CN116598096B - 一种自响应降温干式变压器及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自响应降温干式变压器及控制系统，涉及变压器领域。本发明在干式变压器的散热间隙下方预安装气流环盒，在散热间隙位置处插装多个测温杆，并将测温杆底部紧固电连接在气流环盒内，使得各个位置的测温杆对散热间隙的各个区位温度状态进行实时高效的传感检测，并通过各个测温杆所对应位置的线性电控阀控制测温杆所在散热间隙区位的气流出气状态，使得热量集中过多的散热间隙区位得到较多、较快的散热气流，避免了“局部过热”现象的出现，一定程度上也减少了风机运行的“无用”功。
Description
技术领域
本发明涉及变压器领域，尤其涉及一种自响应降温干式变压器及控制系统。
背景技术
干式变压器在运行过程中，受到外界环境影响，例如外界自然风吹向干式变压器时，干式变压器内围的散热间隙散出气流被风力影响，导致干式变压器内围的散热间隙中热气流走向发生较大变化(非直上直下的气流流动方式)，导致散热间隙中有些地方的热气流流经的多一些、有些地方的热气流流经的少一些，使得散热间隙中热量动态分布的并不均匀。
而以往对干式变压器进行散热实时，直接使用风机从干式变压器底部对干式变压器的散热间隙进行“无差别”吹气，从而对运行过程中的干式变压器进行散热，或在干式变压器上部位置安装一个温度传感器，对干式变压器向上排出的气流温度进行传感检测，再调节风机的出风速率，这些方式只是通过单一位置的温度检测，然后提供“大”气流来对干式变压器进行散热，不仅会增大风机运行的“无用”功，而且若是有些散热间隙区域温度过高但又未被检测到，干式变压器散热间隙中热量分布不均所导致的“局部过热”就无法快速消除，可能会影响到干式变压器的正常高效运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自响应降温干式变压器及控制系统，从而使得热量集中过多的散热间隙区位得到较多、较快的散热气流，避免了“局部过热”现象的出现，一定程度上也减少了风机运行的“无用”功。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种自响应降温干式变压器，干式变压器的铁芯与低压线圈之间存在铁芯散热间隙，干式变压器的低压线圈与高压线圈之间存在线圈散热间隙，干式变压器的底座配置有位于铁芯外围的气流环盒、向气流环盒供给气流的风机，气流环盒包括上壳体和安装在上壳体底侧的下底壳板，上壳体与下底壳板之间形成气流内腔，上壳体顶板开设有多个均匀分布的顶板口，上壳体内环侧板开设有与气流内腔连通的斜向孔。
上壳体内部设置有多个独立隔开的内气仓，内气仓设有内柱腔、螺纹通槽，内气仓中设置有侧进气通道以及用于连通内柱腔、侧进气通道的进气口，侧进气通道与气流内腔连通的位置处配置有线性电控阀。其中，顶板口、内柱腔、螺纹通槽从上而下连续分布，螺纹通槽底端与气流内腔连通，螺纹通槽的槽体直径小于内柱腔的直径尺寸。
螺纹通槽位置处螺接安装有测温杆，测温杆竖直贯穿安装在线圈散热间隙位置处，测温杆配置有多个均匀分布在线圈散热间隙内的热敏电阻，其中，所有测温杆之间相互并联并共同连接在一恒压源电回路中，单根测温杆的所有热敏电阻串联连接，测温杆底端面设有与热敏电阻所在串联电路连接的内接触点、外接触环。下底壳板顶侧面配置有多个电插座，每个电插座都对齐上方的螺纹通槽，测温杆底端卡合安装在电插座上，电插座开设有电插槽，电插槽底部设有与内接触点、外接触环相配合的电接口。
作为本发明变压器结构的优选技术方案：气流环盒内围设置有用于卡合安装支撑脚板的脚板槽。
作为本发明变压器结构的优选技术方案：上壳体环侧位置设置有外接气管，外接气管与气流内腔连通，风机的气流输出端与外接气管连接。
作为本发明变压器结构的优选技术方案：测温杆上多个热敏电阻的竖直分布范围与线圈散热间隙的竖直方位相配合。
作为本发明变压器结构的优选技术方案：测温杆顶端开设有内六角槽，测温杆底部设有一段螺纹段，测温杆底部的螺纹段螺接在螺纹通槽位置处。
作为本发明变压器结构的优选技术方案：相互并联的测温杆所在电路配置有电流检测盒，电流检测盒内设有用于独立检测单根测温杆电流参数的电流检测模块，电流检测盒内设有用于检测单根测温杆所在位置信息的支路位置编码模块。
