CN115719672A - 一种小容量智能型油浸式变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小容量智能型油浸式变压器，在变压器箱体内部设置有运行状态智能检测的传感器组，在变压器外部设置有与传感器组电性连接的数据传输设备。该变压器能检测运行的各项参数的实时状态，并将数据实时传输至数据健康管理箱中，并再次远程上传到远程的管理中心，帮助管理人员随时了解变压器运行情况，进而对变压器的可出现的运行故障预判并提前防护及停机维修，解决目前出现故障后引发变压器内各个部件连带故障而出现的较大安全事故问题，对可出现的故障进行预判并及时处理，避免故障的发生及连带故障，降低后期维修的难度及周期，实现快速的通电服务，并降低变压器的运行成本，保障居民用电的安全性和连续性，降低断电维修的频率。

Description

一种小容量智能型油浸式变压器

技术领域

本发明涉及油浸式变压器技术领域，尤其涉及一种小容量智能型油浸式变压器。

背景技术

油浸式变压器是以油作为变压器主要绝缘手段，并依靠油作冷却介质，如油浸自冷，油浸风冷，油浸水冷等。油浸式变压器主要由铁芯、绕组、油箱、调压装置、散热器、油枕、气体继电器、绝缘套管、防爆管等部分组成。

目前对于民用的小容量油浸式变压器，通常认为其负载变化稳定，出现大负载的情况较低，因此，对该类小容量变压器的运行健康存在忽略的影响，在当长时间运行或出现大负载造成变压器运行故障后，才进行维修工作，而在如夏季用电量增大及负载增加后，同一区域中若干台变压器同时会增大负载，进而提高了发生故障的概率，而在负载进一步同步增大后，会存在多数变压器同时维修的工作，将延长整个区域内变压器的维修周期，造成短时期不能通电的问题，对居民的正常生活造成较大的影响。

而在当故障发生时，对变压器本体也造成较大的损毁，对变压器维修后的健康运行也造成较大的影响，同时故障发生时，在变压器附近还形成较大范围的不安全环境，对居民的生活存在极大的隐患。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种小容量智能型油浸式变压器，其对变压器运行的各项参数进行实时检测，进而对变压器的可出现的运行故障预判并提前防护及停机维修，以解决目前在负载增大的情况下出现故障后，引发变压器内各个部件连带故障而出现的较大安全事故问题，保障居民用电的安全性和连续性，降低断电维修的频率。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种小容量智能型油浸式变压器，所述变压器具有箱体、箱盖，所述箱体侧壁对称设置有多个散热片，所述箱体底部对称设置有悬挂装配在输电杆上的装配槽钢，其特征在于：在所述箱体内部设置有运行状态智能检测的传感器组，在所述变压器外部设置有与所述传感器组电性连接的数据传输设备。

优选的，所述传感器组包括有固定在所述箱盖内顶面上的多个传感器安装管，所述传感器安装管内依次设置有感应式的高压电流传感器、低压电流传感器、高压电压传感器及低压电压传感器；

所述传感器组还包括有固定在所述箱盖内顶面上的油液位置传感器、水平仪传感器、油成分检测传感器、压力传感器及油面温度传感器；

所述传感器组还包括在变压器的线圈内部预埋包覆的绝缘管，所述绝缘管内插入有线圈温度传感器。

优选的，在所述装配槽钢底部还垂直间距且可拆卸的连接有与所述输电杆装配的支撑槽钢，每个所述支撑槽钢均分割为与两侧的输电杆装配的连接段，以及位于两侧连接段之间的平衡段，所述平衡段两端均选用第一连接螺栓与两侧的所述连接段的端部连接紧固。

优选的，在所述平衡段上间距固定设置有穿设在所述装配槽钢中的第二连接螺栓，所述第二连接螺栓上套设有与所述装配槽钢底面相抵的调节螺母。

优选的，所述散热片表面设置为连续波浪结构，并且相邻所述散热片竖向高低交错设置。

本发明的有益效果是：在民用小容量变压器中通过设置传感器组，检测变压器运行的各项参数的实时状态，并将数据实时传输至数据健康管理箱中，并再次远程上传到远程的管理中心或手机APP，帮助管理人员随时了解变压器运行情况，进而对变压器的可出现的运行故障预判并提前防护及停机维修，以解决目前出现故障后引发变压器内各个部件连带故障而出现的较大安全事故问题，其对可出现的故障进行预判并及时处理，可避免故障的发生及连带故障，进而降低后期维修的难度及周期，可实现快速的通电服务，并降低变压器的运行成本，保障居民用电的安全性和连续性，降低断电维修的频率。

