温，并发送至数据处理模块；数据处理模块对接收到的油温数据进行分析，并与设定温度值进行比较：①当检测到的油温高于设定温度值T1时，数据处理模块通过风机控制模块控制风机启动，风机对变压器的散热器吹风，直到变压器油的温度下降后，关闭风机；②当检测到的油温高于设定温度值T2时，数据处理模块通过电动阀控制模块控制输水管上的电动阀打开，通过风机控制模块控制风机启动；冷却水从输水管的进水口进入，由喷头喷出至风机上，并在风机风力的作用下被吹到变压器散热器上，对其进行降温；在降温过程中，风机一直处于工作状态，电动阀通过启动定时器定时工作N分钟后关闭，并通过停止定时器定时停止N分钟后，再重新启动，以此为一个周期，反复运行，直到变压器油的温度下降后，关闭电动阀和风机，喷淋工作停止；③当检测到的油温高于设定温度值T3时，数据处理模块通过电动阀控制模块控制输水管上的电动阀打开，通过风机控制模块控制风机启动；冷却水从输水管的进水口进入，由喷头喷出至风机上，并在风机风力的作用下被吹到变压器散热器上，对其进行降温，直到变压器油的温度下降后，关闭电动阀和风机，喷淋工作停止；其中，设定温度值T1＜T2＜T3(温度值T1、T2、T3可通过人机界面模块设定，并且在不同季节可以根据变压器的用电负荷变化进行修改)。
与现有技术相比，本申请的变压器智能风冷喷淋一体降温方法根据温度传感器检测到的油箱内的油温情况，对风机和喷淋装置进行变频控制，提高了风机和喷淋装置的启停精确度，使得风机和喷淋装置在变压器不同油温下可以单独工作或者组合式工作，有效提高了散热效率，降温效果显著；而且在控制变压器油温的前提下更好的降低了风机和喷淋装置的使用时间，喷淋装置在不同的油温下实现了停止工作、循环启停工作、一直工作三种模式，从而减少了能耗，降低了成本，避免了造成水资源浪费。
附图说明
图1是本申请的变压器智能风冷喷淋一体降温系统的示意图；
图2是本申请中的控制系统的控制原理图；
图3是本申请中的一个具体实施例的变压器智能风冷喷淋一体降温系统的示意图。
附图中的标记为：1-散热器；2-风机，201-进风口，202-出风口；3-安装座；4-槽钢；5-输水管，501-进水口；6-喷头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的说明，但并不作为对本申请限制的依据。
参见图1和图2，本申请的变压器智能风冷喷淋一体降温系统，包括降温装置和控制系统；所述降温装置包括风冷装置和喷淋装置；所述风冷装置包括至少一个用于向变压器散热器1吹风的风机2(风机2上设有铭牌和接线盒；铭牌朝外侧设计，接线盒朝里侧设计)，每个风机2均通过安装座3固定于变压器底部槽钢4上(槽钢4可通过膨胀螺栓固定于地面)；所述喷淋装置包括输水管5和至少一个设于输水管5上的用于喷淋冷却水的喷头6(输水管5沿着槽钢4布置)，输水管5连接至供水管网，所述多个喷头6沿输水管5的长度方向间隔设置；所述输水管5的进水口处设有电动阀；所述喷头6设于风机2的正下方，所述风机2设于散热器1的正下方；所述控制系统包括数据处理模块，以及与数据处理模块电性连接的人机界面模块(可通过人机界面模块设定温度值，查看各风机和喷淋装置的运行状态)；所述数据处理模块的输入端电性连接有温度传感器，输出端电性连接有电路控制模块；所述温度传感器设于变压器油箱内，用于监测油箱内的油温，并发送给数据处理模块；所述电路控制模块包括电动阀控制模块和风机控制模块；所述电动阀控制模块与输水管上的电动阀电性连接，用于控制电动阀的打开或关闭；所述风机控制模块与风机2电性连接，用于控制风机2的启动或关闭。
本申请的变压器智能风冷喷淋一体降温系统可以通过人机界面模块查看并设定各温度值，而且可根据变压器季节性用电负荷变化随时进行修改。根据季节和用电高峰的不同，可以提前设定好时间使得风机和喷淋装置提前开启，从而使变压器油温不会快速上升导致跳闸或者影响使用寿命，例如：夏天的用电高峰一般是晚上7点，那我们可以设定在晚上6点半时启动风机和喷淋装置，对变压器散热器进行降温，直到11点停止。
实施例：
