变压器充氮保护自动控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及变电检修技术领域，尤其涉及一种变压器充氮保护自动控制装置。


背景技术：

2.变压器器身充氮保护是在变压器大修工作中，对变压器进行排油检修后的一种保护器身不受外界潮湿空气侵入的措施，变压器排油过程中绝缘油油位逐渐下降，内部器身慢慢露出油面直到绝缘油全部排出、变压器器身全部暴露在空气中，为了防止器身油质绝缘材料受潮老化，通过对变压器内部充入纯度99.99%的高纯氮气，使变压器内部气压维持在0.01-0.03mpa之间，为器身提供一个隔绝空气的微正压氮气环境，以达到变压器器身防止受潮、氧化的保护措施。
3.现有变压器大修充氮保护措施的方法为：用封堵板密封变压器附件拆除后的遗留孔洞，试漏合格后，向变压器油箱注入氮气，当气压到达0.01-0.03mpa之间（一般操作到达0.02mpa）时停止充入，充氮结束后，需保持油箱内部氮气压力在0.01-0.03mpa范围内，通常是人工监视氮气压力，在压力不足及时补充氮气，或者，当处于环境干燥地区时，试漏合格后进行充氮保存后不再监测气压。由于变压器的气体密封难以达到完全密封的要求，因此在隔天检查氮气压力时，经常会出现氮气压力低于标准值的情况，即器身内部混入了空气，再加上昼夜温差的影响，混入的空气携带大量水分，极易造成器身主绝缘受潮；人工通宵值守不停观察和维护，会对检修人员带来极大工作负担，同时存在由于检修人员精神不集中造成机械伤害的安全隐患。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种变压器充氮保护自动控制装置，适用于变压器大修间断过程中的充氮保护措施工作，用于高效准确地将变压器器身内的氮气压力维持在标准区间内。
5.一种变压器充氮保护自动控制装置，包括充氮气路、氮气压力监测单元和充氮自控主机，所述充氮气路的一末端通过连接法兰安装在变压器本体的注氮口，所述充氮气路的另一末端连接氮气瓶，所述氮气压力监测单元、所述充氮自控主机安装在所述充氮气路上，所述氮气瓶中的氮气的流经顺序为先经所述充氮自控主机、再经所述氮气压力监测单元后到达所述变压器本体，其中：
6.所述氮气压力监测单元包括用于实时采集变压器内部氮气压力数据的电接点式压力表、无线发射模组及监测单元电源模块，所述电接点式压力表、所述无线发射模组、所述监测单元电源模块相互电性连接，所述电接点式压力表、所述连接法兰、所述充氮气路通过第一三通接头连通；
7.较优地，所述充氮自控主机包括电磁阀、plc数据处理单元、无线接收模组及主机电源模块，所述电磁阀安装在所述充氮管路上，所述plc数据处理单元与所述无线接收模
组、所述主机电源模块以及所述电磁阀之间电性连接。
8.所述电接点式压力表内部包括用于输出高位信号的高位信号节点和用于输出低位信号的低位信号节点；
9.所述无线发射模组包括第一发射器sn1和第二发射器sn2，所述第一发射器sn1与所述低位信号节点相连接，所述第二发射器sn2与所述高位信号节点相连接；
10.所述无线接收模组包括第一接收器fn1和第二接收器fn2，所述第一接收器fn1与所述第一发射器sn1互为配套设备，所述第二接收器fn2与所述第二发射器sn2互为配套设备，所述第一接收器fn1和所述第二接收器fn2均与所述plc数据处理单元相连接；
11.所述低位信号节点接通时，所述第一发射器sn1、所述电接点式压力表的低位信号节点、所述监测单元电源模块形成回路，所述第一发射器sn1的输出信号由所述第一接收器fn1接收；
12.所述高位信号节点接通时，所述第二发射器sn2、所述电接点式压力表的高位信号节点、所述监测单元电源模块形成回路，所述第二发射器sn2的输出信号由所述第二接收器fn2接收。
13.较优地，所述充氮自控主机与所述氮气瓶之间的所述充氮气路上设置氮气减压阀，所述氮气瓶的氮气出口端连接氮气瓶压力表，所述充氮气路、所述氮气瓶、所述氮气瓶压力表通过第二三通接头连通。
14.较优地，所述连接法兰为标准连接法兰，所述充氮气路为软管，所述第一三通接头、所述第二三通接头均为4分三通接头，所述软管与4分三通接头之间通过4/6分接头连接。
15.较优地，所述主机电源模块、所述监测单元电源模块均为直流电源装置。
16.较优地，所述直流电源装置为电池组。
17.较优地，所述氮气压力监测单元集成在一种铝合金箱体内；所述连接法兰安装在所述氮气压力监测单元的箱体底部；所述充氮自控主机集成在一种铝合金箱体内。
