CN114551044A - 一种干式变压器的主动风冷结构及控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种干式变压器的主动风冷结构及控制系统，其包括安装腔体、风冷装置、降温装置、温度检测装置和控制器，变压器芯体安装在所述安装腔体的顶部，安装腔体上开设有送风口，安装腔体内部设置有分隔板，分隔板将所述安装腔体形成多个分别与所述变压器芯体相对应的腔室，风冷装置与安装腔体内的腔室相连通，降温装置可用于对风冷装置吹出的风进行降温；风冷装置包括风机、送风管、送风支管和除湿器，送风支管上安装有流量调节器，进风支管的端部设置有启闭阀；控制器与温度检测装置、风机、换热器、流量调节器和启闭阀电连接。本申请具有提高对变压器芯体的降温效果，减小因温度过高而出现故障的可能性，提高安全等级。

Description

一种干式变压器的主动风冷结构及控制系统

技术领域

本申请涉及干式变压器的技术领域，尤其是涉及一种干式变压器的主动风冷结构及控制系统。

背景技术

变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。

干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑、机场，码头CNC机械设备等场所。干式变压器与油浸式变压器明显的区别是，其指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中。

干式变压器的降温较为关键，良好的散热系统能保证干式变压器的不断安全性运作，让干式变压器显现出来大量的功效和优点。目前的干式变压器常规的冷却方式分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。其中强迫空气冷却式仅是通过风机对变压器芯体进行吹风降温，如果提高降温效果只能通过提高风力的方式，而且降温效果不明显。当变压器芯体全功率运行时，上述冷却方式均存在热量发散不及时，无法发挥干式变压器最佳性能，同时也存在一定的安全隐患。

发明内容

为了提高对变压器芯体的降温效果，减小因温度过高而出现故障的可能性，提高安全等级，本申请提供一种干式变压器的主动风冷结构及控制系统。

第一方面，本申请提供的一种干式变压器的主动风冷结构，采用如下的技术方案：

一种干式变压器的主动风冷结构，其特征在于，包括安装腔体、风冷装置和降温装置，变压器芯体安装在所述安装腔体的顶部，所述安装腔体上开设有对每一所述变压器芯体进行送风的送风口，所述安装腔体内部设置有分隔板，所述分隔板将所述安装腔体形成多个分别与所述变压器芯体相对应的腔室，所述风冷装置与所述安装腔体内的腔室相连通，所述降温装置可用于对所述风冷装置吹出的风进行降温；

所述风冷装置包括风机、送风管、送风支管和除湿器，所述风机与所述送风管接通，所述送风支管的一端与所述送风管接通，所述送风支管的另一端分别与所述安装腔体内独立的腔室相连通，所述除湿器安装在所述送风管上，所述风机上连接有进风管，所述进风管上连接有两个进风支管上，所述进风支管的端部设置有启闭阀，所述降温装置安装在任一所述进风支管上；

所述送风支管上安装有流量调节器；

还包括有安装在变压器芯体上的温度检测装置和控制器，所述控制器与所述温度检测装置、风机、换热器、流量调节器和启闭阀电连接；

所述温度检测装置检测到变压器芯体上的温度超过预设值，所述控制器接收到所述温度检测装置发出的电信号，并发出控制所述启闭阀和风机运行的指令，向所述安装腔体内独立的腔室内均匀送风；

若风机无法对变压器芯体进行有效降温，所述控制器发出控制所述启闭阀和降温装置运行的指令，所述降温装置对所述风机吹出的风降温，对变压器芯体降温处理；

若温度检测装置检测检测到某一变压器芯体的温度过高，所述控制器发出控制所述流量调节器运行的指令，分配更多的风吹向温度过高的变压器芯体。

通过采用上述技术方案，温度检测装置配合控制器，检测到温度过高时，自动启动风机对变压器芯体进行一级散热；若一级散热无法有效对变压器芯体进行散热，自动启动降温装置对风机吹出的气体进行降温，实现对变压器芯体的二级散热，以达到对变压器芯体的有效降温；同时，在启动二级散热的基础上，某一变压器芯体的温度过高，控制器对流量调节器做出调节，使得进入到过高温度的变压器芯体的空气流量最大，对变压器芯体进行散热；本申请提高了对变压器芯体的降温效果，节约了成本，减小因温度过高而出现故障的可能性，提高安全等级。

