CN115376786B - 基于油田的干式变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种基于油田的干式变压器，包括：底座，其设置在干式变压器底部，以固定变压器；散热外壳，其套设在底座上并与底座相连，用以对干式变压器提供防爆保护；动力模块，其与外壳相连，用以控制散热外壳的收缩以及伸展；测控模块，其设置在动力模块上，用以控制动力模块以及气囊的动作。利用设置底座、散热外壳、动力模块以及测控模块的方式，在有效提升了散热器在油气环境下的安全性的同时，有效提升了散热的安全散热能力。

Description

基于油田的干式变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种基于油田的干式变压器。

背景技术

随着油田设备与输电设备的更新换代，油田的变压器负载也逐年增大，在保证安全的情况下，预留变压器的扩容空间是当前面临的主要问题。中国专利公开号：CN107195439A公开了一种体积可调的变压器，利用设置上箱体、下箱体、左箱体和右箱体并分别设置滑竿的方式，调整变压器的体积，从而调整变压器的承载电压和输出电压；中国专利公开号：CN105978393A公开了一种原油电脱水用高阻抗交直流叠加高压供电装置，通过串联输出叠加的方式，使供电装置的供电稳定，从而有效消除高含水原油乳化液中稳定导电水涟的形成，保证脱水电场的稳定性，并提高原油的脱水效率并降低脱后原油的含水率；中国专利公开号：CN111243829A公开了一种变压器，利用设置钢槽内撑板的方式，解决现有针对锁定在电线杆之间的电力变压器进行安装时存在的：电力变压器的锁定架无法针对不同间距的电线杆将变压器进行锁定，使得锁定架的使用范围较小，且锁定架的安装操作复杂等问题。

由此可见，上述技术方案存在以下问题：

1、无法在保证变压器在油气环境下安全运行；

2、无法在环境温度剧烈变化的环境下使变压器稳定运行。

发明内容

为此，本发明提供一种基于油田的干式变压器，用以克服现有技术中无法在保证变压器在油气环境下安全运行，且无法在环境温度剧烈变化的环境下使变压器稳定运行，从而提升干式变压器安全散热能力的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于油田的干式变压器，包括：

底座，其设置在所述干式变压器底部，包含线圈架以及若干滑轨，用以将干式变压器中的各对应线圈固定在对应位置；

散热外壳，其套设在所述底座上并与底座相连，用以为所述干式变压器提供防爆保护；

动力模块，其分别与所述散热外壳以及所述底座相连，且部分穿过设置在底座上的若干滑轨，用以控制所述散热外壳按照预设速度收缩或伸展，并对干式变压器所处高度进行调节；

测控模块，其与所述动力模块相连，用以检测所述干式变压器周围环境温度、根据测得的环境温度变化幅度控制所述动力模块将所述散热外壳的收缩幅度或伸展幅度调节至对应值，并基于磨合时长对所述干式变压器所处环境的级别的判定结果，同时，根据所述干式变压器在预设周期内的所处环境温度的变化幅度与至少两个预设温度差的比较结果控制动力模块将干式变压器所处的高度调节至对应值。

进一步地，所述动力模块中包括：

若干动力源，其设置在所述干式变压器外，并与所述测控模块相连，用以调整干式变压器的高度以及所述散热外壳的展开幅度；

中心齿轮，其设置在所述底座底部，与底座以及对应所述动力源相连，用以调整所述散热外壳的展开幅度；

若干散热外壳调节杆，其分别设置在所述底座底部，对于单个散热外壳调节杆，其部分穿过所述底座，部分与所述中心齿轮啮合，用以将其对应部分调整至相应位置，其远离底座的一段与所述散热外壳相连，用以调整散热外壳的展开幅度；

散热外壳调整框，其设置在所述散热外壳顶部，且，位于散热外壳内部，并与各所述散热外壳调整杆相连，用以配合散热外壳调整杆调整散热外壳的展开幅度。

进一步地，所述测控模块周期性检测所述干式变压器所处环境的温度，对于第i个周期，测控模块将干式变压器在该周期中所处环境温度记为

、计算

与干式变压器在第i-1个周期中所处环境温度

的绝对温度差值

并根据

控制所述动力模块调节所述散热外壳的收缩幅度或伸展幅度，其中，i=1，2，3，…，n，n为测控模块针对所述干式变压器的最大监测周期数量，n为大于等于3的整数，设定

，所述测控模块中设有第一预设温度差

以及第二预设温度差

，其中，0＜

＜

，第一预设温度差

为最大误差温度差，第二预设温度差

为最小剧变温度差，

若0＜

≤

，所述测控模块判定所述干式变压器在从第i-1个周期到第i个周期的时长中所处环境温度的变化幅度位于预设允许区间内，并不对所述动力模块进行调整；

若

＜

＜

，所述测控模块判定所述干式变压器在从第i-1个周期到第i个周期的时长中所处环境温度的变化幅度超出预设调整区间内，控制所述动力模块以第一预设速度Vα伸展所述散热外壳；

