CN114252811B - 一种配电变压器故障检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了故障检测技术领域的一种配电变压器故障检测方法及检测装置，包括配电变压器、互感器、红外线测温器和冷却机构；所述配电变压器内设置有一次侧三相绕组和二次侧三相绕组，所述互感器和红外线测温器分别设置在一次侧三相绕组和二次侧三相绕组旁；所述冷却机构包括降温机构和检测机构；所述降温机构和检测机构分别设置在配电变压器下端，所述互感器外接有在线检测系统；所述互感器用于检测一次侧三相绕组和二次侧三相绕组的电气信号；所述在线检测系统用于接受一次侧三相绕组和二次侧三相绕组的电气信号对配电变压器的损耗功率变化率进行计算，并根据损耗功率变化率确定配电变压器的维护策略。

Description

一种配电变压器故障检测方法及检测装置

技术领域

本发明涉及故障检测技术领域，具体为一种配电变压器故障检测方法及检测装置。

背景技术

配电变压器(简称配变，35KV及其以下，主要是10KV)分布于城镇村落的各个角落，数量庞大，分布复杂。配变作为电力系统中实现电能转换的核心设备，其一旦发生故障，轻则造成停电，影响人们正常生活，重则引发起火、爆炸等严重事故，进而造成重大经济损失。

传统的配电变压器故障检测多通过传感器对变压器内的温度和功耗进行监控的方式，进行报警，再通过人工排险的方式，对故障进行排除；这种方式有以下缺点，首先易受环境温度的影响，导致传感器的测量值与变压器实际的产热值有所偏差，且环境温度不同，偏差的比例不同；其次当温度提升出现异常后，需要人工及时进行排险，若人工无法及时赶到，变压器只能自行断开，避免发生由温度上升导致的险情出现，进一步的会导致区域出现长期断电，提高了人工的工作强度和工作要求，对于故障的排除，不具备协调性，无法为人工的来到拖延足够的时间，进一步的，为了能够使人工及时排险，就需要增加人员密度，提高了人力成本。

基于此，本发明设计了一种配电变压器故障检测方法及检测装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电变压器故障检测方法及检测装置，以解决上述背景技术中提出了传统的配电变压器故障检测多通过传感器对变压器内的温度和功耗进行监控的方式，进行报警，再通过人工排险的方式，对故障进行排除；这种方式有以下缺点，首先易受环境温度的影响，导致传感器的测量值与变压器实际的产热值有所偏差，且环境温度不同，偏差的比例不同；其次当温度提升出现异常后，需要人工及时进行排险，若人工无法及时赶到，变压器只能自行断开，避免发生由温度上升导致的险情出现，进一步的会导致区域出现长期断电，提高了人工的工作强度和工作要求，对于故障的排除，不具备协调性，无法为人工的来到拖延足够的时间，进一步的，为了能够使人工及时排险，就需要增加人员密度，提高了人力成本的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种配电变压器故障检测装置，包括配电变压器、互感器、红外线测温器和冷却机构；所述配电变压器内设置有一次侧三相绕组和二次侧三相绕组，所述互感器和红外线测温器分别设置在一次侧三相绕组和二次侧三相绕组旁；所述冷却机构包括降温机构和检测机构；所述降温机构和检测机构分别设置在配电变压器下端，所述互感器外接有在线检测系统；所述互感器用于检测一次侧三相绕组和二次侧三相绕组的电气信号；所述在线检测系统用于接受一次侧三相绕组和二次侧三相绕组的电气信号对配电变压器的损耗功率变化率进行计算，并根据损耗功率变化率确定配电变压器的维护策略；所述红外线测温器用于监测配电变压器内的最高温度，所述检测机构用于检测配电变压器内绝缘油的温度变化，所述降温机构用于对配电变压器内部的绝缘油进行降温。

作为本发明的进一步方案，所述降温机构包括降温板，所述降温板固定设置在配电变压器下端，所述配电变压器下端前后两侧均贯穿连通有多个油管，所述油管均与降温板连通，所述降温板外设有油泵，所述油泵用于驱动绝缘油经过降温板循环流通，所述降温板外设有风冷机构，所述风冷机构用于对降温板内的绝缘油进行降温。

作为本发明的进一步方案，所述风冷机构包括多个风扇，所述风扇设置在配电变压器下端，对降温板进行由上到下的风吹，所述风扇的电路与检测机构连通，所述检测机构根据检测结果对风扇和油泵的功率进行动态调控。