附图说明

图1为本发明油浸式变压器悬吊装配示意图。

图2为本发明油浸式变压器内部低压侧传感器设置示意图。

图3为本发明图2中B处放大图。

图4为本发明油浸式变压器内部高压侧传感器设置示意图。

图5为本发明图4中C处放大图。

图6为本发明箱盖内底面结构图。

图7为本发明传感器安装管装配结构图。

图8为本发明绝缘套设置示意图。

图9为本发明线圈负载与温度曲线图。

图10为本发明输电杆受外力倾斜俯视示意图。

图11为本发明图1中支撑槽钢结构放大图。

图12为本发明受输电杆倾斜驱使连接段转动示意图。

图13为本发明支撑槽钢的连接段与平衡段受外力转动侧视示意图。

图14为本发明图1中A处放大结构图。

图15为本发明散热片俯视结构图。

图16为本发明快速插拔插座分解结构图。

其中：12-数据健康管理箱、13-快速插拔插座、14-太阳能发电面板、 15-环抱卡箍、16-对拉螺杆、1a-高压进线电缆、1b-低压出现电缆、1c-低压导电铜排、1d-变压器线圈、1e-高压套管、1f-高压导电引线、1g-高压电流传感器座、1h-高压电压传感器座、1i-快速插拔插座座、1j-油面温度传感器座、1k-压力传感器座、1l-低压电压传感器座、1m-低压电流传感器座、 1n-油面位置传感器座、1o-水平仪传感器座、1p-变压器油成分检测传感器座、5a-低压线圈温度传感器绝缘管、5b-高压线圈温度传感器绝缘管。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

参照附图1～15所示的一种小容量智能型油浸式变压器，所述变压器具有箱体1、箱盖2，所述箱体1侧壁对称设置有多个散热片11，所述箱体1底部对称设置有悬挂装配在输电杆10上的装配槽钢3。其中，箱体1 内设置有高压、低压线圈，箱盖2上设置有高压、低压进出线电缆，箱体 1内还装在有降温的变压器油液。在变压器持续运行而使得变压器油液温度升高后通过箱体1外壁的多个散热片11进行散热降温，以保障变压器的长时间运行。

由于目前变压器在运行过程中，产生的工作参数包括有电压、电流，以及油液面位置的变化、油液成分受高温的变化、变压器内部高温状态变化及变压器受外力悬挂装配平衡度的变化等均会影响变压器的正常运行，而目前民用小容量变压器则不能实现对上述各项参数及影响因素的实时检测，对该类变压器的健康运行造成较大的安全隐患。

因此，为了解决上述问题，在所述箱体1内部设置有运行状态智能检测的传感器组，在所述变压器外部设置有与所述传感器组电性连接的数据传输设备。其中，传感器组包括检测变压器运行的各项参数的实时状态，具体包括电流、电压、温度、内部压力，变压器油面位置，变压器油成分变化，变压器整体倾斜度这些对变压器安全运行有影响的数值，通过相应的感应传感器采集，并将数据实时传输至数据传输设备中，而数据传输设备包括设置在变压器外部的数据健康管理箱12，其优选通过快速插拔插座 13与变压器内的传感器组连接，并在数据健康管理箱顶部设置有太阳能发电面板14为数据健康管理箱的运行提供电能，而数据健康管理箱内部还设有云传递模块，可将数据上传到管理中心或手机APP，帮助管理人员随时了解变压器运行情况，进而对变压器的可出现的运行故障预判并提前防护及停机维修，以解决目前出现故障后引发变压器内各个部件连带故障而出现的较大安全事故问题，其对可出现的故障进行预判并及时处理，可避免故障的发生及连带故障，进而降低后期维修的难度及周期，可实现快速的通电服务，并降低变压器的运行成本，保障居民用电的安全性和连续性，降低断电维修的频率。