若

≤

，所述测控模块判定所述干式变压器在从第i-1个周期到第i个周期的时长中所处环境温度的变化幅度超出预设调整区间，并控制所述动力模块以第二预设速度Vβ伸展所述散热外壳，其中，0＜Vα＜Vβ。

进一步地，所述测控模块在控制所述动力模块以所述第一预设速度Vα伸展或收缩所述散热外壳时，根据所述干式变压器在第i个周期所处环境的温度Ti确定散热外壳展开幅度率Pi，设定0＜Pi＜1，其中，展开幅度率为散热外壳在第i个周期的展开幅度与最大展开幅度的比值，测控模块中设有最低正常环境温度Tmin以及最高正常环境温度Tmax，其中，Tmin＜0＜Tmax，测控模块控制动力模块进行调节时，动力模块调整散热外壳的对应展开幅度率Pi满足Pi=

。

进一步地，所述测控模块对于第i个周期以及第i-1个周期，其环境温度变化值为Δti，设定Δti=

，测控模块根据Δti的值对所述动力模块进行调整，

若Δti＜0，所述测控模块判定在第i-1个周期中所述干式变压器所处环境温度降低，测控模块控制所述动力模块在第i个周期开始时进行移动，使动力模块带动所述散热外壳收缩以减小散热外壳的体积；

若Δti=0，所述测控模块判定在第i-1个周期中所述干式变压器所处环境温度不变，并不控制所述动力模块移动；

若Δti＞0，所述测控模块判定在第i-1个周期中所述干式变压器所处环境温度升高，并在第i个周期开始时控制所述动力模块移动，使动力模块带动所述散热外壳伸展以增加散热外壳的体积。

所述测控模块在控制所述动力模块以所述第二预设速度Vβ伸展所述散热外壳时，动力模块控制散热外壳伸展至最大展开幅度，用以隔绝各所述线圈以及干式变压器所处的外部环境。

进一步地，所述测控模块对于第i个周期，若测控模块测得干式变压器在该周期中所处的环境温度Ti＜Tmin，测控模块判断干式变压器所处环境温度低于预设临界低温值，并发出温度过低报警；

若所述测控模块测得干式变压器在该周期中所处的环境温度Ti＞Tmax，测控模块判断干式变压器所处环境温度高于预设临界高温值，并发出温度过高报警，测控模块控制所述动力模块释放针对所述散热外壳的约束，以使散热外壳收缩至最小展开幅度并在散热外壳处于最小展开幅度的时长达到预设值时控制动力模块以所述第一预设速度Vα展开散热外壳。

进一步地，所述测控模块中设有预设磨合时长，所述测控模块在所述干式变压器的运行时长达到预设磨合时长时根据所述预设磨合时长中干式变压器所处环境温度与时间的关系绘制连续可导函数T=F（t），其中，T为温度，t为时间，F（t）为时间与温度的关系，将T=F（t）的导数记为T’设定T’=F’（t），测控模块将预设磨合时长中T’=0的数量记为Q；所述测控模块中存有第一预设磨合温差Tγ，第二预设磨合温差Tξ，第一预设数量Qα以及第二预设数量Qβ，其中0＜Tγ＜Tξ，0＜Qα＜Qβ，所述测控模块将所述预设磨合时长中最高环境温度与最低环境温度的差值mT与Tγ以及Tξ进行比较、将Q与Qα以及Qβ进行比较以确定所述干式变压器所处的环境类别，并根据干式变压器所处的环境类别控制所述动力模块将干式变压器的高度调节至对应值，

若mT＜Tγ，所述测控模块判定环境综合温差低于预设值，同时，测控模块根据T’=0的数量Q判定所述干式变压器所处环境类别；

若Q≤Qα，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第一预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于一级环境中；

若Qα＜Q≤Qβ，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第二预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于二级环境中；

若Qβ＜Q，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第三预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于三级环境中；

若Tγ≤mT≤Tξ，所述测控模块判定环境综合温差处于第三预设容许频率范围内，同时，测控模块根据T’=0的数量Q判定所述干式变压器所处环境类别；

若Q≤Qα，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第一预设容许频率范围内低，同时测控模块判断所述干式变压器位于三级环境中；

若Qα＜Q≤Qβ，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第二预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于四级环境中；

若Qβ＜Q，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第三预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于五级环境中；

