CN2378813Y - 变压器冷却器控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于变压器的部件或称组件,是变压器冷却器的控制装置或称电气控制箱,适用于变压器的强迫油循环风冷却器、风冷散热器和水冷却器。它包括动力电源及其控制电路、信号指示及保护电路、外壳等,其结构特征是:设有变频电路、工频电路及其手动和自动切换控制电路。本实用新型可根据变压器的温度自动均匀地调整冷却器的冷却容量,可减小冷却器的噪声和能耗,且可靠性高。

Description

变压器冷却器控制装置

本实用新型属于变压器的部件或称组件，是变压器冷却器的控制装置，适用于变压器的强迫油循环风冷却器、风冷散热器和水冷却器。

目前，变压器冷却器的控制装置或称电气控制箱，是由动力电源及其控制电路、冷却器运行及其控制电路、信号指示及保护电路、外壳及结构件等构成。其中：动力电源及其控制电路提供两路独立电源及电源故障自动切换控制电路；信号指示及保护电路可对一些工作故障进行指示并发出必要的跳闸信号；冷却器运行及其控制电路接有变压器温度控制器，可以根据变压器运行时的绕组或油面温度变化，自动控制冷却器的投入或切除，或分组投入或切除。其不足之处是：这种变压器冷却器的控制装置只能控制冷却器的投入或切除，或分组投入或切除，而冷却器一旦投入，冷却器油泵或风扇电动机就会在其额定转速和额定功率下运行，因此，这种控制装置不能根据变压器温度的变化自动均匀平滑地调整冷却器的冷却容量，致使冷却器运行时噪声大，能耗也大。

本实用新型的目的在于克服上述已有技术中的不足之处，而提供一种能够根据变压器的温度变化自动均匀平滑地调整冷却器的冷却容量，从而使冷却器运行时噪声小、能耗小、可靠性高的变压器冷却器控制装置。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：它包括动力电源及其控制电路、信号指示及保护电路、外壳等，其特殊之处在于：在动力电源与冷却器油泵或风扇电动机间有由空气开关、变频器、交流接触器依次串联构成的变频电路，变频电路中的交流接触器与冷却器油泵或风扇电动机间还串联有电动机保护热继电器，变频器的控制端与比例积分调节器的输出端相连，比例积分调节器的第一输入端与两端接有直流电源的变压器温度给定信号电位器的可调端相接，比例积分调节器的第二输入端与两端和变压器温度传感器相接的变压器温度信号电位器的可调端相接；比例积分调节器由运算放大器、运算放大器输出端与其反相输入端间并联的稳压管支路、运算放大器输出端与其反相输入端间并联的由积分电容和反馈电阻相串联组成的支路、运算放大器反相输入端并接的分别构成比例积分调节器第一输入端和第二输入端的两个等值电阻、运算放大器同相输入端与地间串联的平衡电阻等构成，或还可以在运算放大器的输出端与其反相输入端间再并联一个抑制运算放大器零点漂移的电阻。

运行时，通过调节变压器温度给定信号电位器设定变压器温度的给定信号，变压器温度信号电位器引入由安装在变压器上的变压器温度传感器测出的变压器温度信号。这样，在运算放大器的反相输入端可得到变压器温度给定信号与变压器温度信号的差值。比例积分调节器的输出由比例和积分两部分组成，比例部分迅速反映调节作用，积分部分致力于消除静态偏差。当变压器温度发生变化时，在运算放大器的输入端可得到反映，并通过比例积分调节器去控制变频器输出电源的频率，以调节冷却器油泵或风扇电动机的转速，达到均匀平滑地调节冷却器的冷却容量的目的。

为了提高冷却器运行的可靠性，本实用新型还在动力电源与变频电路的交流接触器的输出端间并联有由空气开关、交流接触器依次串联构成的工频电路，其与变频电路间的手动和自动切换控制电路为：由熔断器从动力电源引出的一相电源线与中性线间至少要并联两条支路，在其中的第一条支路中，由第一中间继电器的常闭触点、第一时间继电器的延时线圈、变频电路中的交流接触器线圈依次串联构成第一个分支路，由第一中间继电器的第一常开触点、第二时间继电器的延时线圈、工频电路中的交流接触器线圈依次串联构成第二个分支路，然后，将这两个分支路并联，再与冷却器油泵或风扇电动机保护热继电器的常闭触点串联后引至中性线，第二条支路是第一中间继电器的第二常开触点与第二中间继电器的常闭触点串联后与手动开关并联，然后，再串联第一中间继电器的线圈后引至中性线，另外，在与上述同一相电源线上的变频器输入端再引出两条支路，一条是经变频器的常开报警触点连至第一中间继电器的第二常开触点与第二中间继电器的常闭触点的连接处，另一条是变频器的常闭报警触点与第二中间继电器的线圈串联后引至中性线。