本实施例中，还包括相序检测器和电流变送器，分别用于监测风机的相序和电流值，并发送给数据处理模块。此时，在降温过程中可以对风机进行相序和电流值的测试，保证风机正常运转，当采集到的相序和电流值超过额定范围时，数据处理模块发送指令，控制风机关闭，由工作人员对风机进行检修。
本实施例中，所述输水管4上设有流量传感器，用于检测输水管4内冷却水的流量，并发送至数据处理模块。当检测到的冷却水流量不符合要求时，数据处理模块发送指令，调节电动阀，提高冷却水流量，使喷淋过程顺利进行，保证降温效果。
本实施例中，所述温度传感器为PT100温度传感器。PT100温度传感器制作方便，使用简单，且容易替换；在本发明中使用PT100温度传感器测量温度，易于实施，且有利于控制成本。PT100温度传感器可通过数据转换模块与数据处理模块电性连接；从而，PT100采集到的变压器油温的数据通过数据转换模块和数据处理模块进行实时更新，温度值更准确，风机和喷淋装置的启停更精准。
本实施例中，所述数据处理模块为西门子smart 200系列PLC。西门子smart 200系列PLC处理速度快、运行稳定、产品配置灵活，且使用简单方便、价格便宜，有助于本申请的控制系统实现更紧凑的尺寸和更低的功耗，使得整个系统的搭建成本更低。进一步的，所述人机界面模块为西门子smart line系列触摸屏。西门子smart line系列触摸屏经济性好，功能完善，可以与多种类型的西门子PLC进行通讯，适用范围广，方便工作人员在现场的调试。进一步的，所述人机界面模块与数据处理模块通过RJ45网口实现通讯。RJ45网口成本低、连接可靠且无任何信号衰减，使得触摸屏与处理器在传输数据的过程中不易受到周围环境的影响，且不存在信号的衰减，提高了通信的可靠性。
参见图3，本实施例中，变压器的两侧分别设有十二组片式散热器1(片式散热器的最底端距离地面高度≤10米)，每侧的片式散热器1下方均间隔布置有四台风机2和四个喷头6，用于对片式散热器1吹风或喷水降温。
变压器智能风冷喷淋一体降温方法，该方法使用前述的变压器智能风冷喷淋一体降温系统对变压器进行降温，降温过程如下，首先在数据处理模块内设置启动定时器和停止定时器的定时时间为10分钟；变压器工作后，温度传感器实时监测变压器油箱内油的温度，并发送至数据处理模块；数据处理模块对接收到的油温数据进行分析，并与设定温度值进行比较：①当检测到的油温高于设定温度值45℃时，数据处理模块通过风机控制模块控制风机2启动，风机2对变压器的散热器吹风，直到变压器油的温度下降后，关闭风机2；②当检测到的油温高于设定温度值50℃时，数据处理模块通过电动阀控制模块控制输水管5上的电动阀启动，通过风机控制模块控制风机2启动；冷却水从输水管5的进水口501进入，由喷头6喷出至风机2上，并在风机2风力的作用下被吹到变压器散热器1上(即冷却水从喷头6喷出，由进风口201进入风机2，并在风机2风力的作用下从出风口202吹出至散热器1上)，对其进行降温；在降温过程中，风机2一直处于工作状态，电动阀通过启动定时器定时工作N分钟后关闭，并通过停止定时器定时停止N分钟后，再重新启动，以此为一个周期，反复运行，直到变压器油的温度下降后，关闭电动阀和风机2，喷淋工作停止(当变压器油温没有过高时，设置喷淋装置的循环启停，即当喷水使散热器湿了后就不用一直喷水，这样可以避免造成水资源浪费)；③当检测到的油温高于设定温度值55℃时，数据处理模块通过电动阀控制模块控制输水管上的电动阀启动，通过风机控制模块控制风机2启动；冷却水从输水管5的进水口501进入，由喷头6喷出至风机2上，并在风机2风力的作用下被吹到变压器散热器1上，对其进行降温，直到变压器油的温度下降后，关闭电动阀和风机2，喷淋工作停止。
上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。
Claims (5)
1.变压器智能风冷喷淋一体降温系统，其特征在于：包括降温装置和控制系统；