作为本发明的进一步方案，所述风扇固定连接有集气壳，所述集气壳下端开放，所述集气壳上端与配电变压器下端固定连接，所述集气壳侧壁贯穿开设有多个导气孔。

作为本发明的进一步方案，所述检测机构包括第一温度反馈杆，所述第一温度反馈杆下端左侧固定连接有齿牙，所述齿牙左侧上下方分别设置有第一棘齿链和第二棘齿链，所述齿牙均能够与第一棘齿链和第二棘齿链啮合，其中齿牙能够带动第一棘齿链逆时针转动，齿牙能够带动第二棘齿链顺时针转动；所述第一棘齿链侧壁固定连接有第三棘齿链，所述第二棘齿链侧壁固定连接有第四棘齿链，所述第一棘齿链和第二棘齿链共同滑动连接有第一安装板，所述第一安装板固定连接有第二安装板，所述第二安装板设置在配电变压器下方，所述第二安装板固定连接有旋式变功器，所述旋式变功器的控制旋杆分别转动连接有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮啮合连接有第三齿轮，所述第三齿轮与第一安装板转动连接，所述第三齿轮与第三棘齿链和第四棘齿链共同啮合，所述第三棘齿链能够带动第三齿轮顺时针转动，所述第四棘齿链能够带动第三齿轮逆时针转动；

所述旋式变功器上方设置有电机，所述电机的输出轴固定连接有第四齿轮，所述第四齿轮与第二齿轮啮合，所述旋式变功器下方设置有第五齿轮，所述第五齿轮转动连接有转动轴，所述转动轴与第二安装板固定连接，所述第五齿轮与转动轴间设置有游丝；所述第五齿轮与第二齿轮啮合；

所述第一齿轮和第二齿轮内壁的前后端均转动连接有两个环形盘，两个所述环形盘端面间共同弹性滑动连接有多个卡柱，所述第一齿轮和第二齿轮内壁均开设有贴合卡柱表面轮廓的弧形壁，所述环形盘与旋式变功器的调节轴摩擦转动连接；

所述第二齿轮侧壁固定连接有气缸，所述气缸的输出轴固定连接有限位杆，所述气缸能够在齿牙向下移动时，驱动限位杆卡合环形盘；所述电机能够在齿牙静止并位于第二棘齿链区域时启动。

作为本发明的进一步方案，所述配电变压器同侧的油管均共同固定连通有连接管，所述连接管与集气壳侧壁固定连接，所述连接管均固定连通有油泵，所述分别与降温板的一端固定连通，且油泵抽动油液的方向相同。

作为本发明的进一步方案，所述集气壳侧壁固定连接有安装板，所述安装板上固定连接有第二温度反馈杆，所述第二温度反馈杆下端固定连接有固定板，所述固定板与安装板间固定连接有弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆的初始状态为拉伸状态，所述固定板下端与第二安装板固定连接。

一种配电变压器故障检测方法，该方法如下：

S1、工作时，在线检测系统接受一次侧三相绕组和二次侧三相绕组的电气信号对配电变压器的损耗功率变化率进行计算，并根据损耗功率变化率确定配电变压器的维护策略；

S2、红外线测温器用于监测配电变压器内的最高温度，当配电变压器内的最高温度超过105℃后，直接断开配电变压器；

S3、通过检测机构和冷却机构对配电变压器内的绝缘油进行温度监控和冷却，增大配电变压器故障后的运行时间，避免不必要的断电时长和高危事故。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.相对于传统的检测方案，本发明首先能够通过基于损耗功率的比较对配电变压器实际运行状态进行评价，原则和方法是根据配电变压器运行消耗的有功功率与该负载状态下的正常损耗的理论计算值ΔA进行比较，即以η数值大小作为设备运行状态的主要判断指标，对配电变压器进行维护的优先级进行排序；其次通过冷却机构对配电变压器内的电气件进行温度维护，使配电变压器在故障状态下的运行时，冷却机构能够维持配电变压器的使用环境，进一步的，为工人到来提供充足的时间，同时使配电变压器出现异常温升的故障时，不需要立即断电，进而降低因配电变压器出现故障导致的断电时长，同时也降低了配电变压器维护人员的分布密度(由于配电变压器出现故障是不常见的现象，故维护人员更多的时间是处于待命状态，为了能够及时对配电变压器进行维护，故需要保证维护人员的分布密度，以保证配电变压器故障时，维护人员能够及时赶到)，降低了人力成本。

2.本发明的降温机构是为了保证绝缘油温度不高于初始温度，故当绝缘油温度提高时，说明降温机构的散热效率低于设备的热量产生的效率，故此时需要提高风扇和油泵的输出功率，进而提高设备的散热效率；而当绝缘油温度停止上升时，说明降温机构的散热效率等于设备的热量产生的效率，此时需要通过电机额外增加设备的散热效率，待设备恢复初始温度后，再由第五齿轮配合游丝将电机额外增加的散热效率进行清零，使配电变压器内的温度下降至初始温度后，冷却机构的散热功率和电器做功产生的热量维持平衡。

3.通过油管将配电变压器内的绝缘油导入降温板进行，加快散热效率，同时绝缘油在向降温板的流动过程中，会带动配电变压器内的绝缘油流动，使配电变压器内的绝缘油温度更加得均匀，减小热量累积，进一步的为配电变压器内的电子元件提供一个温度适宜的工作环境，使配电变压器内的电子元件能够继续进行正常的工作。