在变频器发生故障或检修时，可通过上述电路实现自动或手动控制，使得冷却器油泵或风扇电动机从由变频器供电转到由电网工频供电。这样，就提高了冷却器运行的可靠性。

下面，将结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述：

图1为本实用新型实施例的结构方框图；

图2为本实用新型的变频电路、工频电路及其控制电路的实施例典型电路图；

图3为本实用新型中比例积分调节器的另一种实施例电路图；

图4为本实用新型中适用于变压器的强迫油循环风冷却器的一种实施例电路图；

参照图1。本实用新型主要包括已有技术中的外壳K及其结构件、动力电源及其控制电路、信号指示及保护电路，以及根据需要还可以加入加温及其控制电路。本实用新型的主要特殊之处是用变频电路、工频电路及其控制电路部分取代了已有技术中的冷却器运行控制电路部分。从电源I和电源II两路外部独立的供电电源引至外壳K内的动力电源及其控制电路部分，为整个电气系统提供了电源。再从动力电源及其控制电路部分引出电源线至变频电路、工频电路及其控制电路部分。同时，在动力电源及其控制电路部分和变频电路、工频电路及其控制电路部分中还均为信号指示及保护电路部分提供了信号动作接点，这些接点的动作可为信号指示及保护电路部分提供动作信号。从安装在变压器上的变压器温度传感器引出变压器温度信号至变频电路、工频电路及其控制电路部分。从变频电路、工频电路及其控制电路部分引出供电线至冷却器油泵或风扇电动机。其中：动力电源及其控制电路部分中有两路独立的电源，当其中一路电源发生故障时，其控制电路可以控制将故障电源切除，并投入另一路独立电源；信号指示及保护电路可以发出工作中的多种故障信号，还可以发出必要的跳闸保护动作信号；加温及其控制电路可以为外壳K内的各种电气元器件提供一个适宜的环境温度。

本实用新型的变频电路、工频电路及其控制电路如图2～4所示。从动力电源及其控制电路提供的三相动力电源线L11、L12、L13与冷却器油泵或风扇电动机M间有由空气开关Q11、变频器U1、交流接触器KMS11依次串联构成的变频电路，变频电路中的交流接触器KMS11与冷却器油泵或风扇电动机M间还串联有油泵或风扇电动机保护热继电器KH1，变频器U1的控制端与比例积分调节器PI的输出端1相连，比例积分调节器PI的第一输入端7与两端接有直流电源的变压器温度给定信号电位器RP1的可调端相接，比例积分调节器PI的第二输入端9与两端和变压器温度传感器T相接的变压器温度信号电位器RP2的可调端相接。

比例积分调节器PI可以设计成多种形式。本实用新型的比例积分调节器PI由运算放大器N、运算放大器N输出端1与其反相输入端3间并联的稳压管VST支路、运算放大器N输出端1与其反相输入端3间并联的由积分电容C1和反馈电阻R1相串联组成的支路、运算放大器N反相输入端3并接的分别构成比例积分调节器PI第一输入端7和第二输入端9的两个等值电阻R0、运算放大器N同相输入端5与地间串联的平衡电阻Rbal等构成，或还可以在运算放大器N的输出端1与其反相输入端3间再并联一个抑制运算放大器N零点漂移的电阻R2。

变压器温度给定信号电位器RP1可在一定范围内自由设定变压器温度给定值；变压器温度信号电位器RP2接收来自变压器温度传感器T的温度反馈信号；稳压管VST可限制运算放大器N输出端1的输出电压信号幅值，当运算放大器N输出端1的输出电压信号幅值高于高限幅值时，稳压管VST反向击穿，对运算放大器N产生强烈的反馈作用，使输出端1的电位降至高限幅值；平衡电阻Rbal用于降低运算放大器N失调电流的影响。