本发明提供一种自响应降温干式变压器的控制系统，包括以下环节内容：S1.干式变压器通电运行，单根测温杆受到线圈散热间隙在当前竖直区位的上升热气流影响，单根测温杆上所有热敏电阻的阻值发生衰减，控制系统获取到单根测温杆所在电回路的电流参数变化。S2.控制系统根据单根测温杆所在电回路的电流参数变化控制测温杆位置所对应线性电控阀的打开程度λ，设当线性电控阀完全关闭时测温杆所在电回路的电流参数为Imin，设单根测温杆所在电回路的实时电流参数为IX，则线性电控阀的打开程度λ∝(IX-Imin)。S3.控制系统获取到所有测温杆所在电回路的实时电流参数分别为[IX1，IX2，...，IXm]，得到所有测温杆的超标电流总值为IZ＝IX1+IX2+...+IXm-m·Imin。S4.设风机实时出风速率为φZ，则出风速率φZ∝IZ，其中，出风速率φZ小于风机的最大出风速率φmax。另外，所有测温杆的超标电流总值IZ达到控制系统预设的最大电流值时，控制系统发出异常警报信号。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在干式变压器的散热间隙下方预安装气流环盒，在散热间隙位置处插装多个测温杆，并将测温杆底部紧固电连接在气流环盒内，使得各个位置的测温杆对散热间隙的各个区位温度状态进行实时高效的传感检测，并通过各个测温杆所对应位置的线性电控阀控制测温杆所在散热间隙区位的气流出气状态，使得热量集中过多的散热间隙区位得到较多、较快的散热气流，避免了“局部过热”现象的出现，一定程度上也减少了风机运行的“无用”功。
附图说明
图1为本发明变压器的整体结构示意图。
图2为本发明中气流环盒、支撑脚板相互配合的(俯视)示意图。
图3为本发明中气流环盒的(俯视)示意图。
图4为本发明中气流环盒、测温杆相互配合的(竖直)截面示意图。
图5为本发明中气流环盒的(竖直)截面示意图。
图6为本发明中测温杆的示意图。
图7为本发明中测温杆底端面的示意图。
图8为本发明中各个测温杆所在电路的示意图。
其中：1-干式变压器，101-铁芯，102-低压线圈，103-高压线圈，104-铁芯散热间隙，105-线圈散热间隙；2-风机；3-气流环盒，301-上壳体，3011-顶板口，3012-斜向孔，302-下底壳板，303-气流内腔，304-内气仓，3041-内柱腔，3042-螺纹通槽，3043-进气口，3044-侧进气通道；305-线性电控阀；306-电插座，3061-电插槽，307-外接气管，308-脚板槽；4-测温杆，401-热敏电阻，402-螺纹段，403-内接触点，404-外接触环，405-内六角槽；5-支撑脚板；6-电流检测盒，601-电流检测模块，602-支路位置编码模块；7-恒压源。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一、本发明涉及一种自响应降温干式变压器，其主要的结构特征如下：
请参阅图1，铁芯101与低压线圈102之间形成铁芯散热间隙104，低压线圈102与高压线圈103之间形成线圈散热间隙105。干式变压器的底座上安装气流环盒3，气流环盒3套装在铁芯101外围位置，风机2向气流环盒3供给气流。
请参阅图1、图2、图3、图5，气流环盒3的顶侧面开设了多个顶板口3011，每个顶板口3011都独立与气流环盒3内部的一个内气仓304连通，气流环盒3内围设置有脚板槽308，支撑脚板5卡合安装在脚板槽308位置，其中，上壳体301、下底壳板302对应的位置处开设脚板槽308的部分结构，上壳体301、下底壳板302后就能够形成完整的脚板槽308，在安装低压线圈102、高压线圈103之前，先将气流环盒3、支撑脚板5安装好，然后再开始安装低压线圈102、高压线圈103。
请参阅图1、图5，气流环盒3包括：上壳体301、下底壳板302，下底壳板302安装在上壳体301底侧，上壳体301与下底壳板302之间形成气流内腔303，上壳体301内环侧板开设多个斜向孔3012斜向孔3012与气流内腔303连通，斜向孔3012倾斜向上，并朝向铁芯散热间隙104，由于铁芯101产热较多，因此多个位置的斜向孔3012都倾斜向上对铁芯散热间隙104进行散热。上壳体301内部设置有多个内气仓304，多个内气仓304之间是相互隔开的，内气仓304设有内柱腔3041、螺纹通槽3042、进气口3043、侧进气通道3044(顶板口3011、内柱腔3041、螺纹通槽3042从上而下连续分布，螺纹通槽3042底端向下连通气流内腔303，螺纹通槽3042的槽体直径小于内柱腔3041的直径尺寸，进入内柱腔3041的气流能向上进入线圈散热间隙105)，进气口3043连通内柱腔3041、侧进气通道3044，每个侧进气通道3044与气流内腔303连通的位置处配置都安装一个线性电控阀305。