附图说明

图1为本发明的工作流程示意图；

图2为本发明总体结构示意图；

图3为图2中A处放大示意图；

图4为本发明总体结构左侧剖示意图；

图5为图4中B处放大示意图；

图6为本发明总体结构俯剖示意图；

图7为图6中C处放大示意图；

图8为本发明总体结构右侧剖示意图；

图9为检测机构结构示意图；

图10为图9的左侧剖示意图；

图11为图10中D处放大示意图；

图12为图9的正剖示意图；

图13为图12中E处放大示意图；

图14为第一齿轮配合旋式变功器的剖面示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

配电变压器1、互感器1-1、红外线测温器1-2、一次侧三相绕组1-3、二次侧三相绕组1-4、油管2、降温板3-1、油泵3-2、连接管3-3、风扇4-1、集气壳4-2、导气孔4-3、第一温度反馈杆5-1、齿牙5-2、第一棘齿链5-3、第二棘齿链5-4、第三棘齿链5-5、第四棘齿链5-6、第一安装板5-7、第二安装板5-8、旋式变功器5-9、第一齿轮5-10、第二齿轮5-11、第三齿轮5-12、电机5-13、第四齿轮5-14、第五齿轮5-15、转动轴5-16、游丝5-17、环形盘5-18、卡柱5-19、安装板6-1、第二温度反馈杆6-2、固定板6-3、弹性伸缩杆6-4、气缸7-1、限位杆7-2。

具体实施方式

请参阅图1-14，本发明提供一种技术方案：一种配电变压器故障检测装置，包括配电变压器1、互感器1-1、红外线测温器1-2和冷却机构；所述配电变压器1内设置有一次侧三相绕组1-3和二次侧三相绕组1-4，所述互感器1-1和红外线测温器1-2分别设置在一次侧三相绕组1-3和二次侧三相绕组1-4旁；所述冷却机构包括降温机构和检测机构；所述降温机构和检测机构分别设置在配电变压器1下端，所述互感器1-1外接有在线检测系统；所述互感器1-1用于检测一次侧三相绕组1-3和二次侧三相绕组1-4的电气信号；所述在线检测系统用于接受一次侧三相绕组1-3和二次侧三相绕组1-4的电气信号对配电变压器1的损耗功率变化率进行计算，并根据损耗功率变化率确定配电变压器1的维护策略；所述红外线测温器1-2用于监测配电变压器1内的最高温度，所述检测机构用于检测配电变压器1内绝缘油的温度变化，所述降温机构用于对配电变压器1内部的绝缘油进行降温。

相对于传统的检测方案，本发明首先能够通过基于损耗功率的比较对配电变压器1实际运行状态进行评价，原则和方法是根据配电变压器1运行消耗的有功功率与该负载状态下的正常损耗的理论计算值ΔA进行比较，即以η数值大小作为设备运行状态的主要判断指标，对配电变压器1进行维护的优先级进行排序；其次通过冷却机构对配电变压器1内的电气件进行温度维护，使配电变压器1在故障状态下的运行时，冷却机构能够维持配电变压器1的使用环境，进一步的，为工人到来提供充足的时间，同时使配电变压器1出现异常温升的故障时，不需要立即断电，进而降低因配电变压器1出现故障导致的断电时长，同时也降低了配电变压器1维护人员的分布密度(由于配电变压器1出现故障是不常见的现象，故维护人员更多的时间是处于待命状态，为了能够及时对配电变压器1进行维护，故需要保证维护人员的分布密度，以保证配电变压器1故障时，维护人员能够及时赶到)，降低了人力成本。

作为本发明的进一步方案，所述降温机构包括降温板3-1，所述降温板3-1固定设置在配电变压器1下端，所述配电变压器1下端前后两侧均贯穿连通有多个油管2，所述油管均与降温板3-1连通，所述降温板3-1外设有油泵3-2，所述油泵3-2用于驱动绝缘油经过降温板3-1循环流通，所述降温板3-1外设有风冷机构，所述风冷机构用于对降温板3-1内的绝缘油进行降温。

通过油管2将配电变压器1内的绝缘油导入降温板3-1进行，加快散热效率，同时绝缘油在向降温板3-1的流动过程中，会带动配电变压器1内的绝缘油流动，使配电变压器1内的绝缘油温度更加得均匀，减小热量累积，进一步的为配电变压器1内的电子元件提供一个温度适宜的工作环境，使配电变压器1内的电子元件能够继续进行正常的工作。

作为本发明的进一步方案，所述风冷机构包括多个风扇4-1，所述风扇4-1设置在配电变压器1下端，对降温板3-1进行由上到下的风吹，所述风扇4-1的电路与检测机构连通，所述检测机构根据检测结果对风扇4-1和油泵3-2的功率进行动态调控。

通过设置风向由上向下，避免带有热量的气流再次与配电变压器1接触，并通过配电变压器1表面将热量重新传递到配电变压器1内，进行重复散热，使设备的散热效率降低。

作为本发明的进一步方案，所述风扇4-1固定连接有集气壳4-2，所述集气壳4-2下端开放，所述集气壳4-2上端与配电变压器1下端固定连接，所述集气壳4-2侧壁贯穿开设有多个导气孔4-3。