工作时，可以在比例积分调节器PI的第一输入端7先设定变压器的温度信号值，而在比例积分调节器PI的第二输入端9可得到变压器实际温度信号的反馈值。当变压器负荷增大时，势必导致变压器温度上升，这一上升的温度信号值经变压器温度传感器T反馈到比例积分调节器PI的第二输入端9，经与第一输入端7的温度给定信号相比较后，在运算放大器N的反向输入端3得到一个信号差值。比例积分调节器PI的输出由比例和积分两部分组成。比例部分迅速反映调节作用，在开始瞬间，电容C1近乎短路，此时，该比例积分调节器PI可以看成为放大倍数为R1/R2的比例调节器，在其输出端1处立即得到输入端3处的差值信号放大了R1/R0倍的输出电压信号。此后，随着电容C1被充电，就开始积分，输出端1处输出的电压信号持续增长。此输出的电压信号经变频器U1的控制端控制着变频器U1输出的电源频率、电压均增大，使得冷却器油泵或风扇电动机M的转速上升，从而，使变压器的温度开始下降。当变压器温度下降至设定值时，即由变压器温度传感器T反馈到比例积分调节器PI输入端9的温度信号与输入端7的给定温度信号相同，因而，在运算放大器N的反相输入端3处的信号差值为零，此时，冷却器油泵或风扇电动机M的运行达到了稳态，在此稳态情况下，油泵或风扇电动机M的转速增大了，变压器冷却器的冷却容量也增大了。

反之，当变压器温度降低时，可知稳态时，变压器温度仍保持为设定值，不同的是油泵或风扇电动机M的转速下降了。由于冷却器运行时噪声随着电动机转速的下降而减小，电动机的功率随着转速的下降成三次方正比下降，可知，此时实现了冷却器的降噪、节能方式运行。

为了提高冷却器运行的可靠性，在三相动力电源L11、L12、L13与变频电路中的交流接触器KMS11的输出端间并联有由空气开关Q12、交流接触器KMS12依次串联构成的工频电路，以及工频电路与变频电路间的手动和自动切换控制电路。该手动和自动切换控制电路为：由熔断器F11从动力电源引出的一相电源线L13与中性线N1间要至少并联两条支路：在第一条支路中，由第一中间继电器K11的常闭触点、第一时间继电器KT11的延时线圈、变频电路中的交流接触器KMS11线圈依次串联构成第一个分支路，由第一中间继电器K11的第一常开触点、第二时间继电器KT12的延时线圈、工频电路中的交流接触器KMS12线圈依次串联构成第二个分支路，然后，将这两个分支路并联，再与油泵或风扇电动机M保护热继电器KH1…的常闭触点串联后引至中性线N1；第二条支路是第一中间继电器K11的第二常开触点与第二中间继电器K12的常闭触点串联后与手动开关SL1并联，然后，再串联第一中间继电器K11的线圈后引至中性线N1。另外，在变频器U1的输入端，在与上述的电源线为同一相线，即L13上再引出两条支路：一条是经变频器U1的常开报警触点连至第一中间继电器K11的第二常开触点与第二中间继电器K12的常闭触点的连接处；另一条是变频器U1的常闭报警触点与第二中间继电器K12的线圈串联后引至中性线N1。

工作时，闭合变频电路的空气开关Q11和工频电路的空气开关Q12。在控制回路中，交流接触器KMS11线圈通电，其在变频电路中的主触点闭合，冷却器油泵或风扇电动机M获得变频供电。当变频器U1发生故障时，变频器U1的常开报警触点闭合，变频器U1的常闭报警触点断开，第二中间继电器K12线圈断电，使得第二中间继电器K12的常闭触点闭合，则第一中间继电器K11线圈通电，并通过其第二常开触点的闭合实现自保持，其常闭触点断开，使得交流接触器KMS11线圈断电，其在变频电路中的主触点断开；而同时，第一中间继电器K11的第一常开触点闭合，经过时间继电器KT12的短暂延时后，使得交流接触器KMS12线圈通电，使其在工频也路中的主触点闭合，此时，实现了电动机M自动从变频供电转变为工频供电。这时，可断开变频电路中的空气开关Q11，检修变频器U1。变频器U1检修完毕后，可再闭合空气开关Q11，此时变频器U1的常开报警触点断开、常闭报警触点闭合，使得第二中间继电器K12线圈通电，其常闭触点断开，则第一中间继电器K11线圈断电，其常开触点断开，使交流接触器KMS12线圈断电，其在工频电路中的主触点断开；而同时，第一中间继电器K11的常闭触点闭合，经过时间继电器KT11的短暂延时后，使得交流接触器KMS11线圈通电，其在变频电路中的主触点闭合，此时，实现了电动机M自动从工频供电转变为变频供电。当然，以上自动切换过程也可通过手动开关SL1来实现，即闭合转换开关SL1，即可使第一中间继电器K11线圈通电，与上述过程类似，完成电动机M从变频供电转变为工频供电；断开转换开关SL1，则可使第一中间继电器K11线圈断电，同样，与上述过程类似，也可完成电动机M从工频供电转变为变频供电。油泵或风扇电动机M保护热继电器器KH1…动作，可使交流接触器KMS11、KMS12线圈断电，使其在电动机供电线路中的主触点断开，实现对电动机M的保护。