若Tξ＜mT，所述测控模块判定环境综合温差超出预设温差变化临界值，同时，测控模块判断所述干式变压器无法在当前环境下运行。

进一步地，所述测控模块中设有第一预设高度H1、第二预设高度H2和第三预设高度H3，其中0＜H1＜H2＜H3，在经过所述磨合时长且测控模块完成对所述干式变压器所处环境的级别的判定时，测控模块根据干式变压器所处环境的级别控制所述动力模块将干式变压器的高度H调节至对应值，

若所述测控模块判断所述干式变压器位于一级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至地面高度以使各所述线圈靠近地面；

若所述测控模块判断所述干式变压器位于二级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至H1；

若所述测控模块判断所述干式变压器位于三级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至H2；

若所述测控模块判断所述干式变压器位于四级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至H3；

若所述测控模块判断所述干式变压器位于五级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至H3，并将所述散热外壳展开至最大幅度。

进一步地，所述散热外壳包含：

外壳层，其为金属板材，用以支撑外壳；

隔温层，其为保温阻燃材料，隔温层设置在所述外壳层内，用以隔绝所述散热外壳内外的温度；

保护层，其设置在所述隔温层内，保护层为网状材料，用以将隔温层固定在对应位置；

散热管，其固定在所述保护层上，其内部的散热介质为气体，散热管与动力模块中的散热风扇相连，用以对所述干式变压器进行散热。

进一步地，对于第i个周期，所述测控模块根据所述散热外壳的开幅度率Pi控制所述动力模块调节所述散热风扇的运转功率，

若0.7＜Pi≤1，所述测控模块判定使动力模块控制所述散热风扇以最低功率运转；

若0.3＜Pi≤0.7，所述测控模块判定使动力模块控制所述散热风扇以额定功率运转；

若Pi≤0.3，所述测控模块判定使动力模块控制所述散热风扇超频运转。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用设置底座、散热外壳、动力模块以及测控模块的方式，在有效提升了散热器在油气环境下的安全性的同时，提供了改进空间，有效提升了干式变压器的安全散热能力。

进一步地，利用设置若干动力源、中心齿轮以及若干散热外壳调节杆的方式，提供对干式变压器高度以及散热外壳展开幅度的调整动力，在有效提升了干式变压器在极端气候下的可控性的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

进一步地，通过设置动力模块运行速度的方式，在有效提升了测控模块反应周期的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

进一步地，通过外界温度调整散热外壳的展开幅度，在有效避免了因环境温度造成干式变压器运行不稳定的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

进一步地，通过将外壳膨胀至最大幅度的方式，在有效提升了干式变压器在温度剧烈变化的临界状态下的运行安全的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

进一步地，通过对临界环境温度的检测，在有效避免了因外界温度过高或过低造成干式变压器损坏的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

进一步地，通过对环境类别的判断，将干式变压器的工作环境进行量化处理，在有效提升了干式变压器的运行可靠性的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

进一步地，通过调整干式变压器的高度的方式，在有效保证变压器稳定性的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

进一步地，通过在散热外壳中设置外壳层、隔温层、保护层以及散热管的方式，在有效隔绝了散热外壳内外环境的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

进一步地，通过根据散热外壳展开幅度并检测因散热外壳内压强过大造成动力模块产生阻力的方式，判断干式变压器的过热程度，同时对散热管的气体流速进行调节方式，在有效提升了散热性能的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

附图说明

图1为本发明本发明基于油田的干式变压器的结构示意图；

图2为本发明实施例基于油田的干式变压器底座正面的结构示意图；

图3为本发明实施例基于油田的干式变压器底座背面的结构示意图；

图4为本发明实施例散热外壳内部顶端结构示意图；

图5为本发明实施例散热外壳收缩和展开的外观示意图；

图6为本发明实施散热外壳的结构示意图；

其中：1；底座；11：滑轨；12：线圈架；2：动力模块；21：散热外壳调节杆；22：散热外壳调整框；3：散热外壳；31：外壳层；32：隔温层；33：保护层；34：散热管。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明基于油田的干式变压器的结构示意图，包括：

底座，其设置在干式变压器底部，包含线圈架以及若干滑轨，用以将干式变压器中的各对应线圈固定在对应位置；

散热外壳，其套设在底座上并与底座相连，用以为干式变压器提供防爆保护；

动力模块，其分别与散热外壳以及底座相连，且部分穿过设置在底座上的若干滑轨，用以控制散热外壳按照预设速度收缩或伸展，并对干式变压器所处高度进行调节；

测控模块，其与动力模块相连，用以检测干式变压器周围环境温度、根据测得的环境温度变化幅度控制动力模块将散热外壳的收缩幅度或伸展幅度调节至对应值，并基于磨合时长对干式变压器所处环境的级别的判定结果，同时，根据干式变压器在预设周期内的所处环境温度的变化幅度与至少两个预设温度差的比较结果控制动力模块将干式变压器所处的高度调节至对应值。