通过设置集气壳4-2，使风扇4-1的风力集中，进一步的使同一功率下，风扇4-1经过降温板3-1的风力更大，散热效率更高，减少了能源浪费，增大了散热效率。

作为本发明的进一步方案，所述检测机构包括第一温度反馈杆5-1，所述第一温度反馈杆5-1下端左侧固定连接有齿牙5-2，所述齿牙5-2左侧上下方分别设置有第一棘齿链5-3和第二棘齿链5-4，所述齿牙5-2均能够与第一棘齿链5-3和第二棘齿链5-4啮合，其中齿牙5-2能够带动第一棘齿链5-3逆时针转动，所述齿牙5-2能够带动第二棘齿链5-4顺时针转动；所述第一棘齿链5-3侧壁固定连接有第三棘齿链5-5，所述第二棘齿链5-4侧壁固定连接有第四棘齿链5-6，所述第一棘齿链5-3和第二棘齿链5-4共同滑动连接有第一安装板5-7，所述第一安装板5-7固定连接有第二安装板5-8，所述第二安装板5-8设置在配电变压器1下方，所述第二安装板5-8固定连接有旋式变功器5-9，所述旋式变功器5-9的控制旋杆分别转动连接有第一5-12和第二齿轮5-11，所述第一5-12啮合连接有第三齿轮5-12，所述第三齿轮5-12与第一安装板5-7转动连接，所述第三齿轮5-12与第三棘齿链5-5和第四棘齿链5-6共同啮合，所述第三棘齿链5-5能够带动第三齿轮5-12顺时针转动，所述第四棘齿链5-6能够带动第三齿轮5-12逆时针转动；

所述旋式变功器5-9上方设置有电机5-13，所述电机5-13的输出轴固定连接有第四齿轮5-14，所述第四齿轮5-14与第二齿轮5-11啮合，所述旋式变功器5-9下方设置有第五齿轮5-15，所述第五齿轮5-15转动连接有转动轴5-16，所述转动轴5-16与第二安装板5-8固定连接，所述第五齿轮5-15与转动轴5-16间设置有游丝5-17；所述第五齿轮5-15与第二齿轮5-11啮合；

所述第一齿轮5-10和第二齿轮5-11内壁的前后端均转动连接有两个环形盘5-18，两个所述环形盘5-18端面间共同弹性滑动连接有多个卡柱5-19，所述第一齿轮5-10和第二齿轮5-11内壁均开设有贴合卡柱5-19表面轮廓的弧形壁，所述环形盘5-18与旋式变功器5-9的调节轴摩擦转动连接；

所述第二齿轮5-11侧壁固定连接有气缸7-1，所述气缸7-1的输出轴固定连接有限位杆7-2，所述气缸7-1能够在齿牙5-2向下移动时，驱动限位杆7-2卡合环形盘5-18；所述电机5-13能够在齿牙5-2静止并位于第二棘齿链5-4区域时启动。

本发明的降温机构是为了保证绝缘油温度不高于初始温度，故当绝缘油温度提高时，说明降温机构的散热效率低于设备的热量产生的效率，故此时需要提高风扇4-1和油泵3-2的输出功率，进而提高设备的散热效率；而当绝缘油温度停止上升时，说明降温机构的散热效率等于设备的热量产生的效率，此时需要通过电机5-13额外增加设备的散热效率，待设备恢复初始温度后，再由第五齿轮5-15配合游丝5-17将电机5-13额外增加的散热效率进行清零，使配电变压器1内的温度下降至初始温度后，冷却机构的散热功率和电器做功产生的热量维持平衡。

作为本发明的进一步方案，所述配电变压器1同侧的油管2均共同固定连通有连接管3-3，所述连接管3-3与集气壳4-2侧壁固定连接，所述连接管3-3均固定连通有油泵3-2，所述分别与降温板3-1的一端固定连通，且油泵3-2抽动油液的方向相同。

通过将各个油管2导出的绝缘油集中在连接管3-3内进行热平衡，使进入降温板3-1内的绝缘油热量相同，进一步的使降温板3-1能够最大效率的对绝缘油进行散热。

作为本发明的进一步方案，所述集气壳4-2侧壁固定连接有安装板6-1，所述安装板6-1上固定连接有第二温度反馈杆6-2，所述第二温度反馈杆6-2下端固定连接有固定板6-3，所述固定板6-3与安装板6-1间固定连接有弹性伸缩杆6-4，所述弹性伸缩杆6-4的初始状态为拉伸状态，所述固定板6-3下端与第二安装板5-8固定连接。

通过第二温度反馈杆6-2的设置，利用第二温度反馈杆6-2测量环境温度，进一步的根据环境温度调节第一棘齿链5-3和第二棘齿链5-4的初始高度，进一步的调节冷却机构的初始工作温度，使冷却机构对配电变压器1工作过程中产生的热量进行散热，避免了冷却机构的无效工作，进一步的，提高了设备的使用效率，降低了设备的使用频率，提高设备的使用寿命，进一步的，使设备能够更加稳定可靠的对配电变压器1的工作温度进行有效的维持。