如图2、4、6所示，所述传感器组包括有固定在所述箱盖2内顶面上的多个传感器安装管4，所述传感器安装管内依次设置有感应式的高压电流传感器，低压电流传感器，高压电压传感器及低压电压传感器。具体包括在低压侧导电铜排两侧分别布置a1、b1、c1、及n1低压电流传感器， a2、b2、c2低压电压传感器，而这些传感器则装配在箱盖2内顶面上焊接的传感器安装管4中，如图2-3所示；

箱盖2内顶面上具有高压套管及其内的高压引线，在高压套管内的引线两侧分别绑扎布置传感器安装管4，并在传感器安装管4内依次装配A1、 B1、C1高压电流传感器、A2、B2、C2高压电压传感器，如图4-5所示。

通过数据健康管理箱内部的云传递模块将感应采集的高低压电压、电流数据传输至健康管理系统，可以根据获得的电流、电压数据，分析变压器在运行时的三相平衡度，通过计算电压比判断变压器三相线圈是否有故障根据电流、电压的大小，可以判断变压器是否超负荷运行。

例如：N项电流超过设定值时，变压器三相不平衡，影响变压器的安全运行，就必须切换负载线路。数据管理中心预设变压器正常电压比为 U_AB/U_ab＝10000/400＝25，正常电压比误差为±0.5％，如检测高低压电压比超出此范围，判断变压器运行不正常。

根据变压器型号，数据管理中心预设变压器正常电压、电流值，如S 20-M-100/10型变压器预测设高压电压为10000V，低压电压为400V，高压电流I_AB＝100*1000/10000/1.732＝5.77A，低压电流Uab＝100*1000/400/1. 732＝144.3A。如电压变化大于±2.5％，就需要调整变压器分解档位；如电流大于预设额定值，就必须减小变压器负载，以保障电网安全运行。

在对变压器的高低压的电压和电流实时检测的基础上，如图6所示，所述传感器组还包括有固定在所述箱盖2内顶面上的油液位置传感器、水平仪传感器、油成分检测传感器、压力传感器及油面温度传感器，其中：

1、变压器的油液位置传感器可以检测到变压器是否缺油，油位过低，变压器容易短路烧坏，变压器油位置正常为箱盖下10mm处，如果油位下降20mm，就必须补油。

2、如果安装变压器的电杆倾斜或支撑变压器的槽钢松动下滑，变压器会倾斜，影响变压器及电网的安全运行，此时水平仪传感器能够感知并上传信息，变压器安装必须在水平位置，如果倾斜3％以上，必须排查倾斜原因，如电杆倾斜，或安装支架松动等，对变压器的倾斜状态进行实时调整。

变压器一般多存在于外力对输电杆的撞击产生，如建筑施工中建筑机械与输电杆的接触撞击，该情况下可人为干涉预防，避免变压器倾斜状态的产生，而对于不可控的因素，包括如地陷、地震等，会造成输电杆倾斜，从而导致变压器的倾斜。

由于变压器箱盖2外顶面还设置有高低压接线端及辅助配件，并且高低压接线端与输电线相连接，而在当箱盖2内顶面布置的多个传感器在发生故障需要维修或更换时，便于快速更换操作，如图7所示，优选的，传感器安装管4底端螺纹套设有装配帽体41，所述装配帽体41顶端沿周向设置有倾斜结构的弧形弹性夹板411，并且传感器安装管4底端内壁设置有与弧形弹性夹板411外壁贴合的锥面4a。装配时，将传感器从装配帽体 41内穿过并伸入至传感器安装管4中，接着将装配帽体41与传感器安装管4底端外壁螺纹配合装配，在旋转装配帽体41的过程中，多个弧形弹性夹板411沿所述锥面4a上移，并在锥面4a的紧贴限制下，使得多个弧形弹性夹板411同时朝向传感器外壁贴近，进而实现对传感器的夹紧作用，而在进行传感器的更换时，则反向旋转装配帽体41，进而将传感器可实现快速拆卸。

根据图1所示，为目前变压器的悬挂装配方式，其是通过该两侧输电杆10上同等高度处设置环抱卡箍，而在两侧的输电杆的两侧对称设置有固定支撑在环抱卡箍上的支撑槽钢6。

在变压器箱体1底部的装配槽钢3底部还垂直间距且可拆卸的连接有与所述输电杆10装配的支撑槽钢6，而该支撑槽钢6通过对拉螺杆将两侧的输电杆包覆固定，并被支撑在环抱卡箍上，如图10所示，而在当存在上述地陷等因素影响导致输电杆倾斜后，并被水平仪传感器检测后，由于变压器在输电杆上的支撑结构为硬性连接，在进行实时维修调整时存在较大难度。