优选的，所述安装腔体的顶部设置有阻隔板，所述阻隔板将变压器芯体分隔成多个均匀的区域，所述温度检测装置对应安装在变压器芯体的每一区域内，所述送风口与变压器芯体上的每一区域一一对应设置，每一所述送风口设置有流量调节件，所述流量调节件与所述控制器电连接。

通过采用上述技术方案，变压器芯体使用过程中，存在某一区域的温度过高的情况，对此变压器芯体进行二级散热的基础上以及分配过多的空气流量，由于对此变压器芯体整体进行散热，而对这一区域的温度降低有限，因此还不能够满足对变压器芯体的有效降温；而通过将变压器芯体分隔成多个独立的区域，送风口处的流量调节件调节分配到每个独立区域的空气流量，通过对空气流量的合理分配，从而有效实现对变压器芯体的整体有效散热。

优选的，所述流量调节器和流量调节件为调节阀。

通过采用上述技术方案，调节阀能够有效实现控制空气流量的大小，实现对空气流量的合理分配，实现本申请对变压器芯体的有效降温。

优选的，所述温度检测装置包括与所述控制器电连接的温度传感器，所述温度传感器对应设置在变压器芯体的每一区域的上、中和下部。

通过采用上述技术方案，温度传感器能够对每一区域进行全方位有效的温度检测，以保证本申请对变压器芯体的有效降温。

优选的，还包括有声光报警器，所述声光报警器安装在变压器芯体的顶部，所述声光报警器与所述控制器电连接。

通过采用上述技术方案，当温度检测装置检测到变压器芯体的温度过高时，控制器控制声光报警器工作以发出提示，有效避免变压器芯体上的温度过高而损坏。

优选的，所述进风支管的进风端设置有过滤器。

通过采用上述技术方案，过滤器对空气进行过滤，有效避免空气中的灰尘通过风机和变压器芯体，对风机和变压器芯体进行保护。

优选的，所述降温装置包括换热器，所述换热器与所述进风支管连接，所述换热器与控制器电连接。

通过采用上述技术方案，换热器对空气的换热效率高，能够快速实现空气的降温。

第二方面，本申请提供一种干式变压器的主动风冷结构的控制系统，采用如下的技术方案：

一种干式变压器的主动风冷结构的控制系统，包括如上述任一所述的干式变压器的主动风冷结构，还包括远程终端；所述远程终端与所述控制器通信连接，所述远程终端可接收所述温度检测装置检测的温度数据，所述远程终端控制所述控制器启动相应所述风冷装置、降温装置、各种阀件的工作。

通过采用上述技术方案，远程终端能够实时对控制器作出控制指令，控制风冷装置、降温装置以及各种阀件共同工作，实现快速对变压器芯体降温，保证变压器芯体能持续全功率运行，安全稳定，充分发挥干式变压器的性能。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.自动启动风机对变压器芯体进行一级散热；若一级散热无法有效对变压器芯体进行散热，自动启动降温装置对变压器芯体进行二级散热，以达到对变压器芯体的有效降温；同时，在启动二级散热的基础上，某一变压器芯体的温度过高，控制器对流量调节器做出调节，使得进入到过高温度的变压器芯体的空气流量最大，对变压器芯体进行散热；本申请提高了对变压器芯体的降温效果，节约了成本，减小因温度过高而出现故障的可能性，提高安全等级；

2.变压器芯体使用过程中，存在某一区域的温度过高的情况，对此变压器芯体进行二级散热的基础上以及分配过多的空气流量，由于对此变压器芯体整体进行散热，而对这一区域的温度降低有限，因此还不能够满足对变压器芯体的有效降温；而通过将变压器芯体分隔成多个独立的区域，送风口处的流量调节件调节分配到每个独立区域的空气流量，通过对空气流量的合理分配，从而有效实现对变压器芯体的整体有效散热；

3.温度传感器能够对每一区域进行全方位有效的温度检测，以保证本申请对变压器芯体的有效降温。

附图说明

图1是本申请实施例的结构示意图；

图2是本申请实施例中展示流量调节件的结构示意图；。

图3是本申请实施例中安装腔体的剖面示意图；

图4是本申请实施例的控制原理图。

附图标记说明：1、安装腔体；11、送风口；12、分隔板；13、定位部；14、定位槽；2、风冷装置；21、风机；22、送风管；23、送风支管；24、除湿器；25、进风管；26、进风支管；27、启闭阀；3、降温装置；31、换热器；4、流量调节器；5、温度检测装置；51、温度传感器；6、控制器；7、阻隔板；8、流量调节件；9、声光报警器；10、过滤器；20、远程终端；30、变压器芯体。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种干式变压器的主动风冷结构及控制系统。