一种配电变压器故障检测方法，该方法如下：

S1、工作时，在线检测系统接受一次侧三相绕组1-3和二次侧三相绕组1-4的电气信号对配电变压器1的损耗功率变化率进行计算，并根据损耗功率变化率确定配电变压器1的维护策略；

S2、红外线测温器1-2用于监测配电变压器1内的最高温度，当配电变压器1内的最高温度超过105℃后，直接断开配电变压器1；

S3、通过检测机构和冷却机构对配电变压器1内的绝缘油进行温度监控和冷却，增大配电变压器1故障后的运行时间，避免不必要的断电时长和高危事故。

工作原理：配电变压器运行状态在线检测方法

以下介绍双绕组配电变压器为例，介绍运行状态在线检测的方法

①配电变压器损耗变化率计算

配电变压器实际有功功率损耗由一、二次侧电压和电流互感器获取。根据电压、电流互感器测得数据，实际损耗的有功功率为：

ΔP＝U₁I₁-U₂I₂ (1)

变压器的有功损耗由固定损耗和可变损耗两部分组成。固定损耗是变压器铁心中的铁损，与变压器的容量和电压有关，而与变压器的视在功率无关；可变损耗是变压器绕组电阻上的铜损，与通过变压器的功率有关。对于单台双绕组配电变压器，不同负载状态下的理论损耗功率为：

式中，S为变压器的视在功率；S_e为变压器额定容量；U变压器端电压；U_e为变压器额定电压；P_d为变压器短路损耗；P₀为变压器空载损耗。

为简化计算，可不考虑电压变化，近似认为U≈U_e，同时令变压器最大负载率

则式(2)可简化为：ΔA＝P₀+β²P_d (3)

其中，β为变压器的负荷率。由此可知，配电变压器理论有功功率与负载率的平方成正比。

根据实际测得的有功功率损耗，与该负载状态下的理论损耗功率进行比较，作为判断变压器实际运行状态的依据。配电变压器有功功率损耗变化率η为：

②配电变压器运行状态在线评估原则

本项目基于损耗功率的比较对配电变压器实际运行状态进行评价，原则和方法是根据配电变压器运行消耗的有功功率与该负载状态下的正常损耗的理论计算值ΔA进行比较，即以η数值大小作为设备运行状态的主要判断指标，该数值小于10％评价为正常状态，10％～15％评价为注意状态，15％～20％评价为异常状态，大于20％评价为严重状态。当设备评价为异常状态时，进行绕组温度变化的计算，当绕组温度高于最高温度105℃时，应尽快跳闸。若绕组温度正常或偏高(未达105℃)，即使设备处于严重状态，仍可继续运行一段时间。以上数值范围可以根据配电变压器的运行温度和电气试验的相关数据适当进行修正；

③配电变压器运行状态的维护

在配电变压器1运行过程中，第二温度反馈杆6-2测量环境温度，并根据环境温度调节固定板6-3的位置(第二温度反馈杆6-2主体为液体温度测量计，能够根据周围的温度进行收缩，且在弹性伸缩杆6-4的弹力作用下，固定板6-3具有向上移动的趋势，使固定板6-3所受到的向下方的重力能够由弹性伸缩杆6-4的弹力进行抵消，避免由于固定板6-3的重力导致第二温度反馈杆6-2内形成负压，使固定板6-3的高度与实际环境温度不匹配)，进一步的通过固定板6-3的位置调节第一棘齿链5-3和第二棘齿链5-4的初始高度，进一步的调节冷却机构的初始工作温度，使冷却机构对配电变压器1工作过程中产生的热量进行散热，避免了冷却机构的无效工作，进一步的，提高了设备的使用效率，降低了设备的使用频率，提高设备的使用寿命，进一步的，使设备能够更加稳定可靠的对配电变压器1的工作温度进行有效的维持；

当配电变压器1内的热量增加时(配电变压器1内的热量主要来源有两种，分别为环境温度和电器做功)，第一温度反馈杆5-1受热向下伸长，若配电变压器1内外温度一致，则第一温度反馈杆5-1和第二温度反馈杆6-2的伸长量一致，第一安装板5-7和齿牙5-2同步向下运动，此时齿牙5-2无法触发第一安装板5-7上的传动件，冷却机构不运行；

若配电变压器1内外温度不同，则第一温度反馈杆5-1和第二温度反馈杆6-2的伸长量不同，第一安装板5-7和齿牙5-2发生相对运动，此时齿牙5-2触发第一安装板5-7上的传动件，冷却机构运行；

