CN202632134U

CN202632134U - 一种电力配网用变压装置

Info

Publication number: CN202632134U
Application number: CN201220213358.9U
Authority: CN
Inventors: 魏月刚
Original assignee: Tebian Electric Apparatus Stock Co Ltd
Current assignee: Tebian Electric Apparatus Stock Co Ltd
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-05-07

Abstract

本实用新型提供一种电力配网用变压装置，包括干式变压器、低压出线端子、高压出线端子，以及对所述的干式变压器进行降温的冷却风机，其特征在于，所述的电力配网用变压装置还包括：温度检测单元、变频器、数据收集单元和判断单元，其中，所述温度检测单元用于检测所述干式变压器绕组的温度，并与所述数据收集单元连接；所述数据收集单元与所述判断单元相连；所述判断单元与所述变频器相连；所述变频器与所述冷却风机相连。该电力配网用变压装置可实现变频调速、功率因数补偿、软启动，从而达到节能降耗的目的。

Description

一种电力配网用变压装置

技术领域

本实用新型属于变压装置技术领域，具体涉及一种电力配网用变压装置。

背景技术

目前，电网建设要求对配电网上的各种设备进行自动监测、协调和控制，以实现配电网的集中监视、优化运行，来达到提高供电可靠性和供电质量以及降低供电成本的目的。变压器是电网中的主要设备，起着电压转换和电能传输的作用，所以对变压器及相关设备主要状态信息进行收集和整合分析，实现实时状态可知以及实时运行可控，从而可提高整个设备及电网的可靠性，优化电网的运行和管理，对电力系统的发展具有深远意义。

目前干式变压器的冷却风机功率是干式变压器的固有损耗，且占据一定比例，特别是风冷型干式变压器用大功率冷却风机，其耗用电能比例更是可观，不论干式变压器是否超负荷运行，冷却风机一直以固定的功率运行，造成了能源的极大浪费，大多数冷却风机在使用过程中都存在大马拉小车的现象。这种落后的冷却风机调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。

另外，局部放电是干式变压器发生故障的重要征兆，是评价干式变压器绝缘劣化程度的主要特征参数，在国家标准中，局部放电已列为干式变压器的常规评价指标，对干式变压器的局部放电进行在线监测，可以及时发现干式变压器中潜伏的绝缘故障，从而预防突发性事故的发生。供电企业长期以来延续的以时间周期为基础的定期试验的检修制度，已不能适应现有设备安全运行的需要，对干式变压器从定期检修过渡到状态检修将是电力系统发展的必然趋势。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种电力配网用变压装置，该电力配网用变压装置可实现变频调速、功率因数补偿、软启动，从而达到节能降耗的目的。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是提供一种电力配网用变压装置，包括干式变压器、低压出线端子、高压出线端子，以及对所述的干式变压器进行降温的冷却风机，所述的电力配网用变压装置还包括：温度检测单元、变频器、数据收集单元和判断单元，其中，

所述温度检测单元用于检测所述干式变压器绕组的温度，并与所述数据收集单元连接；

所述数据收集单元与所述判断单元相连；

所述判断单元与所述变频器相连；

所述变频器与所述冷却风机相连。

优选的是，所述温度检测单元用于将检测到的温度信号发送给所述数据收集单元；

所述数据收集单元用于收集所述温度检测单元发送的温度信号，并将收集到的温度信号发送给所述判断单元；

所述判断单元用于接收所述数据收集单元发送的温度信号，并根据该温度信号做出判断，输出判断信号给所述变频器；

所述变频器用于接收所述判断单元发出的判断信号，并根据接收到的判断信号来调控所述冷却风机工作。

冷却风机的变频调速具有以下优点：

1.变频调速节能

当温控传感光纤检测到干式变压器绕组温度过高，超过干式变压器负荷时，可通过变频器控制电路强制启动冷却风机散热。

当温控传感光纤检测到干式变压器绕组温度在干式变压器正常工作温度范围时，可根据温度的高低通过变频器控制电路设定冷却风机不同的转速。

当温控传感光纤检测到干式变压器绕组温度很低时，可以通过变频器控制电路设定冷却风机不工作。

通过这种智能变频调节冷却风机风速，可做到最大限度的节约能量。

2、功率因数补偿节能

在冷却风机的使用过程中存在着无功功率，无功功率不但增加了线路损耗，而且增加了设备的发热，更主要的是无功功率会使功率因数降低从而导致电网有功功率的降低，使得设备使用效率低下，浪费严重。使用变频器对冷却风机进行调速，由于变频器的内部滤波电容会减少无功损耗，可增加电网的有功功率。

3、软启动节能

由于冷却风机的电机为直接启动或Y/D启动，其启动电流等于4～7倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，电机启动时产生的大电流和震动对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命，节省了设备的维护费用。