18.较优地，所述充氮自控主机的箱体两侧各安装有折叠收放把手；所述充氮自控主机的箱体底部安装有4只自锁万向轮，4只所述自锁万向轮基于所述充氮自控主机的箱体底部中心均匀、对称设置。
19.较优地，所述充氮自控主机的箱体表面设置控制面板，所述控制面板与所述plc数据处理单元之间电性连接，所述控制面板上设置按键。
20.较优地，所述电接点式压力表的示数表盘安装在所述氮气压力监测单元的箱体外壳上。
21.由上述技术方案可知，本实用新型实施例提供的变压器充氮保护自动控制装置，由充氮气路、氮气压力监测单元和充氮自控主机组成，充氮气路的一末端通过连接法兰安装在变压器本体的注氮口，充氮气路的另一末端连接氮气瓶，氮气压力监测单元、充氮自控主机安装在充氮气路上，氮气瓶中的氮气的流经顺序为先经充氮自控主机、再经氮气压力监测单元后到达变压器本体，氮气压力监测单元将电接点式压力表的输出气压信号通过无线发射模组发送给充氮自控主机，充氮自控主机的无线接收模组接收气压信号，充氮自控主机的plc数据处理单元根据气压信号进行分析，并生成用于控制电磁阀开启或关闭的指令，进而达到启动充氮操作或停止充氮操作的目的，实现对变压器内部氮气气压的自动控
制，高效准确地将变压器器身内的氮气压力维持在标准区间内。
附图说明
22.图1为变压器充氮保护自动控制装置的结构组成图。
23.图2为变压器充氮保护自动控制装置中氮气压力监测单元的结构示意图。
24.图3为变压器充氮保护自动控制装置的电气接线示意图。
25.图中：充氮气路1、氮气压力监测单元2、充氮自控主机3、变压器本体4、氮气瓶5、连接法兰11、第一三通接头12、氮气减压阀13、氮气瓶压力表14、第二三通接头15、电接点式压力表21、无线发射模组22、监测单元电源模块23、电磁阀31、plc数据处理单元32、无线接收模组33、主机电源模块34、控制面板35、自锁万向轮36、折叠收放把手37、注氮口41。
具体实施方式
26.以下结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
27.本实用新型适用于变电站110kv及以上变压器大修间断过程中实施的充氮保护措施的工作，用于将变压器本体内部氮气压力准确维持在标准区间（0.01-0.03mpa）范围内。通过建立由电磁阀控制开断的充氮气路、以及电磁阀控制信号的逻辑控制，实现氮气压力实时监测控制。
28.如图1-3所示，本实用新型提供的变压器充氮保护自动控制装置，包括充氮气路1、氮气压力监测单元2和充氮自控主机3，充氮气路1的一末端通过连接法兰11安装在变压器本体4的注氮口41，充氮气路1的另一末端连接氮气瓶5，氮气压力监测单元2、充氮自控主机3安装在充氮气路1上，氮气瓶5中的氮气的流经顺序为先经充氮自控主机3、再经氮气压力监测单元2后到达变压器本体5，其中：
29.氮气压力监测单元2集成在一种铝合金箱体内，包括用于实时采集变压器内部氮气压力数据的电接点式压力表21、无线发射模组22及监测单元电源模块23，电接点式压力表21、无线发射模组22、监测单元电源模块23相互电性连接，电接点式压力表21、连接法兰21、充氮气路1通过第一三通接头12连通；连接法兰11安装在氮气压力监测单元2的箱体底部，电接点式压力表21的示数表盘安装在氮气压力监测单元2的箱体外壳上。
30.充氮自控主机3集成在一种铝合金箱体内，包括电磁阀31、plc数据处理单元32、无线接收模组33及主机电源模块34，电磁阀31安装在充氮管路1上，plc数据处理单元32与无线接收模组33、主机电源模块34以及电磁阀31之间电性连接。
31.电接点式压力表21内部包括用于输出高位信号的低位信号节点
②
和用于输出低位信号的高位信号节点
③
；无线发射模组22包括第一发射器sn1和第二发射器sn2，第一发射器sn1与低位信号节点
②
相连接，第二发射器sn2与高位信号节点
③
相连接；无线接收模组33包括第一接收器fn1和第二接收器fn2，第一接收器fn1与第一发射器sn1互为配套设备，第二接收器fn2与第二发射器sn2互为配套设备，第一接收器fn1和第二接收器fn2均与plc数据处理单元相连接；
32.电接点式压力表21内预置高位限值（上限）和低位限值（下限），如图3所示，当电接点式压力表21的气压数据低于低位限值时，公共端
①
的开关连接到接线端
②
，第一发射器