请参阅图1、图4、图5，螺纹通槽3042位置处螺接安装有测温杆4，顶板口3011的开口结构成倒锥形，这样在安装测温杆4时就比较容易，测温杆4在竖直方向上贯穿线圈散热间隙105(测温杆4上多个热敏电阻401的竖直分布范围与线圈散热间隙105的竖直方位相配合，测温杆4的热敏电阻401都处于线圈散热间隙105的范围内)。
请参阅图1、图6、图7、图8，所有测温杆4之间相互并联且共同连接在一恒压源7电回路中，单根测温杆4的所有热敏电阻401串联在同一支路上，相互并联的测温杆4所在电路中设置了一个电流检测盒6，电流检测盒6内设置了多个电流检测模块601、一个支路位置编码模块602，每个电流检测模块601都独立检测一根测温杆4电流参数，支路位置编码模块602用于检测单根测温杆4所在位置信息。
测温杆4底端面设有内接触点403、外接触环404，内接触点403、外接触环404与热敏电阻401所在串联电路连接，内接触点403位于热敏电阻401所在串联电路一端、外接触环404位于热敏电阻401所在串联电路另一端。
请参阅图5、图6、图7，多个电插座306分布在下底壳板302顶侧面，电插座306的数目、位置都与内气仓304相配合，每个电插座306都对齐上方的螺纹通槽3042，测温杆4底端卡合安装在电插座306的电插槽3061中，电插槽3061底部设有与内接触点403、外接触环404相配合的电接口。
请参阅图1、图4、图5，外接气管307位于上壳体301环侧且与气流内腔303连通，风机2的气流输出端与外接气管307连接。
请参阅图4、图5、图6，测温杆4顶端面开设了一个内六角槽405，测温杆4底部设有一段螺纹段402，测温杆4底部的螺纹段402螺接在螺纹通槽3042位置处，通过六角扳手，与测温杆4顶端的内六角槽405进行配合安装，就能够将测温杆4底部紧紧安装在螺纹通槽3042位置处。
实施例二、本发明结构组件进行安装时，首先在铁芯101外围安装好气流环盒3，在气流环盒3的脚板槽308位置处卡合安装好支撑脚板5，然后在安装低压线圈102、高压线圈103，然后测温杆4从低压线圈102、高压线圈103之间的线圈散热间隙105上侧竖直插入线圈散热间隙105，测温杆4底端露出线圈散热间隙105下侧位置后，调整测温杆4位置，将测温杆4底端的螺纹段402插入顶板口3011、内柱腔3041、螺纹通槽3042，然后用内六角扳手与测温杆4的内六角槽405配合，将测温杆4底端的螺纹段402紧固在螺纹通槽3042位置处，测温杆4底面的电接触点(内接触点403、外接触环404)也与电插座306完成电连接。
实施例三、本发明涉及一种自响应降温干式变压器的控制系统，其主要的内容如下：
首先，干式变压器通电运行，单根测温杆4受到线圈散热间隙105在当前竖直区位的上升热气流影响，单根测温杆4上所有热敏电阻401的阻值发生衰减，控制系统获取到单根测温杆4所在电回路的电流参数变化。
然后，控制系统根据单根测温杆4所在电回路的电流参数变化控制测温杆位置所对应线性电控阀305的打开程度λ，λ取值范围为[0,1]，λ为0时说明线性电控阀305完全关闭，λ为1时说明线性电控阀305完全打开，也就是λ越大，线性电控阀305，设当线性电控阀305完全关闭时测温杆4所在电回路的电流参数为Imin，设单根测温杆4所在电回路的实时电流参数为IX，则线性电控阀305的打开程度λ∝(IX-Imin)。
同时，控制系统获取到所有测温杆4所在电回路的实时电流参数分别为[IX1，IX2，...，IXm]，得到所有测温杆4的超标电流总值为IZ＝IX1+IX2+...+IXm-m·Imin；设风机2实时出风速率为φZ，则出风速率φZ∝IZ，其中，出风速率φZ小于风机2的最大出风速率φmax。
当所有测温杆4的超标电流总值IZ达到控制系统预设的最大电流值时，干式变压器的线圈散热间隙105中存在未排出热量的总和过大时，说明干式变压器的产热强度过大，干式变压器可能已经存在运行超负载或本身出现故障，控制系统发出异常警报信号，来提醒技术人员、维护运营人员及时对该变压器进行检测检修。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种自响应降温干式变压器，干式变压器的铁芯(101)与低压线圈(102)之间存在铁芯散热间隙(104)，干式变压器(1)的低压线圈(102)与高压线圈(103)之间存在线圈散热间隙(105)，其特征在于：
