專利名稱：電力變壓器表面溫度控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電カ變壓器表面通風散熱和溫度智能控制系統(tǒng)，在高溫高負荷情況下，能夠保證變壓器設備安全運行。
背景技術：
城市經濟的高速增長對電カ的需求越來越大，夏季高溫時期顯得尤為明顯，因為空調使用量大，用電負荷為全年中的最高時段，大部分變壓器都在接近或超過滿負荷的情況下運行。室內布置方式城市變壓器，其換熱條件受制約較多。夏季高溫時主變室表面散熱冷卻問題已經成為影響變壓器出力和安全運行的一個嚴重因素。靠目前的自然散熱方式，在環(huán)境溫度過高時，影響變壓器出力及產生多種故障。變壓器在運行時，產生的熱量主要是由其自身的內部損耗造成的，如導線損耗、鐵芯損耗和附加損耗等等，其中鐵芯和線圈是產生熱量最主要的部分。熱量向外傳播的路徑 是很復雜的，其主要傳播過程(I)熱量由線圈或鐵芯內部傳到自己被油冷卻的表面，這ー部分的熱是以熱傳導的方式散出；(2)熱量由線圈或鐵芯的表面?zhèn)鞯阶儔浩饔椭校?3)線圈或鐵芯表面附近的熱油經過對流散熱方式把熱量傳到油箱或散熱器的內表面；(4)油箱或散熱器內表面的熱量經傳導方式散到外表面；(5)最后所有的熱量均以自然對流或強迫對流的方式散到周圍的空氣中。以上熱傳遞過程中，(I)和(4)分別由導線和變壓器殼體材料決定，而可由熱設計者改進并改善其傳熱性能的過程是(2) (3)和(5)，對于(2)和(3)的研究，早在上世紀八十年代，國內外的科研人員已做了大量工作，并得到許多重要結論，但都是以變壓器殼體為計算邊界，且殼體上的邊界條件都是認為給定，對變壓器殼體外的情況，即處在熱路末端的環(huán)節(jié)(5)都不予以考慮。從變壓器傳熱過程的熱路特征看，變壓器整體與變電室內空氣之間的換熱，以及整個變電站的通風換熱，對變壓器的可靠、安全工作都具有非常重要的意義。變壓器運行過程中的發(fā)熱量由變壓器的鐵損與銅損組成。變壓器線圈和鐵芯的熱量以油為介質，通過傳導和對流的方式傳至變壓器表面和散熱器，再與空氣進行熱交換把熱量帶走。當空氣帶走的熱量和變壓器產生的熱量相等吋，就達到了一個動態(tài)平衡，此時室溫與變壓器油溫也將維持不變，這些溫度應控制在變壓器的設計運行指標以內。室內變壓器的降溫主要是利用從地面吸氣ロ進入室內相對溫度較低的冷空氣，吸收變壓器的熱量而溫度升高，密度變小，從屋頂的排氣井排出室外，形成空氣對流，使室溫降低，從而促使變壓器油溫也降低。由于主變室室內負荷在高溫氣候條件下急劇增大，而因主變室本身建筑特性的要求又無法使通風ロ増大太多，單純采用自然通風和機械強制通風均難以解決主變室內通風降溫問題。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種電カ變壓器表面溫度控制裝置，用以解決現有的散熱方式對發(fā)熱體散熱效果差、能耗高的問題。[0006]為實現上述目的，本實用新型的方案是ー種電カ變壓器表面溫度控制裝置，包括用于安裝變壓器的主變室，主變室中，正對變壓器的一端的底部設有進風通道，進風通道的進風ロ處安裝有ー組至少兩個水簾風機，主變室的遠離進風通道的另一端頂部設有出風通道，出風通道的出風ロ處安裝有ー組至少兩個軸流風機，出風通道的至少ー側的外壁上設有電動的百葉窗；所述電カ變壓器表面溫度控制裝置還包括控制裝置；控制裝置包括可編程邏輯控制器和溫度傳感器，所述溫度傳感器安裝在變壓器頂部，可編程邏輯控制器輸入采樣連接溫度傳感器，輸出控制連接所述水簾風機、軸流風機和百葉窗，所述軸流風機和百葉窗聯鎖同步控制；當變壓器表面溫度高于設定上限溫度時，開啟水簾風機和軸流風機，關閉百葉窗；當發(fā)熱體溫度 低于下限溫度時，關閉水簾風機和軸流風機，開啟百葉窗。