优选的是，所述电力配网用变压装置还包括局部放电检测单元，其与所述数据收集单元连接，用于检测所述干式变压器的局部放电信号，并将检测到的局部放电信号发送给所述数据收集单元；

所述数据收集单元用于收集所述局部放电检测单元发送的局部放电信号，并将收集到的局部放电信号发送给所述判断单元；

所述判断单元用于接收所述数据收集单元发送的局部放电信号，并对该局部放电信号进行监测。

电力配网用变压装置的很多故障均由于局部放电引起的，而且局部放电能最有效的反应干式变压器的绝缘状况，所以对电力配网用变压装置的局部放电进行监测具有重要的意义。使用局部放电脉冲传感器对局部放电进行在线监测的实时性好、灵敏度高，而且可进行故障定位，且可分辨出外部干扰还是内部局部放电。

优选的是，所述局部放电检测单元与所述高压出线端子连接。

优选的是，所述电力配网用变压装置还包括报警单元，其与所述判断单元相连，用于根据所述判断单元的信号报警。其中，所述判断单元中预设有局部放电信号阈值，当局部放电信号超过局部放电信号阈值时，所述判断单元输出判断信号至所述报警单元，所述报警单元根据接收到的判断信号做出报警。

判断单元具有数据处理、状态控制、状态显示的功能，状态显示内容包括了电力配网用变压装置的三相有功、三相无功、功率因数、电流、电压、温度、日均负荷、周均负荷、月均负荷、季均负荷、年均负荷、典型日负荷曲线、干式变压器的使用寿命计算等信息，状态显示的内容经过数据处理可进行状态控制，包括变频调速和局部放电在线监测的功能。

优选的是，所述温度检测单元为温控传感光纤，其设置在所述干式变压器绕组的内部。

温控传感光纤全绝缘、小尺寸，可以直接测出高压电气设备绕组内部发热点的温度，温控传感光纤能够为监控系统提供更加准确可靠的线圈热点温度值，从而使用户能够准确把握温度对设备的影响，将风险准确控制在安全的范围之内。同时，温控传感光纤可在强电磁环境下，不存在电磁干扰和涡流发热现象，可以保证长期稳定可靠的高压绝缘性能，适宜在高压电器温度监测中应用，且该温控传感光纤可以埋设在干式变压器绕组内部，实时测量干式变压器绕组内部温度。

优选的是，所述电力配网用变压装置还包括电流传感器和电压传感器，其中，

所述低压出线端子与所述电压传感器连接，所述电压传感器与所述数据收集单元连接；

所述电流传感器与所述数据收集单元连接，并设于所述低压出线端子处。

优选的是，所述电力配网用变压装置中的干式变压器为非晶合金干式变压器。因为非晶合金干式变压器具有损耗低，局部放电少，噪音低，抗雷电冲击性能高，抗突发短路能力强，电气性能好等特点。

优选的是，所述数据收集单元采用配电变压器监测终端TTU装置、馈线终端FTU装置或开闭所终端DTU装置任意之一。

更优选的是，所述数据收集单元采用配电变压器监测终端TTU装置。

配电变压器监测终端TTU装置可对电力配网用变压装置进行实时数据采集与控制的自动化终端设备，它可以记录并储存干式变压器低压侧的电流、电压、有功功率等参数，还可以通过通信网络，与配网SCADA系统交换数据，实现主站对干式变压器的遥测、遥信、遥控功能，实现干式变压器的经济、安全、可靠运行。

优选的是，配电变压器监测终端TTU装置、馈线终端FTU装置或开闭所终端DTU装置任意之一采用集成化芯片、积木式结构。

优选的是，所述干式变压器还包括外接线端子，所述外接线端子与所述数据收集单元相连，温控传感光纤、电流传感器、电压传感器等可通过该外接线端子与数据收集单元相连。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的电力配网用变压装置的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1中A-A的剖视放大图；

图4是本实用新型实施例中的电力配网用变压装置的结构示意框图。

图中：1-千式变压器；2-电压传感器；3-电流传感器；4-局部放电脉冲传感器；5-温控传感光纤；6-变频器；7-外接线端子；8-数据收集单元；9-判断单元；10-干式变压器绕组；11-冷却风机；12-低压出线端子；13-高压出线端子。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例中的电力配网用变压装置，包括干式变压器1、低压出线端子12、高压出线端子13，对干式变压器1进行降温的冷却风机11，该电力配网用变压装置还包括：温度检测单元、变频器6、数据收集单元8和判断单元9，其中，温度检测单元用于检测干式变压器绕组10的温度，并与数据收集单元8连接；数据收集单元8与判断单元9相连；判断单元9与变频器6相连；变频器6与冷却风机11相连。