其中当配电变压器1内的温度大于外部温度时(多出的部分温度为电器做功产生的热量)，齿牙5-2相对第一安装板5-7向下运动，(如图9)进一步的，第一温度反馈杆5-1端部的齿牙5-2向下移动，齿牙5-2会与第二棘齿链5-4啮合并带动第二棘齿链5-4顺时针转动，进一步的，第二棘齿链5-4带动第四棘齿链5-6顺时针转动，第四棘齿链5-6带动第三齿轮5-12逆时针转动，第三齿轮5-12逆时针转动带动第一齿轮5-10顺时针转动，(由于第一齿轮5-10和第二齿轮5-11的内部结构一致，故此处参考图14)第一齿轮5-10转动过程中，由于环形盘5-18与旋式变功器5-9的调节轴摩擦连接，环形盘5-18被旋式变功器5-9的调节轴限位，第一齿轮5-10相对环形盘5-18转动，进一步的第一齿轮5-10内壁的弧形槽相对卡柱5-19转动，使卡柱5-19被弧形槽向调节轴处挤压，当弧形槽将卡柱5-19挤压到调节轴表面后，产生足够的摩擦力使第一齿轮5-10通过卡柱5-19带动调节轴顺时针转动增大油泵3-2和风扇4-1的输出功率，进而提高设备的散热效率；待配电变压器1内的温度不变，齿牙5-2不再向下移动(即冷却机构的散热速率与电器做功产生的热量相等)，此时传感器控制电机5-13启动，电机5-13带动第四齿轮5-14逆时针转动，进而带动第二齿轮5-11顺时针转动，第二齿轮5-11带动第五齿轮5-15逆时针转动，第五齿轮5-15逆时针转动过程中将转动量储存在游丝5-17中形成弹性势能，同时第二齿轮5-11带动调节轴顺时针转动进一步的增大油泵3-2和风扇4-1的输出功率，持续提高设备的散热效率使配电变压器1内的温度下降，直至下降初始温度(即齿牙5-2相对第一安装板5-7的初始位置)；电机5-13停止运行，而后第五齿轮5-15在失去驱动后，在游丝5-17的弹力作用下，进行顺时针转动，并带动第二齿轮5-11逆时针转动，进一步的使旋式变功器5-9的调节轴逆时针转动，使旋式变功器5-9在电机5-13的作用下增加的功率被去除，进一步的，使配电变压器1内的温度下降至初始温度后，冷却机构的散热功率和电器做功产生的热量维持平衡；

在配电变压器1内的温度下降中，若出现电器做功产生的热量增加，使配电变压器1内的温度上升或停止下降时，传感器控制电机5-13停机，控制限位杆7-2启动，限位杆7-2控制气缸7-1卡合环形盘5-18，使第二齿轮5-11中的不再与环形盘5-18卡合，进一步的使第二齿轮5-11转动过程中，卡柱5-19不会再被挤压，进一步使旋式变功器5-9的调控轴不再被第二齿轮5-11驱动，此时第五齿轮5-15在游丝5-17的弹性作用下复位且不会影响旋式变功器5-9的功率，直至电机5-13再次增加旋式变功器5-9的功率时，游丝5-17能够重新记录电机5-13增加旋式变功器5-9的功率，并在齿牙5-2恢复相对第一安装板5-7的初始位置后，将电机5-13增加旋式变功器5-9部分的功率清零，以保证配电变压器1内的温度下降至初始温度后，冷却机构的散热功率和电器做功产生的热量维持平衡；

在配电变压器1内的温度下降至初始温度的过程中，第一温度反馈杆5-1会带动齿牙5-2向上移动，此过程中，由于第二棘齿链5-4的棘齿结构，齿牙5-2无法驱动第二棘齿链5-4，进一步的，旋式变功器5-9的功率不变，而在配电变压器1内的温度下降过程中，配电变压器1内的温度再次上升时，则齿牙5-2会带动第二棘齿链5-4顺时针转动，使旋式变功器5-9的功率进一步的提高，以增大设备的散热效率(本发明的降温机构是为了保证绝缘油温度不高于初始温度，故当绝缘油温度提高时，说明降温机构的散热效率低于设备的热量产生的效率，故此时需要提高风扇4-1和油泵3-2的输出功率，进而提高设备的散热效率；而当绝缘油温度停止上升时，说明降温机构的散热效率等于设备的热量产生的效率，此时需要通过电机5-13额外增加设备的散热效率，待设备恢复初始温度后，再由第五齿轮5-15配合游丝5-17将电机5-13额外增加的散热效率进行清零，使配电变压器1内的温度下降至初始温度后，冷却机构的散热功率和电器做功产生的热量维持平衡)；