所述溫度傳感器為K型熱電偶式溫度傳感器。通過以上方案中的水簾風機、軸流風機、進風通道和出風通道的布局及高低溫度時的控制，能夠實現對發(fā)熱體的有效散熱和節(jié)能效果(分情況啟動風機)。本實用新型是ー種以局部散熱為主、整體散熱為輔的散熱方式，不僅實現傳統(tǒng)方法所具有的功能，而且在較高溫度下同樣能夠實現有效的散熱功能及節(jié)能效果。采用水冷風機，降低進入主變壓器室內的空氣溫度；采用引風管道，直接將冷卻后的空氣引至變壓器下端，通過上升的冷空氣流，降低變壓器表面溫度；設計溫度控制系統(tǒng)，保持變壓器表面溫度在要求的范圍內。給出影響主變室溫度的內部結構和外部因素分析。變壓器在戶外，其環(huán)境溫度就是大氣溫度，只與所在地區(qū)的天氣情況有關。而戶內變壓器的環(huán)境溫度就是室溫，變壓器可以說基本上是在ー個相對密閉的容器內，僅通過幾個有限的迸、排氣ロ來實現空氣的進出流動，熱量不能及時被大量帶走，新鮮空氣也就不能及時大量得到補充，而變壓器的熱量又不斷產生，積聚，引起室溫的進ー步升高，從熱力學的角度講，熱量的傳遞溫度與溫差的大小成正比，室溫的升高又促使變壓器油溫的升高。所以主變室的結構相對封閉，使得室內空氣流動性差是室溫高的主要原因。主變室的有效進出風面積太小，使得進入主變室內空氣的流量不足，而且主變室的吸、排氣ロ出于防盜和防小動物的考慮，加裝了防盜網和防小動物網，再加上防小動物網上附著的灰塵對空氣流動的阻礙作用，使得吸、排氣ロ的有效進出風面積進ー步減少，是造成主變室室溫高的直接原因。變壓器在整個主變室內它占的空間大約三分之一，其表面溫度最高(可視為熱源)，室內各點的溫度和距發(fā)熱點的距離有關而且不是線性關系，因此，只有使進入室內的冷空氣盡可能的流經變壓器及其散熱器的表面，才能取得最好的傳熱效果。但實際上，一部分冷空氣在距變壓器較遠的地方流過并直接排出室外，造成熱傳遞效率低，也是主變室室溫高的原因之一。夏季的環(huán)境溫度普遍較高，高空中的熱島效應非常明顯，新鮮冷空氣不能及時補充，利用煙囪效應的溫差作用形成的自然對流就很難滿足降溫的需要。智能溫度控制系統(tǒng)設計。室內變壓器的正常運行與室內溫度密切相關，而影響室內溫度的因素主要有變壓器運行發(fā)熱、進風量、進風溫度、排風溫度等。為了保持室內溫度在設定溫度范圍內，單單依賴常規(guī)設計進行通風散熱滿足不了要求，而且室外環(huán)境溫度對散熱效果也有較大影響，針對該問題，本實用新型專利在上述基于換熱分析的熱優(yōu)化設計基礎上，給出主變室智能溫度控制系統(tǒng)設計，通過對進風量、排風量、進風溫度、排風溫度、風速、變壓器油溫、變壓器運行功率等參數的檢測，設計ー個智能控制系統(tǒng)，實現主變室內溫度的實時控制。控制系統(tǒng)在智能控制器的作用下，通過對實測室溫與設定值的偏差對主變室的通風量進行調節(jié)，保持主變室內溫度穩(wěn)定在設定值上，使變壓器正常運行，避免超溫運行所帯來的壽命損失甚至故障。溫度設定值可通過控制器或監(jiān)控計算機進行設置。該系統(tǒng)能夠有效克服進風溫度、排風溫度、風速、變壓器運行負荷、變壓器油溫等因素對室溫的影響，使得變壓器運行在安全穩(wěn)定的溫度范圍內。