因此为了便于对倾斜检测后的变压器的倾斜状态进行快速的调整，如图10-11所示，每个所述支撑槽钢6均分割为与两侧的输电杆10装配的连接段6a，以及位于两侧连接段6a之间的平衡段6b，所述平衡段6b两端均选用第一连接螺栓7与两侧的所述连接段6a的端部连接紧固。其中，变压器底部的装配槽钢3连接在平衡段6b上，当如图9、11-12中右侧的输电杆10倾斜后，会对支撑槽钢6产生扭曲变形的作用力，在该情况下分段设置的支撑槽钢6通过右侧的输电杆带动右侧的连接段6a相对于平衡段6b转动(两者通过第一连接螺栓7连接，在输电杆偏斜的较大外力作用下，可克服第一连接螺栓7连接紧固力，而实现连接段6a相对于平衡段6b的转动)，避免因支撑槽钢6的整体扭转变形而驱使变压器倾斜的问题，能有效限制及减小变压器的倾斜角度，降低变压器较大倾斜状态下对其正常运行造成的影响。

同时该相对的转动方式也避免支撑槽钢6在发生扭曲变形后不能恢复原始平直的支撑状态的弊端，而需要通过跟换支撑槽钢6将造成较大的维修难度。而在相对转动后进行维修时，则通过起吊设备对变压器进行上提悬吊，并将第一连接螺栓7松动但保持连接状态，接着将右侧倾斜的输电杆恢复至竖直状态后，可再次将第一连接螺栓7紧固，并撤销对变压器的悬吊状态，进而实现快速的倾斜后的维修调整，该防倾斜方式不仅减小变压器随输电杆的倾斜角度，同时也极大地避免了支撑槽钢6在发生扭曲变形后不能恢复而需要更换存在的较大难度及供电影响，对变压器受倾斜影响提供有效的保障。

而为了进一步提高对变压器倾斜后的水平度调整，如图14所示，在所述平衡段6b上间距固定设置有穿设在所述装配槽钢3中的第二连接螺栓8，所述第二连接螺栓8上套设有与所述装配槽钢3底面相抵的调节螺母9。对称的装配槽钢3与平衡段6b具有四个连接支撑点，根据水平仪传感器实时检测变压器的水平状态，并通过旋转相应的调节螺母9调节变压器边角的高度并至整体趋于水平位置，以便快速调整恢复变压器的水平状态及供电状态。

3、如果变压器在运行过程中，由于各种原因发生局部发热现象，导致变压器油分解产生不同的气体，通过油成分检测传感器能够分析变压器油的变化，并上传信息。

例如：在数据管理中心预设变压器油中气体含量不大于2.6％，水分不大于14mgL、酸值±0.1mgKOH/g、介质因数损耗0.021。如检测到相关数据大于预设值或超出预设值范围，就必须对变压器油更换。

4、变压器在运行过程中，由于负载量的变化，变压器本体温度也在变化，使变压器油不断的热胀冷缩，导致变压器箱体内压力不稳定，压力传感器能够检测到箱体1内压力的变化，并上传信息。

例如：变压器箱体内部设定压力不能大于20kPa，变压器本身安装有压力释放阀，在压力大于20kPa时，压力释放阀会自动打开释放压力，如果压力传感器一直检测到箱体1内压力大于设定值，说明压力释放阀设定压力释放值不合适或压力释放阀损毁，必须检查更正。

5、变压器油面温度传感器可以检测到变压器油表面温度，数据管理中心预设变压器油面最高温度85℃，如果检测到油面温度高于85℃，结合变压器运行时电流，电压值，判断变压器是否超载，如电流、电压都在正常范围内，可以判断变压器运行异常，需要检测。