当配电变压器1内的温度小于外部温度时，第一温度反馈杆5-1端部的齿牙5-2向上移动，齿牙5-2会与第一棘齿链5-3啮合并带动第一棘齿链5-3逆时针转动，进一步的，第一棘齿链5-3带动第三棘齿链5-5逆时针转动，第三棘齿链5-5带动第三齿轮5-12顺时针转动，第三齿轮5-12顺时针转动使旋式变功器5-9降低风扇4-1和油泵3-2的输出功率(若旋式变功器5-9本身调控的输出功率为零，则通过滑丝的方式使旋式变功器5-9的状态保持不变)，进而降低设备的散热效率；当绝缘油温度上升，但未达到初始温度前(即齿牙5-2位置在初始位置之上)，第一温度反馈杆5-1会向下移动，此过程中，由于第一棘齿链5-3的棘齿结构，齿牙5-2无法驱动第一棘齿链5-3，进一步的，风扇4-1的输出功率不变，而在绝缘油温度上升过程中，绝缘油温度再次下降，则齿牙5-2会带动第一棘齿链5-3逆时针转动，使风扇4-1的输出功率进一步的下降，以减小设备的散热效率(本发明的降温机构是为了保证绝缘油温度不高于初始温度，故当绝缘油温度低于初始温度时，绝缘油温度提高，说明降温机构的散热效率低于设备的热量产生的效率，此时不需要提高风扇4-1的输出功率，以降低设备功率损耗；而当绝缘油温度下降，说明降温机构的散热效率高于设备的热量产生的效率，由于绝缘油温度已经低于初始温度，故不需要降温机构的散热效率高于设备的热量产生效率的部分，此时降低降温机构的散热效率，以降低设备功率损耗)；

最后，设备会通过在线检测系统分析判断配电变压器1是否存在故障，若存在故障则会通知工人进行检修，并在工人到来前，维持配电变压器1的使用环境，需要注意的是，设备会通过红外线测温器1-2监测配电变压器1内的最高温度，当配电变压器1内的最高温度超过105℃后，直接断开配电变压器1，避免发生险情出现；

在设备进行降温的过程中，配电变压器1内的绝缘油在油泵3-2的作用下，通过一侧的油管2进入同侧的连接管3-3内，流经降温板3-1降温后，再由另一侧的连接管3-3和油管2重新流入配电变压器1内，进行液体循环流动，并且在流经连接管3-3时，各个油管2中流出的绝缘油在连接管3-3内汇聚，进行热平衡，而后在进入降温板3-1内进行散热(通过在连接管3-3内进行热平衡，使进入降温板3-1内的绝缘油热量相同，进一步的使降温板3-1能够最大效率的对绝缘油进行散热)；而后经过散热的绝缘油再由另一侧的油管2进入配电变压器1内，继续对配电变压器1进行热量吸收；

在降温板3-1对绝缘油进行散热的过程中，风扇4-1在降温板3-1上方由集气壳4-2内抽取空气，对降温板3-1进行吹风(风向由上向下，避免带有热量的气流再次与配电变压器1接触，并通过配电变压器1表面将热量重新传递到配电变压器1内，进行重复散热，使设备的散热效率降低)，加快降温板3-1的散热效率。

Claims (3)

1.一种配电变压器故障检测装置，其特征在于：包括配电变压器(1)、互感器(1-1)、红外线测温器(1-2)和冷却机构；所述配电变压器(1)内设置有一次侧三相绕组(1-3)和二次侧三相绕组(1-4)，所述互感器(1-1)和红外线测温器(1-2)分别设置在一次侧三相绕组(1-3)和二次侧三相绕组(1-4)旁；所述冷却机构包括降温机构和检测机构；所述降温机构和检测机构分别设置在配电变压器(1)下端，所述互感器(1-1)外接有在线检测系统；所述互感器(1-1)用于检测一次侧三相绕组(1-3)和二次侧三相绕组(1-4)的电气信号；所述在线检测系统用于接受一次侧三相绕组(1-3)和二次侧三相绕组(1-4)的电气信号对配电变压器(1)的损耗功率变化率进行计算，并根据损耗功率变化率确定配电变压器(1)的维护策略；

所述红外线测温器(1-2)用于监测配电变压器(1)内的最高温度，所述检测机构用于检测配电变压器(1)内绝缘油的温度变化，所述降温机构用于对配电变压器(1)内部的绝缘油进行降温；

所述降温机构包括降温板(3-1)，所述降温板(3-1)固定设置在配电变压器(1)下端，所述配电变压器(1)下端前后两侧均贯穿连通有多个油管(2)，所述油管均与降温板(3-1)连通，所述降温板(3-1)外设有油泵(3-2)，所述油泵(3-2)用于驱动绝缘油经过降温板(3-1)循环流通，所述降温板(3-1)外设有风冷机构，所述风冷机构用于对降温板(3-1)内的绝缘油进行降温；

所述风冷机构包括多个风扇(4-1)，所述风扇(4-1)设置在配电变压器(1)下端，对降温板(3-1)进行由上到下的风吹，所述风扇(4-1)的电路与检测机构连通，所述检测机构根据检测结果对风扇(4-1)和油泵(3-2)的功率进行动态调控；

所述风扇(4-1)固定连接有集气壳(4-2)，所述集气壳(4-2)下端开放，所述集气壳(4-2)上端与配电变压器(1)下端固定连接，所述集气壳(4-2)侧壁贯穿开设有多个导气孔(4-3)；