利用设置底座、散热外壳、动力模块以及测控模块的方式，在有效提升了散热器在油气环境下的安全性的同时，有效提升了干式变压器的安全散热能力。

请参阅图2所示，其为本发明实施例基于油田的干式变压器底座正面的结构示意图，包括：

线圈架12，其设置在底座1中心，用以放置干式变压器的线圈，

请参阅图2与图3所示，其为本发明实施例基于油田的干式变压器底座正面的结构示意图和背面的结构示意图，其中：

底座1上设有若干滑轨11；动力模块2与底座1相连上，其包含有散热外壳调节杆21，当动力模块2进行调整时，通过设置在底座1中心的齿轮带动散热外壳调节杆21沿滑轨11运动。

当动力模块2转动位于底座中心的齿轮时，齿轮带动各调节杆沿齿轮切向运动，同时，散热外壳调节杆21上有固定在各滑轨上的轮子，用以约束散热外壳调节杆21的运动方向，使散热外壳调节杆21能够转动，从而带动位于底座背面的散热外壳进行展开或收缩。

请参阅图2、图3以及图4所示，其为本发明实施例基于油田的干式变压器底座正面的结构示意图、背面的结构示意图和散热外壳内部顶端结构示意图；

当动力模块2进行调整时，散热外壳调节杆21与散热外壳调整框22相连，当散热外壳调整杆21进行移动时，带动散热外壳调整框22中心的连接部件进行转动，进而带动散热外壳调整框22进行收缩或展开，从而使对应的散热外壳进行收缩或展开。

若干动力源，其设置在干式变压器外，并与测控模块相连，用以调整干式变压器的高度以及散热外壳的展开幅度；

中心齿轮，其设置在底座底部，与底座以及对应动力源相连，用以调整散热外壳的展开幅度；

若干散热外壳调节杆，其分别设置在底座底部，对于单个散热外壳调节杆，其部分穿过底座，部分与中心齿轮啮合，用以将其对应部分调整至相应位置，其远离底座的一段与散热外壳相连，用以调整散热外壳的展开幅度；

散热外壳调整框，其设置在所述散热外壳顶部，且，位于散热外壳内部，并与各所述散热外壳调整杆相连，用以配合散热外壳调整杆调整散热外壳的展开幅度。

利用设置若干动力源、中心齿轮以及若干散热外壳调节杆的方式，提供对干式变压器高度以及散热外壳展开幅度的调整动力，在有效提升了干式变压器在极端气候下的可控性的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

具体而言，测控模块周期性检测干式变压器所处环境的温度，对于第i个周期，测控模块将干式变压器在该周期中所处环境温度记为

、计算

与干式变压器在第i-1个周期中所处环境温度

的绝对温度差值

并根据

控制动力模块调节散热外壳的收缩幅度或伸展幅度，其中，i=1，2，3，…，n，n为测控模块针对干式变压器的最大监测周期数量，设定

，测控模块中设有第一预设温度差

以及第二预设温度差

，其中，0＜

＜

，第一预设温度差

为最大误差温度差，第二预设温度差

为最小剧变温度差，

若0＜

≤

，测控模块判定干式变压器在从第i-1个周期到第i个周期的时长中所处环境温度的变化幅度位于预设允许区间内，并判断不控制动力模块调整散热外壳的收缩幅度或伸展幅度；

若

＜

＜

，测控模块判定干式变压器在从第i-1个周期到第i个周期的时长中所处环境温度的变化幅度超出预设调整区间内、控制动力模块以第一预设速度Vα伸展散热外壳；

若

≤

，测控模块判定干式变压器在从第i-1个周期到第i个周期的时长中所处环境温度的变化幅度超出预设调整区间，并控制动力模块以第二预设速度Vβ伸展散热外壳，其中，0＜Vα＜Vβ。

通过设置动力模块运行速度的方式，在有效提升了测控模块反应周期的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