对于采用油导向循环冷却的变压器所用的强迫油循环风冷却器，本实用新型的实施例采用如图4所示的电路。电路中，变频电路中的交流接触器KMS11与冷却器油泵电动机M间串联有油泵电动机保护热继电器KH1，变频电路中的交流接触器KMS11与冷却器风扇电动机M间还依次串联有风扇电动机投切交流接触器KMS13和风扇电动机保护热继电器KH11、KH12…。相应地，在工频电路与变频电路间的手动和自动切换控制电路中，还应加入一条支路，即在由熔断器F11从动力电源引出的一相电源线L13与中性线N1间再并联一条由风扇电动机投切交流接触器KMS13的线圈和风扇电动机保护热继电器KH11、KH12…的常闭触点依次串联构成的支路。而在此手动和自动切换控制电路的第一条支路中，在油泵或风扇电动机保护热继电器KH1…的常闭触点处改为此处只保留油泵电动机保护热继电器KH1的常闭触点。电路工作情况与上述相似，不同的是油泵电动机保护热继电器KH1动作可切断油泵和风扇电动机M的电源，而风扇电动机保护热继电器KH11、KH12…动作却只能切断风扇电动机M的电源。

当然，上述控制也可利用可编程序控制器实现。

本实用新型与已有技术相比积极效果如下：

1.本实用新型由于采用了可根据变压器的温度变化自动向作用于冷却器的油泵或风扇电动机提供相应频率电源的变频电路，因此，可根据变压器温度的变化自动均匀平滑地调整冷却器的冷却容量。当变压器负荷增大而使得变压器的温度上升时，冷却器油泵或风扇电动机的转速就会被调高，从而增大冷却器的冷却容量，而使得变压器的温度不会升高，可见，此种情况下增大了变压器带负荷的能力。当变压器负荷降低而使得变压器的温度下降时，冷却器油泵或风扇电动机的转速就会被调低，而电动机转速的降低可使冷却器运行时的噪声和能耗均减小，此种情况下就实现了冷却器的降噪、节能运行。

2.本实用新型由于除设有变频电路外，还设有工频电路及其手动和自动切换控制电路，当变频电路出现故障或检修时，可自动或手动控制向冷却器油泵或风扇电动机提供工频电源，因此，提高了冷却器运行的可靠性，并且控制方便。

Claims (3)

1.变压器冷却器控制装置，包括动力电源及其控制电路、信号指示及保护电路、外壳等，其特征在于：在动力电源与冷却器油泵或风扇电动机间有由空气开关、变频器、交流接触器依次串联构成的变频电路，变频电路中的交流接触器与冷却器油泵或风扇电动机间还串联有电动机保护热继电器，变频器的控制端与比例积分调节器的输出端相连，比例积分调节器的第一输入端与两端接有直流电源的变压器温度给定信号电位器的可调端相接，比例积分调节器的第二输入端与两端和变压器温度传感器相接的变压器温度信号电位器的可调端相接；

2.根据权利要求1所述的变压器冷却器控制装置，其特征在于：比例积分调节器由运算放大器、运算放大器输出端与其反相输入端间并联的稳压管支路、运算放大器输出端与其反相输入端间并联的由积分电容和反馈电阻相串联组成的支路、运算放大器反相输入端并接的分别构成比例积分调节器第一输入端和第二输入端的两个等值电阻、运算放大器同相输入端与地间串联的平衡电阻等构成，或还可以在运算放大器的输出端与其反相输入端间再并联一个抑制运算放大器零点漂移的电阻；

3.根据权利要求1或2所述的变压器冷却器控制装置，其特征在于：在动力电源与变频电路的交流接触器的输出端间并联有由空气开关、交流接触器依次串联构成的工频电路，其与变频电路间的手动和自动切换控制电路为：由熔断器从动力电源引出的一相电源线与中性线间至少要并联两条支路，在其中的第一条支路中，由第一中间继电器的常闭触点、第一时间继电器的延时线圈、变频电路中的交流接触器线圈依次串联构成第一个分支路，由第一中间继电器的第一常开触点、第二时间继电器的延时线圈、工频电路中的交流接触器线圈依次串联构成第二个分支路，然后，将这两个分支路并联，再与冷却器油泵或风扇电动机保护热继电器的常闭触点串联后引至中性线，第二条支路是第一中间继电器的第二常开触点与第二中间继电器的常闭触点串联后与手动开关并联，然后，再串联第一中间继电器的线圈后引至中性线，另外，在与上述同一相电源线上的变频器输入端再引出两条支路，一条是经变频器的常开报警触点连至第一中间继电器的第二常开触点与第二中间继电器的常闭触点的连接处，另一条是变频器的常闭报警触点与第二中间继电器的线圈串联后引至中性线。

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