sn1、电接点式压力表的低位信号节点
②
、监测单元电源模块23形成回路，第一发射器sn1输出信号并由第一接收器fn1接收；当电接点式压力表21的气压数据高于高位限值时，公共端
①
的开关连接到接线端
③
，第二发射器sn2、电接点式压力表的高位信号节点
③
、监测单元电源模块23形成回路，第二发射器sn2输出信号并由第二接收器fn2接收。电接点式压力表21的高位限值和低位限值可参考标准区间（0.01-0.03mpa），将高位限值设置为0.03mpa，将低位限值设置为0.01 mpa。
33.第一接收器fn1、第二接收器fn2接收的信号均输入至充氮自控主机3的plc数据处理单元32，plc数据处理单元32用于分析第一接收器fn1、第二接收器fn2输入的信号，并生成用于控制电磁阀开启或关闭的指令，进而达到启动充氮操作或停止充氮操作的目的。
34.充氮自控主机3与氮气瓶5之间的充氮气路1上设置氮气减压阀13，氮气瓶5的氮气出口端连接氮气瓶压力表14，充氮气路1、氮气瓶5、氮气瓶压力表14通过第二三通接头15连通；充氮自控主机3的箱体两侧各安装有折叠收放把手37；充氮自控主机3的箱体底部安装有4只自锁万向轮36，4只自锁万向轮基于充氮自控主机3的箱体底部中心均匀、对称设置如图3所示，当箱体底部为方形时，4只自锁万向轮36可设置在四角位置；配置自锁万向轮36和折叠收放把手37，使装置整体更便于携带和使用。
35.充氮自控主机3的箱体表面设置控制面板35，控制面板35与plc数据处理单元32之间电性连接，控制面板35上设置按键。
36.上述装置中，连接法兰11采用标准连接法兰，充氮气路1采用软管，第一三通接头12、第二三通接头15均为4分三通接头，软管与4分三通接头之间通过4/6分接头连接；主机电源模块34、监测单元电源模块23均为直流电源装置，具体为一种dc24v聚合物锂离子电池组，也可以是直流电源适配器。电接点式压力表21为一种磁助式电接点压力表。
37.通过上述结构和连接方式，变压器充氮保护自动控制装置可实现变压器大修间断过程中实施的充氮保护措施的工作中的氮气充入与监测维护工作，具体工作方式为：
38.氮气压力监测单元2中，通过监测单元电源模块23供电，电接点式压力表21实时测量变压器本体内部氮气压力，当测量结果低于低位限值时，接通公共端
①
和低位信号节点
②
，无线发射模组22中的第一发射器sn1发射氮气压力信号并由第一接收器fn1接收；当测量结果高于高位限值时，接通公共端
①
和低位信号节点
③
，无线发射模组22中的第二发射器sn2发射氮气压力信号并由第二接收器fn2接收；
39.充氮自控主机3中，通过主机电源模块34供电，当无线接收模组33的第一接收器fn1接收到氮气压力信号时，plc数据处理单元32根据氮气压力信号的数据进行进准运算，生成电磁阀开启指令；当无线接收模组33的第二接收器fn2接收到氮气压力信号时，plc数据处理单元32根据氮气压力信号的数据进行进准运算，生成电磁阀关闭指令；进而，电磁阀31执行plc数据处理单元32的指令，执行电磁阀开启指令实施充氮，或者执行电磁阀关闭指令停止充氮。
40.另外，plc数据处理单元32还可以根据预设的报警阈值进行进一步判断，当前氮气压力数据低至报警阈值时，启动声光报警模块，提示工作人员查看。
41.氮气压力监测单元2和充氮自控主机3之间的数据交互主要是通过无线传输单元（频率433mhz）搭配dc24v聚合物锂离子电池组的组合，氮气压力监测单元2和充氮自控主机3各配有发射器、信号接收器，起到准确的无线信号传输作用。
42.通过图1-图3所示的变压器充氮保护自动控制装置，能够实现充氮保护措施实施过程中，将变压器本体内部的氮气压力准确维持在规程规定的0.01mpa-0.03mpa范围内，提升变压器器身充氮保护实施效果；同时，通过将充氮和维持气压的工作自动化、智能化，代替了人工操作，无需人工通宵值守监测氮气压力、进行补充氮气操作的作业压力，可避免出现人员精神不集中带来的人身安全隐患。
43.本实用新型通过智能化控制技术极大解放检修作业的人员劳动力成本，为设备运检提质增效起到推动作用，装置整体设计兼具体积小巧、携带轻便、安装牢固、拆卸便利等有利于现场人员操作的人性化特点，构成电信号的dc24v聚合物锂离子电池组可以反复充电使用，起到很好的节能减排效果。
44.以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。