请参阅图5所示，其为本发明实施例散热外壳收缩和展开的外观示意图，当测控模块控制动力模块对散热外壳进行调整时，外壳能够展开或收缩；

请参阅图3以及图5中的（a）图，其为散热外壳收缩示意图，

当收缩时，动力模块2控制散热外壳调节杆21向中心运动，此时，散热外壳按图5中（a）图的方式进行收缩，此时，干式变压器表面积进行收缩；

请参阅图3以及图5中的（b）图，其为散热外壳展开示意图，

当散热外壳展开时，动力模块2控制散热外壳调节杆21远离中心运动，此时，散热外壳按图5中（b）图的方式进行展开，此时，干式变压器表面积进行扩大；

具体而言，测控模块在控制动力模块以第一预设速度Vα伸展或收缩散热外壳时根据干式变压器在第i个周期所处环境的温度Ti确定散热外壳展开幅度率Pi，0＜Pi＜1，展开幅度率为散热外壳在第i个周期的展开幅度与最大展开幅度的比值，测控模块中设有最低正常环境温度Tmin以及最高正常环境温度Tmax，其中，Tmin＜0＜Tmax，测控模块控制动力模块进行调节时，动力模块调整散热外壳的对应展开幅度率Pi满足Pi=

。

通过外界温度调整散热外壳的展开幅度，在有效避免了因环境温度造成干式变压器运行不稳定的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

具体而言，对于第i个周期以及第i-1个周期，其环境温度变化值为Δti，Δti=

，测控模块根据Δti的值对动力模块进行调整，

若Δti＜0，测控模块判定在第i-1个周期中干式变压器所处环境温度降低，测控模块控制动力模块在第i个周期开始时进行移动，使动力模块带动散热外壳收缩以减小散热外壳的体积；

若Δti=0，测控模块判定在第i-1个周期中干式变压器所处环境温度不变，并不控制动力模块移动；

若Δti＞0，测控模块判定在第i-1个周期中干式变压器所处环境温度升高，并在第i个周期开始时控制动力模块移动，使动力模块带动散热外壳伸展以增加散热外壳的体积。

具体而言，测控模块在控制动力模块以第二预设速度Vβ伸展散热外壳时，动力模块控制散热外壳伸展至最大展开幅度，用以隔绝各线圈以及干式变压器所处的外部环境。

通过将外壳膨胀至最大幅度的方式，在有效提升了干式变压器在温度剧烈变化的临界状态下的运行安全的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

具体而言，对于第i个周期，若测控模块测得干式变压器在该周期中所处的环境温度Ti＜Tmin，测控模块判断干式变压器所处环境温度低于预设临界低温值，并发出温度过低报警；

若测控模块测得干式变压器在该周期中所处的环境温度Ti＞Tmax，测控模块判断干式变压器所处环境温度高于预设临界高温值，并发出温度过高报警，测控模块控制动力模块释放针对散热外壳的约束，以使散热外壳收缩至最小展开幅度并在散热外壳处于最小展开幅度的时长达到预设值时控制动力模块以第一预设速度Vα展开散热外壳。

通过对临界环境温度的检测，在有效避免了因外界温度过高或过低造成干式变压器损坏的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

具体而言，测控模块中设有预设磨合时长，测控模块在干式变压器的运行时长达到预设磨合时长时根据预设磨合时长中干式变压器所处环境温度与时间的关系绘制连续可导函数T=F（t），其中，T为温度，t为时间，F（t）为时间与温度的关系，将T=F（t）的导数记为T’设定T’=F’（t），测控模块将预设磨合时长中T’=0的数量记为Q；测控模块中存有第一预设磨合温差Tγ，第二预设磨合温差Tξ，第一预设数量Qα以及第二预设数量Qβ，其中0＜Tγ＜Tξ，0＜Qα＜Qβ，测控模块将预设磨合时长中最高环境温度与最低环境温度的差值mT与Tγ以及Tξ进行比较、将Q与Qα以及Qβ进行比较以确定干式变压器所处的环境类别，并根据干式变压器所处的环境类别控制动力模块将干式变压器的高度调节至对应值，

若mT＜Tγ，测控模块判定环境综合温差低于预设值，同时，测控模块根据T’=0的数量Q判定干式变压器所处环境类别；

若Q≤Qα，测控模块判定环境综合温差变化频率处于第一预设容许频率范围内，同时测控模块判断干式变压器位于一级环境中；

若Qα＜Q≤Qβ，测控模块判定环境综合温差变化频率处于第二预设容许频率范围内，同时测控模块判断干式变压器位于二级环境中；

若Qβ＜Q，测控模块判定环境综合温差变化频率处于第三预设容许频率范围内，同时测控模块判断干式变压器位于三级环境中；

若Tγ≤mT≤Tξ，测控模块判定环境综合温差处于第三预设容许频率范围内，同时，测控模块根据T’=0的数量Q判定干式变压器所处环境类别；

若Q≤Qα，测控模块判定环境综合温差变化频率处于第一预设容许频率范围内低，同时测控模块判断干式变压器位于三级环境中；

若Qα＜Q≤Qβ，测控模块判定环境综合温差变化频率处于第二预设容许频率范围内，同时测控模块判断干式变压器位于四级环境中；

若Qβ＜Q，测控模块判定环境综合温差变化频率处于第三预设容许频率范围内，同时测控模块判断干式变压器位于五级环境中；

若Tξ＜mT，测控模块判定环境综合温差超出预设温差变化临界值，同时，测控模块判断干式变压器无法在当前环境下运行。

通过对环境类别的判断，将干式变压器的工作环境进行量化处理，在有效提升了干式变压器的运行可靠性的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