所述检测机构包括第一温度反馈杆(5-1)，所述第一温度反馈杆(5-1)下端左侧固定连接有齿牙(5-2)，所述齿牙(5-2)左侧上下方分别设置有第一棘齿链(5-3)和第二棘齿链(5-4)，所述齿牙(5-2)均能够与第一棘齿链(5-3)和第二棘齿链(5-4)啮合，其中齿牙(5-2)能够带动第一棘齿链(5-3)逆时针转动，所述齿牙(5-2)能够带动第二棘齿链(5-4)顺时针转动；所述第一棘齿链(5-3)侧壁固定连接有第三棘齿链(5-5)，所述第二棘齿链(5-4)侧壁固定连接有第四棘齿链(5-6)，所述第一棘齿链(5-3)和第二棘齿链(5-4)共同滑动连接有第一安装板(5-7)，所述第一安装板(5-7)固定连接有第二安装板(5-8)，所述第二安装板(5-8)设置在配电变压器(1)下方，所述第二安装板(5-8)固定连接有旋式变功器(5-9)，所述旋式变功器(5-9)的控制旋杆分别转动连接有第一齿轮(5-10)和第二齿轮(5-11)，所述第一齿轮(5-10)啮合连接有第三齿轮(5-12)，所述第三齿轮(5-12)与第一安装板(5-7)转动连接，所述第三齿轮(5-12)与第三棘齿链(5-5)和第四棘齿链(5-6)共同啮合，所述第三棘齿链(5-5)能够带动第三齿轮(5-12)顺时针转动，所述第四棘齿链(5-6)能够带动第三齿轮(5-12)逆时针转动；

所述旋式变功器(5-9)上方设置有电机(5-13)，所述电机(5-13)的输出轴固定连接有第四齿轮(5-14)，所述第四齿轮(5-14)与第二齿轮(5-11)啮合，所述旋式变功器(5-9)下方设置有第五齿轮(5-15)，所述第五齿轮(5-15)转动连接有转动轴(5-16)，所述转动轴(5-16)与第二安装板(5-8)固定连接，所述第五齿轮(5-15)与转动轴(5-16)间设置有游丝(5-17)；所述第五齿轮(5-15)与第二齿轮(5-11)啮合；所述第一齿轮(5-10)和第二齿轮(5-11)内壁的前后端均转动连接有两个环形盘(5-18)，两个所述环形盘(5-18)端面间共同弹性滑动连接有多个卡柱(5-19)，所述第一齿轮(5-10)和第二齿轮(5-11)内壁均开设有贴合卡柱(5-19)表面轮廓的弧形壁，所述环形盘(5-18)与旋式变功器(5-9)的调节轴摩擦转动连接；

所述第二齿轮(5-11)侧壁固定连接有气缸(7-1)，所述气缸(7-1)的输出轴固定连接有限位杆(7-2)，所述气缸(7-1)能够在齿牙(5-2)向下移动时，驱动限位杆(7-2)卡合环形盘(5-18)；所述电机(5-13)能够在齿牙(5-2)静止并位于第二棘齿链(5-4)区域时启动；

所述集气壳(4-2)侧壁固定连接有安装板(6-1)，所述安装板(6-1)上固定连接有第二温度反馈杆(6-2)，第二温度反馈杆（6-2）主体为液体温度测量计，所述第二温度反馈杆(6-2)下端固定连接有固定板(6-3)，所述固定板(6-3)与安装板(6-1)间固定连接有弹性伸缩杆(6-4)，所述弹性伸缩杆(6-4)的初始状态为拉伸状态，所述固定板(6-3)下端与第二安装板(5-8)固定连接，

通过第一温度反馈杆（5-1）和第二温度反馈杆（6-2）的伸长量不同来检测配电变压器（1）内外温度不同，然后通过两温度反馈杆所配套的结构来控制冷却机构做出相应对的散热动作。

2.根据权利要求1所述的一种配电变压器故障检测装置，其特征在于：所述配电变压器(1)同侧的油管(2)均共同固定连通有连接管(3-3)，所述连接管(3-3)与集气壳(4-2)侧壁固定连接，所述连接管(3-3)均固定连通有油泵(3-2)，两个所述油泵(3-2)分别与降温板(3-1)的一端固定连通，且油泵(3-2)抽动油液的方向相同。

3.一种配电变压器故障检测方法，适应于权利要求1所述的一种配电变压器故障检测装置，其特征在于；该方法如下：

S1、工作时，在线检测系统接受一次侧三相绕组(1-3)和二次侧三相绕组(1-4)的电气信号对配电变压器(1)的损耗功率变化率进行计算，并根据损耗功率变化率确定配电变压器(1)的维护策略；

S2、红外线测温器(1-2)用于监测配电变压器(1)内的最高温度，当配电变压器(1)内的最高温度超过105℃后，直接断开配电变压器(1)；

S3、通过检测机构和冷却机构对配电变压器(1)内的绝缘油进行温度监控和冷却，增大配电变压器(1)故障后的运行时间，避免不必要的断电时长和高危事故。

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