如图8所示，所述传感器组还包括在变压器的线圈内部预埋包覆的绝缘管5，所述绝缘管5内插入有线圈温度传感器。

每相线圈在绕制时预埋10KV绝缘管5，在变压器安装时将温度传感器铂电阻插入即可。根据每相高低压线圈的在线检测温度变化情况，判断变压器运行是否正常，如果那相线圈温度高出正常范围，结合本相电压、电流的数值，可以判断出本相线圈是否有损坏现象。变压器线圈最高温度 90℃，根据负载的不同，线圈温度也是不一样的，数据管理中心预设变压器线圈温度与负载大小时相对应的温度值，如果误差超过5％，可以判断线圈运行不正常，需要检修变压器。线圈负载与温度曲线图如图8所示。

变压器线圈工作产生的高温传递至油液中，并通过变压器箱体1外壁的散热片进行散热，而为了提高散热效率，如图1所示，

所述散热片11表面设置为连续波浪结构，该结构在散热片限定的伸出长度范围内，可有效的增大散热片的散热面积，提高油液的散热效率，而进一步的，如图1、15所示，相邻所述散热片11竖向高低交错设置，实现相邻的散热片11上下端部不等高，进而避免目前等高设置的相邻的散热片之间间距较小，而导致间隙中聚集的热量无法快速的散失，交错设置后可实现相邻的散热片上下两端散热影响减小，解决热量聚集的问题，进一步提高散热效率。

为了提高快速插拔插座13的防护等级，如图16所示，其包括插针端 131和插孔端132，在所述插针端131上限位转动设置有将所述插孔端132 包覆套设的防护套筒133，该防护套筒133内设置有与所述插孔端132螺纹连接的紧固套筒134。连接时，将插针端131和插孔端132插入配合，接着旋转防护套筒133并带动紧固套筒134旋转，紧固套筒134与插孔端132螺纹配合紧固，并在该过程中，插针端131与插孔端132进一步插入配合，避免在外力作用下插针端131和插孔端132出现松动而存在接触不良及影响多个传感器实时数据传输的问题，进而保证变压器的多个工作状态能被可靠的检测及数据传输。而通过防护套筒133对插孔端132的包覆作用，提高该插座的防尘防雨等防护作用。

本发明的原理是：在民用小容量变压器中通过设置传感器组，检测变压器运行的各项参数的实时状态，具体包括电流、电压、温度、内部压力，变压器油面位置，变压器油成分变化，变压器整体倾斜度这些对变压器安全运行有影响的数值，通过相应的感应传感器采集，并将数据实时传输至数据健康管理箱中，并再次远程上传到远程的管理中心或手机APP，帮助管理人员随时了解变压器运行情况，进而对变压器的可出现的运行故障预判并提前防护及停机维修，以解决目前出现故障后引发变压器内各个部件连带故障而出现的较大安全事故问题，其对可出现的故障进行预判并及时处理，可避免故障的发生及连带故障，进而降低后期维修的难度及周期，可实现快速的通电服务，并降低变压器的运行成本，保障居民用电的安全性和连续性，降低断电维修的频率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种小容量智能型油浸式变压器，所述变压器具有箱体(1)、箱盖(2)，所述箱体(1)侧壁对称设置有多个散热片(11)，所述箱体(1)底部对称设置有悬挂装配在输电杆(10)上的装配槽钢(3)，其特征在于：在所述箱体(1)内部设置有运行状态智能检测的传感器组，在所述变压器外部设置有与所述传感器组电性连接的数据传输设备。

2.根据权利要求1所述的一种小容量智能型油浸式变压器，其特征在于：在所述装配槽钢(3)底部还垂直间距且可拆卸的连接有与所述输电杆(10)装配的支撑槽钢(6)，每个所述支撑槽钢(6)均分割为与两侧的输电杆(10)装配的连接段(6a)，以及位于两侧连接段(6a)之间的平衡段(6b)，所述平衡段(6b)两端均选用第一连接螺栓(7)与两侧的所述连接段(6a)的端部连接紧固。

3.根据权利要求2所述的一种小容量智能型油浸式变压器，其特征在于：在所述平衡段(6b)上间距固定设置有穿设在所述装配槽钢(3)中的第二连接螺栓(8)，所述第二连接螺栓(8)上套设有与所述装配槽钢(3)底面相抵的调节螺母(9)。

4.根据权利要求3所述的一种小容量智能型油浸式变压器，其特征在于：所述散热片(11)表面设置为连续波浪结构，并且相邻所述散热片(11)竖向高低交错设置。

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