如图1和图2所示，干式变压器的主动风冷结构，包括安装腔体1、风冷装置2和降温装置3，还包括温度检测装置5和控制器6。其中，变压器芯体30安装在安装腔体1的顶部，安装腔体1上开设有对每一变压器芯体30进行送风的送风口11，安装腔体1内分为与对应变压器芯体30一一对应的腔室，风冷装置2与安装腔体1内的腔室相连通，降温装置3可用于对风冷装置2吹出的风进行降温；温度检测装置5分布在变压器芯体30上，对工作过程中的变压器芯体30上的温度进行实时检测，并将数据发送至控制器6，控制器6根据变压器芯体30上的温度控制风冷装置2和降温装置3工作。

在本申请中，安装腔体1呈长方体状，安装腔体1上安装有变压器芯体30的数量可以为两个、三个或四个，如图1所示，本申请中安装腔体1上安装两个变压器芯体30，安装腔体1内对应设置两个独立腔室。

为了提高变压器芯体30与安装腔体1的安装效率，如图1和图2所示，变压器芯体30定位安装在安装腔体1上，安装腔体1的顶部设置有与变压器芯体30定位配合的定位部13，定位部13可以为定位凹槽，也可为定位凸环。在本申请中，为了保证安装腔体1的结构强度，定位部13选为定位凸环，变压器芯体30套设在定位凸环上，定位凸环可焊接或通过螺栓固定在安装腔体1上。

如图1所示，具体的，风冷装置2包括风机21、送风管22和送风支管23。风机21与送风管22接通，送风管22的另一端分出两个支管形成两个送风支管23，两个送风支管23的另一端分别与安装腔体1内独立的腔室相连通。风冷装置2还包括与风机21接通的进风管25，进风管25的另一端分出两个支管形成两个进风支管26上，进风支管26的进风端部安装有启闭管路的启闭阀27，启闭阀27与控制器6电连接，且降温装置3安装在其中一个进风支管26上。

在本申请中，启闭阀27可选为电磁阀，也可选为其他类型的阀组，控制器6发出启闭信号后，启闭阀27能够实现对管路的启闭即可。

由于空气中含有一定量的水汽，水汽会对变压器芯体30造成一定的影响。如图1所示，风冷装置2还包括除湿器24，除湿器24安装在送风管22路中，优选的，除湿器24可安装在进风管25和送风管22上。在本申请中，除湿器24安装在送风管22路中。

另外，空气中含有较小颗粒的物质（如灰尘），较小颗粒的物质进入随风机21抽入到变压器芯体30内部的过程中，较小颗粒的物质可附着在风机21和变压器芯体30的表面，则降低了风机21的使用寿命以及降低了变压器芯体30的散热性。

为了减少空气中的灰尘通过风机21和变压器芯体30，如图1所示，在进风支管26的进风端安装有过滤器10，过滤器10可选用空气滤芯，也可选为由海绵体或过滤布制成的过滤器10。

使用中，温度检测装置5检测到变压器芯体30上的温度超过预设值，控制器6接收到温度检测装置5发出的电信号，并发出控制启闭阀27和风机21运行的指令，向安装腔体1内独立的腔室内均匀送风；若风机21无法对变压器芯体30进行有效降温，控制器6发出控制启闭阀27和降温装置3运行的指令，降温装置3对风机21吹出的风降温，对变压器芯体30降温处理。

变压器芯体30在使用过程中，易发生两个变压器芯体30表面的温度相差较大，而向两个变压器芯体30均匀供风，则会发生一个变压器芯体30能够有效降温，另一变压器芯体30的降温效果不佳的现象。

因此，需要对两个变压器芯体30的供风进行合理分配，使得两个变压器芯体30都能够进行有效的降温处理。如图1所示，在送风支管23上安装有流量调节器4，某一变压器芯体30的温度过高，控制器6对流量调节器4做出调节，分配更多的风吹向温度过高的变压器芯体30，使得进入到过高温度的变压器芯体30的空气流量最大，对变压器芯体30进行散热。

通过对风机21吹出的风进行合理分配，提高了对变压器芯体30的降温效果，节约了成本，减小因温度过高而出现故障的可能性，提高安全等级。

然后，存在同一变压器芯体30内部某一区域的温度过高的情况，为了达到最合理的降温效果，因此，需要对变压器芯体30进行多个区域的划分，再对通入到变压器芯体30内的气体进行合理分配。