具体而言，测控模块中设有第一预设高度H1、第二预设高度H2和第三预设高度H3，其中0＜H1＜H2＜H3，在经过磨合时长且测控模块完成对干式变压器所处环境的级别的判定时，测控模块根据干式变压器所处环境的级别控制动力模块将干式变压器的高度H调节至对应值，

若测控模块判断干式变压器位于一级环境中，测控模块控制动力模块将干式变压器的高度H调整至地面高度以使各线圈靠近地面；

若测控模块判断干式变压器位于二级环境中，测控模块控制动力模块将干式变压器的高度H调整至H1；

若测控模块判断干式变压器位于三级环境中，测控模块控制动力模块将干式变压器的高度H调整至H2；

若测控模块判断干式变压器位于四级环境中，测控模块控制动力模块将干式变压器的高度H调整至H3；

若测控模块判断干式变压器位于五级环境中，测控模块控制动力模块将干式变压器的高度H调整至H3，并将散热外壳展开至最大幅度。

通过调整干式变压器的高度的方式，在有效保证变压器稳定性的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

请参阅图5所示，其为本发明实施散热外壳的结构示意图，散热外壳3包含：

外壳层31，其为金属板材，用以支撑外壳；

隔温层32，其设置在外壳层31内，为保温阻燃材料，用以隔绝散热外壳内外温度，并防止爆燃；

保护层33，其设置在隔温层32内，为网状材料，用以固定隔温层；

散热管34，其固定在保护层33上，为散热管道，其散热介质为气体。

利用上述方法制作的一种外壳如下：

外壳层，1.6mm，Al 90% Fe 0.5% Mg 1.5

隔温层，10mm，石棉，平均纤维长度≥10mm

保护层，10mm×10mm钢丝网片

散热管，1060铝管

通过在散热外壳中设置外壳层、隔温层、保护层以及散热管的方式，在有效隔绝了散热外壳内外环境的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

具体而言，对于第i个周期，测控模块根据散热外壳的开幅度率Pi控制动力模块调节散热风扇的运转功率，

若0.7＜Pi≤1，测控模块判定使动力模块控制散热风扇以最低功率运转；

若0.3＜Pi≤0.7，测控模块判定使动力模块控制散热风扇以额定功率运转；

若Pi≤0.3，测控模块判定使动力模块控制散热风扇超频运转。

通过根据散热外壳展开幅度并检测因散热外壳内压强过大造成动力模块产生阻力的方式，判断干式变压器的过热程度，同时对散热管的气体流速进行调节方式，在有效提升了散热性能的同时，进一步提升了干式变压器的安全散热能力。

利用上述技术方案制作的基于油田的干式变压器能实现以下效果：

当设置干式变压器后，测控模块检测到的以2h为一个周期，10个周期的温度为：

1:15℃ 2：17℃ 3:20℃ 4：25℃ 5:16℃

6:8℃ 7:3℃ 8：-1℃ 9：-5℃ 10：-3℃

当进行测控模块进行判断时，设定最大误差温差为2℃，最小剧变温差为10℃，此时，上述各周期的温度差为：

T2:2℃ T3：3℃ T4：5℃ T5：9℃ T6：8℃

T7：5℃ T8：4℃ T9：4℃ T10：2℃

上述各周期散热外壳的展开速度为：

第2/10周期：不展开第3/4/5/6/7/8/9周期：V1

设定最低正常温度为-5℃，最高正常环境温度为45℃，

各周期展开幅度为：

1：60% 2：56% 3：50% 4：40% 5：58%

6:74% 7:84% 8：92% 9：100% 10：96%

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种基于油田的干式变压器，其特征在于，包括：

底座，其设置在所述干式变压器底部，包含线圈架以及若干滑轨，用以将干式变压器中的各对应线圈固定在对应位置；

散热外壳，其套设在所述底座上并与底座相连，用以为所述干式变压器提供防爆保护；

动力模块，其分别与所述散热外壳以及所述底座相连，且部分穿过设置在底座上的若干滑轨，用以控制所述散热外壳按照预设速度收缩或伸展，并对干式变压器所处高度进行调节；

测控模块，其与所述动力模块相连，用以检测所述干式变压器周围环境温度、根据测得的环境温度变化幅度控制所述动力模块将所述散热外壳的收缩幅度或伸展幅度调节至对应值，并基于磨合时长对所述干式变压器所处环境的级别的判定结果，同时，根据所述干式变压器在预设周期内的所处环境温度的变化幅度与至少两个预设温度差的比较结果控制动力模块将干式变压器所处的高度调节至对应值。