如图3所示，优选的是，温度检测单元为温控传感光纤5，其设置在干式变压器绕组10的内部。

温控传感光纤5全绝缘、小尺寸，可以直接测出高压电气设备绕组内部发热点的温度，并将检测到的温度信号发送给数据收集单元8，温控传感光纤5能够为监控系统提供更加准确可靠的线圈热点温度值，从而使用户能够准确把握温度对设备的影响，将风险准确控制在安全的范围之内。

当然，如果使用热电偶等其它类型的温度传感器作为温度检测单元，也是可行的。

温控传感光纤5用于将检测到的温度信号发送给数据收集单元8；数据收集单元8收到温控传感光纤5发送的温度信号，再将其发送给判断单元9；判断单元9根据接收到的温度信号做出判断，输出判断信号给变频器6，变频器6根据判断信号选择变频器6的频率，进而改变冷却风机11的电源和电压频率，控制冷却风机11转速，达到调控冷却风机11的目的。变频器6改变电源频率的变频调速实现对冷却风机11的电动机的调速控制，可及时启动或停止冷却风扇使其降温，防止干式变压器1故障或损坏。这样就可以做到实时监测、监控温度，预测、预防事故，同时实时采集运行数据，预测设备的绝缘寿命，判断设备的实际负荷能力，为设备能否超负荷安全运行提供科学依据，提高经济效益。

冷却风机11的变频调速具有以下优点：

1、变频调速节能

当温控传感光纤5检测到干式变压器绕组10温度过高，超过干式变压器1负荷时，可通过变频器6控制电路强制启动冷却风机11散热。

当温控传感光纤5检测到干式变压器绕组10温度在干式变压器1正常工作温度范围时，可根据温度的高低通过变频器6控制电路设定冷却风机11不同的转速。

当温控传感光纤5检测到干式变压器绕组10温度很低时，可以通过变频器6控制电路设定冷却风机11不工作。

通过这种智能变频调节冷却风机11的转速，可做到最大限度的节约能量。

2、功率因数补偿节能

在冷却风机11的使用过程中存在着无功功率，无功功率不但增加了线路损耗，而且增加了设备的发热，更主要的是无功功率会使功率因数降低从而导致电网有功功率的降低，使得设备使用效率低下，浪费严重。使用变频器6对冷却风机11进行调速，由于变频器6的内部滤波电容会减少无功损耗，可增加电网的有功功率。

3、软启动节能

由于冷却风机11的电机为直接启动或Y/D启动，其启动电流等于4～7倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，电机启动时产生的大电流和震动对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频器6的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命，节省了设备的维护费用。

优选的是，电力配网用变压装置还包括电流传感器3和电压传感器2，其中，低压出线端子12与电压传感器2连接，电压传感器2与数据收集单元8连接；电流传感器3与数据收集单元8连接，并设于低压出线端子12处。

优选的是，干式变压器1为非晶合金干式变压器，因为非晶合金干式变压器具有损耗低，局部放电少，噪音低，抗雷电冲击性能高，抗突发短路能力强，电气性能好等特点。

优选的是，数据收集单元8为配电变压器监测终端TTU装置、馈线终端FTU装置或开闭所终端DTU装置任意之一。更优选的是，配电变压器监测终端TTU装置、馈线终端FTU装置或开闭所终端DTU装置任意之一采用集成化芯片、积木式结构。

更优选的是，数据收集单元8为配电变压器监测终端TTU装置，配电变压器监测终端TTU装置就是对电力配网用变压装置进行实时数据采集与控制的自动化终端设备，它可以记录并储存干式变压器1的低压侧的电流、电压、有功功率等参数，还可以通过通信网络，与配网SCADA系统交换数据，实现主站对干式变压器1的遥测、遥信、遥控功能，实现干式变压器1的经济、安全、可靠运行。

当然，如果使用其它已知的存储器作为数据收集单元8，也是可行的。

判断单元9具有数据处理、状态控制、状态显示的功能，状态显示内容包括了电力配网用变压装置的三相有功、三相无功、功率因数、电流、电压、温度、日均负荷、周均负荷、月均负荷、季均负荷、年均负荷、典型日负荷曲线、干式变压器1的使用寿命计算等信息，状态显示内容经过数据处理可进行状态控制，包括变频调速功能。

该判断单元9具体可采用多种已知的具有数据处理能力的器件，如处理器、可编程序逻辑控制器(PLC)、电脑等。

优选的是，干式变压器1还包括外接线端子7，外接线端子7与数据收集单元8相连，温控传感光纤5、电流传感器3、电压传感器2等可通过该外接线端子7与数据收集单元8相连。