如图1和图2所示，具体的，安装腔体1的顶部设置有阻隔板7，阻隔板7将变压器芯体30分隔成多个均匀的区域，温度检测装置5对应安装在变压器芯体30的每一区域内，安装腔体1上的送风口11与变压器芯体30上的每一区域一一对应设置，每一送风口11处安装有流量调节件8，流量调节件8与控制器6电连接。通过将变压器芯体30分隔成多个独立的区域，送风口11处的流量调节件8调节分配到每个独立区域的空气流量，通过对空气流量的合理分配，从而有效实现对变压器芯体30的整体有效散热。

如图2所示，为了便于将变压器芯体30分隔成多个均匀的区域，在定位环形成的定位部13上开设有与阻隔板7定位配合的定位槽14，阻隔板7的一端可插入到定位槽14内。

在本实施例中，流量调节器4和流量调节件8均设置为调节阀，调节阀能够有效实现控制空气流量的大小，实现对空气流量的合理分配，从而配合风冷装置2和降温装置3实现对变压器芯体30的有效降温。

如图1所示，温度检测装置5包括与控制器6电连接的温度传感器51，且温度传感器51对应设置在变压器芯体30的每一区域的上、中和下部。温度传感器51能够对每一区域进行全方位有效的温度检测，以保证对变压器芯体30的有效降温。

如图3所示，安装腔体1内部安装有分隔板12，分隔板12焊接在安装腔体1内部。具体的，分隔板12预先与安装腔体1相接的四块板焊接，接着焊接安装腔体1两端的端板，分隔板12将安装腔体1分隔成两个对应变压器芯体30的腔室。

如图1所示，还包括有声光报警器9，声光报警器9可拆卸安装在变压器芯体30的顶部，声光报警器9与控制器6电连接。对变压器芯体30降温处理过程中，温度检测装置5检测到变压器芯体30的温度过高时，控制器6控制声光报警器9工作以发出提示，有效避免变压器芯体30上的温度过高而损坏。

在本申请中，降温装置3包括换热器31，换热器31安装在一个进风支管26上，换热器31与控制器6电连接。换热器31可选为风冷式换热器31和水冷式换热器31，也可选为其他类型的换热器31，能够实现对空气快速降温即可。在本申请中，降温装置选为水冷式换热器31。

如图4所示，干式变压器的主动风冷结构的控制系统，包括如上述任一所述的干式变压器的主动风冷结构，还包括远程终端20；远程终端20与控制器6通信连接，远程终端20可接收温度检测装置5检测的温度数据，远程终端20可控制控制器6启动相应风冷装置2、降温装置3、启闭阀27、流量调节器4和流量调节件8的工作。远程终端20能够实时对控制器6作出控制指令，控制风冷装置2、降温装置3、启闭阀27、流量调节器4和流量调节件8共同工作，实现快速对变压器芯体30降温，保证变压器芯体30能持续全功率运行，安全稳定，充分发挥干式变压器的性能。

变压器芯体30表面温度达到一定温度数值时，人工通过移动终端启动风冷装置2工作对变压器芯体30进行降温处理，或控制器6自动启动风冷装置2工作对变压器芯体30进行降温处理，为一级处理方式。

变压器芯体30表面温度进一步上升到另一温度数值时，人工通过移动终端启动降温装置3工作对风进行降温，对变压器芯体30进行进一步降温处理，或控制器6自动启动降温装置3工作对风进行降温，对变压器芯体30进行进一步降温处理，为二级处理方式。

若两个变压器芯体30表面的温度差异过大，在一级处理方式或二级处理方式的基础上，人工通过移动终端启动流量调节器4进行分流工作，对变压器芯体30进行降温处理，或控制器6自动启动流量调节器4进行分流工作，对变压器芯体30进行降温处理，为三级处理方式。

若变压器芯体30表面某一局部的温度过高时，在一级处理方式、二级处理方式或三级处理方式的基础上，人工通过移动终端启动流量调节件8进行分流工作，对变压器芯体30进行降温处理，或控制器6自动启动流量调节件8进行分流工作，对变压器芯体30进行降温处理，为四级处理方式。