所述降温装置包括风冷装置和喷淋装置；所述风冷装置包括至少一个用于向散热器(1)吹风的风机(2)，每个风机(2)均通过安装座(3)固定于变压器底部槽钢(4)上；所述喷淋装置包括输水管(5)和至少一个设于输水管(5)上的用于喷淋冷却水的喷头(6)，所述多个喷头(6)沿输水管(5)的长度方向间隔设置，所述输水管(5)的进水口处设有电动阀；所述喷头(6)设于风机(2)的正下方，所述风机(2)设于散热器(1)的正下方；
所述控制系统包括数据处理模块，以及与数据处理模块电性连接的人机界面模块；所述数据处理模块的输入端电性连接有温度传感器，输出端电性连接有电路控制模块；所述温度传感器设于变压器油箱内，用于监测油箱内的油温，并发送给数据处理模块；所述电路控制模块包括电动阀控制模块和风机控制模块；所述电动阀控制模块与输水管上的电动阀电性连接，用于控制电动阀的打开或关闭；所述风机控制模块与风机(2)电性连接，用于控制风机(2)的启动或关闭。
2.根据权利要求1所述的变压器智能风冷喷淋一体降温系统，其特征在于：还包括相序检测器和电流变送器，分别用于监测风机(2)的相序和电流值，并发送给数据处理模块。
3.根据权利要求1所述的变压器智能风冷喷淋一体降温系统，其特征在于：所述输水管(5)上设有流量传感器，用于检测输水管(5)内冷却水的流量，并发送至数据处理模块。
4.根据权利要求1所述的变压器智能风冷喷淋一体降温系统，其特征在于：所述温度传感器为PT100温度传感器。
5.变压器智能风冷喷淋一体降温方法，其特征在于，该方法使用权利要求1所述的变压器智能风冷喷淋一体降温系统对变压器进行降温，降温过程如下，首先在数据处理模块内设置启动定时器和停止定时器的定时时间为N分钟；温度传感器实时监测变压器油箱内油的温度，并发送至数据处理模块；数据处理模块对接收到的油温数据进行分析，并与设定温度值进行比较：
①当检测到的油温高于设定温度值T1时，数据处理模块通过风机控制模块控制风机(2)启动，风机(2)对变压器的散热器(1)吹风，直到变压器油的温度下降后，关闭风机(2)；
②当检测到的油温高于设定温度值T2时，数据处理模块通过电动阀控制模块控制输水管上的电动阀打开，通过风机控制模块控制风机(2)启动；冷却水从输水管(5)的进水口(501)进入，由喷头(6)喷出至风机(2)上，并在风机(2)风力的作用下被吹到变压器散热器(1)上，对其进行降温；在降温过程中，风机(2)一直处于工作状态，电动阀通过启动定时器定时工作N分钟后关闭，并通过停止定时器定时停止N分钟后，再重新启动，以此为一个周期，反复运行，直到变压器油的温度下降后，关闭电动阀和风机(2)，喷淋工作停止；
③当检测到的油温高于设定温度值T3时，数据处理模块通过电动阀控制模块控制输水管上的电动阀打开，通过风机控制模块控制风机(2)启动；冷却水从输水管(5)的进水口(501)进入，由喷头(6)喷出至风机(2)上，并在风机(2)风力的作用下被吹到变压器散热器(1)上，对其进行降温，直到变压器油的温度下降后，关闭电动阀和风机(2)，喷淋工作停止；
其中，设定温度值T1＜T2＜T3。
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| CN114383380A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-22 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 一种热风管系补偿器侧降温装置、降温方法及改进方法 |
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| CN114383380A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-22 | 广东韶钢松山股份有限公司 | 一种热风管系补偿器侧降温装置、降温方法及改进方法 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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