实施例2

如图1至图4所示，本实施例中的电力配网用变压装置具有与实施例1的电力配网用变压装置类似的结构，其与实施例1的区别在于，该电力配网用变压装置还包括局部放电检测单元，其与数据收集单元8连接，局部放电检测单元优选为局部放电脉冲传感器4，其用于检测干式变压器1的局部放电信号，并将检测到的局部放电信号发送给数据收集单元8；数据收集单元8用于收集局部放电脉冲传感器4发送的局部放电信号，并将收集到的局部放电信号发送给判断单元9；判断单元9用于接收数据收集单元8发送的局部放电信号，并对该局部放电信号进行监测。

电力配网用变压装置的很多故障均由于局部放电引起的，而且局部放电能最有效的反应干式变压器1的绝缘状况，所以对电力配网用变压装置的局部放电进行监测具有重要的意义。使用局部放电脉冲传感器4对局部放电进行在线监测的实时性好、灵敏度高，而且可进行故障定位，且可分辨出外部干扰还是内部局部放电。

优选的是，局部放电检测单元与高压出线端子13连接。

优选的是，该电力配网用变压装置还包括报警单元，其与判断单元9相连，用于根据判断单元9的信号报警。其中，判断单元9中预设有局部放电信号阈值，当局部放电信号超过局部放电信号阈值时，判断单元9输出判断信号至报警单元，报警单元根据接收到的判断信号做出报警。

该报警单元可为扬声器、报警灯等多种形式，其可通过发声、发光等多种不同的方式报警。

优选的是，多个干式变压器1中的传感器可与一个数据收集单元8连接，从而实现一个判断单元9可以同时在线监测多台干式变压器1。实现此项构思，不仅完善了智能终端的功能，还将大大降低干式变压器1配置局部放电监测产品的费用。

在线监测电力配网用变压装置的局部放电是判断单元9对运行中的干式变压器1的局部放电进行监测，并进行数据处理分析，以期对干式变压器1进行绝缘诊断，必要时提供报警。

该电力配网用变压装置的突出特点，还表现在可按多种模式运行：

①单一“干式变压器1”运行方式，可实现基本干式变压器1功能；

②“干式变压器1+传感器装置”二组合运行方式，可为传统继电保护装置提供电气控制信号；

③“干式变压器1+传感器装置+数据收集单元8”三组合运行方式，可实现遥测和遥信功能，为配网SCADA系统提供干式变压器1的各种数据；

④“干式变压器1+传感器装置+数据收集单元8+判断单元9”四组合运行方式，可具有遥测、遥信、遥控功能，实现对干式变压器1运行状态的实时监控和经济运行。可按工程实际情况，选择功能模块的组合。这样一来，该电力配网用变压装置就不单纯具有传统单一的电压转换和电能传输的功能，而变成为一种多功能的电气设备。引入配电变压器监测终端TTU装置的接口，具有数据处理、状态控制、状态显示等功能，从而使该电力配网用变压装置成为一种多功能、随时处于最佳运行状态的电气设备。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种电力配网用变压装置，包括干式变压器、低压出线端子、高压出线端子，以及对所述的干式变压器进行降温的冷却风机，其特征在于，所述的电力配网用变压装置还包括：温度检测单元、变频器、数据收集单元和判断单元，其中，

所述数据收集单元与所述判断单元相连；

所述判断单元与所述变频器相连；

所述变频器与所述冷却风机相连。

2.根据权利要求1所述的电力配网用变压装置，其特征在于，

所述温度检测单元用于将检测到的温度信号发送给所述数据收集单元；

所述变频器用于接收所述判断单元发出的判断信号，并根据所述判断信号调控所述冷却风机。

3.根据权利要求1所述的电力配网用变压装置，其特征在于，还包括局部放电检测单元，其与所述数据收集单元连接，用于检测所述干式变压器的局部放电信号，并将检测到的局部放电信号发送给所述数据收集单元；

4.根据权利要求3所述的电力配网用变压装置，其特征在于，所述局部放电检测单元与所述高压出线端子连接。

5.根据权利要求3所述的电力配网用变压装置，其特征在于，还包括报警单元，其与所述判断单元相连，用于根据所述判断单元的信号报警。

6.根据权利要求1所述的电力配网用变压装置，其特征在于，所述温度检测单元为温控传感光纤，其设置在所述干式变压器绕组的内部。

7.根据权利要求1所述的电力配网用变压装置，其特征在于，还包括电流传感器和电压传感器，其中，

8.根据权利要求1所述的电力配网用变压装置，其特征在于，所述干式变压器为非晶合金干式变压器。

9.根据权利要求1所述的电力配网用变压装置，其特征在于，所述数据收集单元为配电变压器监测终端TTU装置、馈线终端FTU装置或开闭所终端DTU装置任意之一。

10.根据权利要求1所述的电力配网用变压装置，其特征在于，所述干式变压器还包括外接线端子，所述外接线端子与所述数据收集单元相连。