圖I是本實用新型的主變室散熱系統(tǒng)；圖2是控制流程圖；圖3是控制系統(tǒng)電氣原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進ー步詳細的說明。如圖I所示為ー個安裝主變壓器3的主變室，正對主變壓器3的一端的底部設有進風通道2,進風通道2的進風ロ處安裝有ー組2個水簾風機I,主變室的遠離進風通道2另一端頂部設有出風通道5，出風通道5的出風ロ處安裝有ー組3個軸流風機，出風通道5的ー側的外壁上設有電動的百葉窗4。該電カ變壓器表面溫度控制裝置還包括控制裝置，控制裝置包括PLC (可編程邏輯控制器)和溫度傳感器，PLC輸入采樣連接溫度傳感器，輸出控制連接所述水簾風機、軸流風機和百葉窗。溫度傳感器為K型熱電偶式溫度傳感器，安裝在主變壓器3頂部的溫度最高處。具體控制電路如圖3所示，PLC控制KMl、KM2，KMl控制3個軸流風機，KM2控制2個水簾風機；電動百葉窗4與軸流風機聯鎖控制，軸流風機啟動吋，電動百葉窗處于閉合狀態(tài)；軸流風機停止運轉時，百葉窗處于開啟狀態(tài)?？刂屏鞒倘鐖D2所示，當主變壓器3溫度高于設定上限溫度吋，同時開啟水簾風機和軸流風機，關閉百葉窗；當主變壓器3溫度低于下限溫度時，系統(tǒng)不工作，關閉水簾風機和軸流風機，開啟百葉窗。在溫度介于上下限溫度之間時，水簾風機關閉，軸流風機開啟，百葉窗關閉?？刂葡鋬仍O有溫度自動控制和手動控制開關，如果需要手動開啟風機，也可直接通過手動。這樣就可以實現整個主變降溫系統(tǒng)的手動和自動運行。控制參數如下室溫^ 30°C時軸流風機啟動、百葉窗關閉，室溫g 25°C時軸流風機停止、百葉窗打開。鉬金傳感器采集溫度き65°C時水簾風機啟動，采集溫度含600C時軸流風機停止。
權利要求1.一種電カ變壓器表面溫度控制裝置，包括用于安裝變壓器的主變室，其特征在干，主變室中，正對變壓器的一端的底部設有進風通道，進風通道的進風ロ處安裝有一組至少兩個水簾風機，主變室的遠離進風通道的另一端頂部設有出風通道，出風通道的出風ロ處安裝有ー組至少兩個軸流風機，出風通道的至少ー側的外壁上設有電動的百葉窗；所述電力變壓器表面溫度控制裝置還包括控制裝置；控制裝置包括可編程邏輯控制器和溫度傳感器，所述溫度傳感器安裝在變壓器頂部，可編程邏輯控制器輸入采樣連接溫度傳感器，輸出控制連接所述水簾風機、軸流風機和百葉窗，所述軸流風機和百葉窗聯鎖同步控制；當變壓器表面溫度高于設定上限溫度時，開啟水簾風機和軸流風機，關閉百葉窗；當發(fā)熱體溫度低于下限溫度時，關閉水簾風機和軸流風機，開啟百葉窗。
2.根據權利要求I所述的電力變壓器表面溫度控制裝置，其特征在于，所述溫度傳感器為K型熱電偶式溫度傳感器。
專利摘要本實用新型涉及電力變壓器表面溫度控制裝置，主變室的底部設有進風通道，進風通道的進風口處安裝有一組至少兩個水簾風機，主變室的遠離進風通道的另一端頂部設有出風通道，出風通道的出風口處安裝有一組至少兩個軸流風機，出風通道的至少一側的外壁上設有電動的百葉窗；所述通風散熱裝置還包括控制裝置；控制裝置包括可編程邏輯控制器和溫度傳感器，可編程邏輯控制器輸入采樣連接溫度傳感器，輸出控制連接所述水簾風機、軸流風機和百葉窗，所述軸流風機和百葉窗聯鎖同步控制。本實用新型是一種以局部散熱為主、整體散熱為輔的散熱方式，不僅實現傳統(tǒng)方法所具有的功能，而且在較高溫度下同樣能夠實現有效的散熱功能及節(jié)能效果。
文檔編號G05D23/22GK202649848SQ201220010739
公開日2013年1月2日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權日2012年1月11日
發(fā)明者馬建偉, 李一寧, 鄺石, 胡明德, 張博 申請人:河南科技大學