所述干式变压器(1)的底座配置有位于铁芯(101)外围的气流环盒(3)、向气流环盒(3)供给气流的风机(2)，所述气流环盒(3)包括上壳体(301)和安装在上壳体(301)底侧的下底壳板(302)，所述上壳体(301)与下底壳板(302)之间形成气流内腔(303)，所述上壳体(301)顶板开设有多个均匀分布的顶板口(3011)，所述上壳体(301)内环侧板开设有与气流内腔(303)连通的斜向孔(3012)；
所述上壳体(301)内部设置有多个独立隔开的内气仓(304)，所述内气仓(304)设有内柱腔(3041)、螺纹通槽(3042)，所述内气仓(304)中设置有侧进气通道(3044)以及用于连通内柱腔(3041)、侧进气通道(3044)的进气口(3043)，所述侧进气通道(3044)与气流内腔(303)连通的位置处配置有线性电控阀(305)；
所述上壳体(301)环侧位置设置有外接气管(307)，所述外接气管(307)与气流内腔(303)连通，所述风机(2)的气流输出端与外接气管(307)连接；
其中，所述顶板口(3011)、内柱腔(3041)、螺纹通槽(3042)从上而下连续分布，所述螺纹通槽(3042)底端与气流内腔(303)连通，所述螺纹通槽(3042)的槽体直径小于内柱腔(3041)的直径尺寸；
所述螺纹通槽(3042)位置处螺接安装有测温杆(4)，所述测温杆(4)竖直贯穿安装在线圈散热间隙(105)位置处，所述测温杆(4)配置有多个均匀分布在线圈散热间隙(105)内的热敏电阻(401)，其中，所有测温杆(4)之间相互并联并共同连接在一恒压源电回路中，单根测温杆(4)的所有热敏电阻(401)串联连接，所述测温杆(4)底端面设有与热敏电阻(401)所在串联电路连接的内接触点(403)、外接触环(404)，所述测温杆(4)上多个热敏电阻(401)的竖直分布范围与线圈散热间隙(105)的竖直方位相配合；
相互并联的测温杆(4)所在电路配置有电流检测盒(6)，所述电流检测盒(6)内设有用于独立检测单根测温杆(4)电流参数的电流检测模块(601)，所述电流检测盒(6)内设有用于检测单根测温杆(4)所在位置信息的支路位置编码模块(602)；
所述下底壳板(302)顶侧面配置有多个电插座(306)，每个电插座(306)都对齐上方的螺纹通槽(3042)，所述测温杆(4)底端卡合安装在电插座(306)上，所述电插座(306)开设有电插槽(3061)，所述电插槽(3061)底部设有与内接触点(403)、外接触环(404)相配合的电接口。
2.根据权利要求1所述的一种自响应降温干式变压器，其特征在于：
所述气流环盒(3)内围设置有用于卡合安装支撑脚板(5)的脚板槽(308)。
3.根据权利要求1所述的一种自响应降温干式变压器，其特征在于：
所述测温杆(4)顶端开设有内六角槽(405)，所述测温杆(4)底部设有一段螺纹段(402)，所述测温杆(4)底部的螺纹段(402)螺接在螺纹通槽(3042)位置处。
4.一种自响应降温干式变压器的控制系统，其特征在于，采用权利要求1至3中任一项所述的一种自响应降温干式变压器，包括以下控制步骤：
S1.干式变压器通电运行，单根测温杆受到线圈散热间隙在当前竖直区位的上升热气流影响，单根测温杆上所有热敏电阻的阻值发生衰减，控制系统获取到单根测温杆所在电回路的电流参数变化；
S2.控制系统根据单根测温杆所在电回路的电流参数变化控制测温杆位置所对应线性电控阀的打开程度λ，设当线性电控阀完全关闭时测温杆所在电回路的电流参数为Imin，设单根测温杆所在电回路的实时电流参数为IX，则线性电控阀的打开程度λ∝(IX-Imin)；
S3.控制系统获取到所有测温杆所在电回路的实时电流参数分别为[IX1，IX2，...，IXm]；
得到所有测温杆的超标电流总值为IZ＝IX1+IX2+...+IXm-m·Imin；
S4.设风机实时出风速率为φZ，则出风速率φZ∝IZ，其中，出风速率φZ小于风机的最大出风速率φmax。
5.根据权利要4所述的一种自响应降温干式变压器的控制系统，其特征在于：
所有测温杆的超标电流总值IZ达到控制系统预设的最大电流值时，控制系统发出异常警报信号。
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