通过多种方式的降温处理方式，节省成本，提高了对变压器芯体30的降温效果，减小因温度过高而出现故障的可能性，提高安全等级。

本申请实施例的实施原理为：

控制器6控制电子元器件的运行，温度检测装置5实时检测变压器芯体30的温度数据，并将数据发送至控制器6，控制器6控制风冷装置2、降温装置3、流量调节器4和流量调节件8的相应工作，以此对变压器芯体30进行降温处理。同时，对降温空气进行过滤和干燥处理，对变压器芯体30进行保护。本申请从整体和局部对变压器芯体30进行有效地降温处理，从而提高了对变压器芯体30的降温效果，节约了成本，减小因温度过高而出现故障的可能性，提高安全等级。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种干式变压器的主动风冷结构，其特征在于，包括安装腔体(1)、风冷装置(2)和降温装置(3)，变压器芯体(30)安装在所述安装腔体(1)的顶部，所述安装腔体(1)上开设有对每一所述变压器芯体(30)进行送风的送风口(11)，所述安装腔体(1)内部设置有分隔板(12)，所述分隔板(12)将所述安装腔体(1)形成多个分别与所述变压器芯体(30)相对应的腔室，所述风冷装置(2)与所述安装腔体(1)内的腔室相连通，所述降温装置(3)可用于对所述风冷装置(2)吹出的风进行降温；

所述风冷装置(2)包括风机(21)、送风管(22)、送风支管(23)和除湿器(24)，所述风机(21)与所述送风管(22)接通，所述送风支管(23)的一端与所述送风管(22)接通，所述送风支管(23)的另一端分别与所述安装腔体(1)内独立的腔室相连通，所述除湿器(24)安装在所述送风管(22)上，所述风机(21)上连接有进风管(25)，所述进风管(25)上连接有两个进风支管(26)上，所述进风支管(26)的端部设置有启闭阀(27)，所述降温装置(3)安装在任一所述进风支管(26)上；

所述送风支管(23)上安装有流量调节器(4)；

还包括有安装在变压器芯体(30)上的温度检测装置(5)和控制器(6)，所述控制器(6)与所述温度检测装置(5)、风机(21)、换热器(31)、流量调节器(4)和启闭阀(27)电连接；

所述温度检测装置(5)检测到变压器芯体(30)上的温度超过预设值，所述控制器(6)接收到所述温度检测装置(5)发出的电信号，并发出控制所述启闭阀(27)和风机(21)运行的指令，向所述安装腔体(1)内独立的腔室内均匀送风；

若风机(21)无法对变压器芯体(30)进行有效降温，所述控制器(6)发出控制所述启闭阀(27)和降温装置(3)运行的指令，所述降温装置(3)对所述风机(21)吹出的风降温，对变压器芯体(30)降温；

若温度检测装置(5)检测检测到某一变压器芯体(30)的温度过高，所述控制器(6)发出控制所述流量调节器(4)运行的指令，分配更多的风吹向温度过高的变压器芯体(30)。

2.根据权利要求1所述的干式变压器的主动风冷结构，其特征在于，所述安装腔体(1)的顶部设置有阻隔板(7)，所述阻隔板(7)将变压器芯体(30)分隔成多个均匀的区域，所述温度检测装置(5)对应安装在变压器芯体(30)的每一区域内，所述送风口(11)与变压器芯体(30)上的每一区域一一对应设置，每一所述送风口(11)设置有流量调节件(8)，所述流量调节件(8)与所述控制器(6)电连接。

3.根据权利要求2所述的干式变压器的主动风冷结构，其特征在于，所述流量调节器(4)和流量调节件(8)为调节阀。

4.根据权利要求2所述的干式变压器的主动风冷结构，其特征在于，所述温度检测装置(5)包括与所述控制器(6)电连接的温度传感器(51)，所述温度传感器(51)对应设置在变压器芯体(30)的每一区域的上、中和下部。

5.根据权利要求2所述的干式变压器的主动风冷结构，其特征在于，还包括有声光报警器(9)，所述声光报警器(9)安装在变压器芯体(30)的顶部，所述声光报警器(9)与所述控制器(6)电连接。

6.根据权利要求1所述的干式变压器的主动风冷结构，其特征在于，所述进风支管(26)的进风端设置有过滤器(10)。

7.根据权利要求1所述的干式变压器的主动风冷结构，其特征在于，所述降温装置(3)包括换热器(31)，所述换热器(31)与所述进风支管(26)连接，所述换热器(31)与控制器(6)电连接。

8.一种干式变压器的主动风冷结构的控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一所述的干式变压器的主动风冷结构，还包括远程终端(20)；所述远程终端(20)与所述控制器(6)通信连接，所述远程终端(20)可接收所述温度检测装置(5)检测的温度数据，所述远程终端(20)控制所述控制器(6)启动相应所述风冷装置(2)、降温装置(3)、各种阀件的工作。

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