2.根据权利要求1所述的基于油田的干式变压器，其特征在于，所述动力模块中包括：

若干动力源，其设置在所述干式变压器外，并与所述测控模块相连，用以调整干式变压器的高度以及所述散热外壳的展开幅度；

中心齿轮，其设置在所述底座底部，与底座以及对应所述动力源相连，用以调整所述散热外壳的展开幅度；

若干散热外壳调节杆，其分别设置在所述底座底部，对于单个散热外壳调节杆，其部分穿过所述底座，部分与所述中心齿轮啮合，用以将其对应部分调整至相应位置，其远离底座的一段与所述散热外壳相连，用以调整散热外壳的展开幅度；

散热外壳调整框，其设置在所述散热外壳顶部，且，位于散热外壳内部，并与各所述散热外壳调整杆相连，用以配合散热外壳调整杆调整散热外壳的展开幅度。

3.根据权利要求2所述的基于油田的干式变压器，其特征在于，所述测控模块周期性检测所述干式变压器所处环境的温度，对于第i个周期，测控模块将干式变压器在该周期中所处环境温度记为

、计算

与干式变压器在第i-1个周期中所处环境温度

的绝对温度差值

并根据

控制所述动力模块调节所述散热外壳的收缩幅度或伸展幅度，其中，i=1，2，3，…，n，n为测控模块针对所述干式变压器的最大监测周期数量，n为大于等于3的整数，设定

，所述测控模块中设有第一预设温度差

以及第二预设温度差

，其中，0＜

＜

，第一预设温度差

为最大误差温度差，第二预设温度差

为最小剧变温度差，

若0＜

≤

，所述测控模块判定所述干式变压器在从第i-1个周期到第i个周期的时长中所处环境温度的变化幅度位于预设允许区间内，并不对所述动力模块进行调整；

若

＜

＜

，所述测控模块判定所述干式变压器在从第i-1个周期到第i个周期的时长中所处环境温度的变化幅度超出预设调整区间内，控制所述动力模块以第一预设速度Vα伸展所述散热外壳；

若

≤

，所述测控模块判定所述干式变压器在从第i-1个周期到第i个周期的时长中所处环境温度的变化幅度超出预设调整区间，并控制所述动力模块以第二预设速度Vβ伸展所述散热外壳，其中，0＜Vα＜Vβ。

4.根据权利要求3所述的基于油田的干式变压器，其特征在于，所述测控模块在控制所述动力模块以所述第一预设速度Vα伸展或收缩所述散热外壳时，根据所述干式变压器在第i个周期所处环境的温度Ti确定散热外壳展开幅度率Pi，设定0＜Pi＜1，其中，展开幅度率为散热外壳在第i个周期的展开幅度与最大展开幅度的比值，测控模块中设有最低正常环境温度Tmin以及最高正常环境温度Tmax，其中，Tmin＜0＜Tmax，测控模块控制动力模块进行调节时，动力模块调整散热外壳的对应展开幅度率Pi满足Pi=

。

5.根据权利要求4所述的基于油田的干式变压器，其特征在于，所述测控模块对于第i个周期以及第i-1个周期，其环境温度变化值为Δti，设定Δti=

，测控模块根据Δti的值对所述动力模块进行调整，

若Δti＜0，所述测控模块判定在第i-1个周期中所述干式变压器所处环境温度降低，测控模块控制所述动力模块在第i个周期开始时进行移动，使动力模块带动所述散热外壳收缩以减小散热外壳的体积；

若Δti=0，所述测控模块判定在第i-1个周期中所述干式变压器所处环境温度不变，并不控制所述动力模块移动；

若Δti＞0，所述测控模块判定在第i-1个周期中所述干式变压器所处环境温度升高，并在第i个周期开始时控制所述动力模块移动，使动力模块带动所述散热外壳伸展以增加散热外壳的体积；

所述测控模块在控制所述动力模块以所述第二预设速度Vβ伸展所述散热外壳时，动力模块控制散热外壳伸展至最大展开幅度，用以隔绝各所述线圈以及干式变压器所处的外部环境。

6.根据权利要求5所述的基于油田的干式变压器，其特征在于，所述测控模块对于第i个周期，若测控模块测得干式变压器在该周期中所处的环境温度Ti＜Tmin，测控模块判断干式变压器所处环境温度低于预设临界低温值，并发出温度过低报警；

若所述测控模块测得干式变压器在该周期中所处的环境温度Ti＞Tmax，测控模块判断干式变压器所处环境温度高于预设临界高温值，并发出温度过高报警，测控模块控制所述动力模块释放针对所述散热外壳的约束，以使散热外壳收缩至最小展开幅度并在散热外壳处于最小展开幅度的时长达到预设值时控制动力模块以所述第一预设速度Vα展开散热外壳。

7.根据权利要求2所述的基于油田的干式变压器，其特征在于，所述测控模块中设有预设磨合时长，所述测控模块在所述干式变压器的运行时长达到预设磨合时长时根据所述预设磨合时长中干式变压器所处环境温度与时间的关系绘制连续可导函数T=F（t），其中，T为温度，t为时间，F（t）为时间与温度的关系，将T=F（t）的导数记为T’设定T’=F’（t），测控模块将预设磨合时长中T’=0的数量记为Q；所述测控模块中存有第一预设磨合温差Tγ，第二预设磨合温差Tξ，第一预设数量Qα以及第二预设数量Qβ，其中0＜Tγ＜Tξ，0＜Qα＜Qβ，所述测控模块将所述预设磨合时长中最高环境温度与最低环境温度的差值mT与Tγ以及Tξ进行比较、将Q与Qα以及Qβ进行比较以确定所述干式变压器所处的环境类别，并根据干式变压器所处的环境类别控制所述动力模块将干式变压器的高度调节至对应值，

若mT＜Tγ，所述测控模块判定环境综合温差低于预设值，同时，测控模块根据T’=0的数量Q判定所述干式变压器所处环境类别；

若Q≤Qα，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第一预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于一级环境中；

若Qα＜Q≤Qβ，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第二预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于二级环境中；

若Qβ＜Q，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第三预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于三级环境中；

若Tγ≤mT≤Tξ，所述测控模块判定环境综合温差处于第三预设容许频率范围内，同时，测控模块根据T’=0的数量Q判定所述干式变压器所处环境类别；

若Q≤Qα，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第一预设容许频率范围内低，同时测控模块判断所述干式变压器位于三级环境中；

若Qα＜Q≤Qβ，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第二预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于四级环境中；

若Qβ＜Q，所述测控模块判定环境综合温差变化频率处于第三预设容许频率范围内，同时测控模块判断所述干式变压器位于五级环境中；

若Tξ＜mT，所述测控模块判定环境综合温差超出预设温差变化临界值，同时，测控模块判断所述干式变压器无法在当前环境下运行。

8.根据权利要求7所述的基于油田的干式变压器，其特征在于，所述测控模块中设有第一预设高度H1、第二预设高度H2和第三预设高度H3，其中0＜H1＜H2＜H3，在经过所述磨合时长且测控模块完成对所述干式变压器所处环境的级别的判定时，测控模块根据干式变压器所处环境的级别控制所述动力模块将干式变压器的高度H调节至对应值，

若所述测控模块判断所述干式变压器位于一级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至地面高度以使各所述线圈靠近地面；

若所述测控模块判断所述干式变压器位于二级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至H1；

若所述测控模块判断所述干式变压器位于三级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至H2；

若所述测控模块判断所述干式变压器位于四级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至H3；

若所述测控模块判断所述干式变压器位于五级环境中，测控模块控制所述动力模块将干式变压器的高度H调整至H3，并将所述散热外壳展开至最大幅度。

9.根据权利要求2所述的基于油田的干式变压器，其特征在于，所述散热外壳包含：

外壳层，其为金属板材，用以支撑外壳；

隔温层，其为保温阻燃材料，隔温层设置在所述外壳层内，用以隔绝所述散热外壳内外的温度；

保护层，其设置在所述隔温层内，保护层为网状材料，用以将隔温层固定在对应位置；

散热管，其固定在所述保护层上，其内部的散热介质为气体，散热管与动力模块中的散热风扇相连，用以对所述干式变压器进行散热。

10.根据权利要求9所述的基于油田的干式变压器，其特征在于，对于第i个周期，所述测控模块根据所述散热外壳的开幅度率Pi控制所述动力模块调节所述散热风扇的运转功率，

若0.7＜Pi≤1，所述测控模块判定使动力模块控制所述散热风扇以最低功率运转；

若0.3＜Pi≤0.7，所述测控模块判定使动力模块控制所述散热风扇以额定功率运转；

若Pi≤0.3，所述测控模块判定使动力模块控制所述散热风扇超频运转。

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