一种干式变压器的多级冷却装置及方法与流程

1.本发明涉及变压器技术领域，特别涉及一种干式变压器的多级冷却装置及方法。


背景技术：

2.目前干式变压器已广泛用于风电、光伏等新能源领域，使用干变目前大部分按照风冷容量设计，变压器需要在风冷状态长期稳定可靠运行，风冷系统可靠性尤为重要。
3.现有干式变压器风冷控制方式是通过预埋在低压绕组最热处的热敏测温电阻测取温度信号，当绕组温度达设定值时，系统自动启动风机冷却；当绕组温度低至设定值时，系统自动停止风机。
4.目前的风冷控制设计如用于长期风冷变压器上存在一定缺陷：只是依据温度来控制全部风机的启动和关闭，无法识别变压器实际运行状态，也无法对风机运行状态及风机寿命进行监测。
5.近年来随着市场的发展，风电、光伏变压器产品需求逐年上升，此类变压器存在运行环温高、产品单台容量大、变压器外形尺寸受限等特性，相较一般产品对风冷系统要求较高，本专利通过优化风机冷却方法，设计出一种可用于风冷干式变压器的可靠性更高的新型冷却方法及系统。目前国内一些变压器厂家主要从控制单元及冷却风机设计优化方面考虑，来改善变压器风冷能力。专利申请cn112289551a公开了一种干式变压器的冷却方法及系统，通过根据历史冷却信息设置至少两个干式变压器集群的冷却方式，以此智能化的实现多个干式变压器的冷却；但是无法识别变压器实际运行状态，且无法对风机运行状态进行实时监测，不能通过有效手段延长风机寿命。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种干式变压器的多级冷却装置方法，采用多级控制，根据变压器不同运行状态风机可以智能化分级启动，降低变压器空载或者低负载下冷却风机运行时间，减少冷却风机耗电成本，延长冷却风机使用寿命，同时提高冷却系统可靠性，实现冷却系统运行状态远程监控。
7.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
8.一种干式变压器的多级冷却装置，包括在变压器机箱一侧设置的冷却风机组2，还包括在变压器低压侧设置的电流互感器1，在变压器线圈内设置的第一热敏电阻测温探头5以及在冷却风机组2的进风口设置的第二热敏电阻测温探头3；电流互感器1、第一热敏电阻测温探头5及第二热敏电阻测温探头3的信号输出端与变压器一侧设置的带温控的控制系统4信号输入端相连接，带温控的控制系统4信号输出端与智能运维系统6信号输入端双向信号传输。
9.所述电流互感器1采用双绕组电流互感器。
10.所述冷却风机机组2里每个风机均可独立工作，冷却风机机组2每个回路均设置有交流接触器，风机转速可以通过0-10v控制电压调整，并且每个风机均设有风机运行指示器
显示风机运行状态。
11.所述第一热敏电阻测温探头5及第二热敏电阻测温探头3接入带温控的控制系统4，将温度数据实时转化为4-20ma电流数据。
12.所述带温控的控制系统4采用me100系列微机温度监测系统，允许启用和设置每个单独的风机通道，永久存储预先报警和警报的编程设置达到的状态、开、关风机和历史值，串行通信端口rs485全双工ascii通信协议，模拟输出4-20ma，modbus协议，rtu通信。
13.一种干式变压器的多级冷却方法，具体步骤包括：
14.s1在变压器低压侧设置电流互感器1、在变压器线圈内设置第一热敏电阻测温探头5以及在变压器的冷却风机组2的进风口设置第二热敏电阻测温探头3；
15.s2在带温控的控制系统4预设变压器运行时的电流设定值，电流为0空载运行、电流达到设定值1以上负载运行、电流达到设定值2以上负载运行，根据电流互感器1的远传数据，对变压器低压侧电流数据进行比对，识别和控制变压器运行状态，由带温控的温度控制系统4分别控制两组或者两组以上交流接触器吸合动作实现两个或者两个以上风机分级启动：电流为0时单独启动一组冷却风机组m1、电流达到设定值1单独启动冷却风机组m2(m2风量大于m1风量)、电流达到设定值2全部启动冷却风机组m1 m2或者多组冷却风机，电流设定值1和2可根据温升设计情况设置；
16.s3带温控的控制系统4根据第一热敏电阻测温探头5实时监测的数据，对冷却风机组2的转速在额定转速范围内进行调整控制，实测温升小于设计值-10k时降低风机控制电压，使温升值稳定在设计值-10k范围内；带温控的控制系统4将风机转速数据、0-10v电压数据及变压器低压电流、第一热敏电阻测温探头5及第二热敏电阻测温探头3所测温度数据通过rs485接口上传到智能运维系统6；智能运维系统6通过已有风机寿命曲线，根据运行时间及风机进风口温度，得到风机运行寿命损失，将风机寿命及维护信息上传给用户，方便用户实时监测及制定维护计划，实现风冷系统全寿命周期管理。
17.所述s2具体方法为：
18.在带温控的控制系统4预设变压器运行时的电流设定值，并根据电流互感器1的远传数据，对变压器低压侧电流数据进行比对，识别和控制变压器运行状态：
19.1)设置空载运行电流值为0及梯级负载运行电流值为a1，a2，
…an
，且0《a1《a2…
《an；
20.2)从空载运行至梯级负载运行，由带温控的控制系统4根据设定的电流值分别控制冷却风机组2的交流接触器吸合动作，实现多组风机的分级启动。
21.相较于现有技术，本发明具有如下技术效果：
22.(1)冷却风机组2根据变压器运行状态为分级启动，提高风机使用寿命，节能降耗。
23.(2)冷却风机组2转速通过温度数据实时调整，提高风机使用效率，提高系统可靠性。
24.(3)冷却风机组2运行状态上传，可远程实时监控系统运行状态。
25.(4)带温控的控制系统4可接入智能运维系统6，实现全生命周期管理。
26.(5)本发明方案合理，结构简单，容易实现，能充分提高风冷系统利用率达到设计生命周期内免维护效果，延长风机使用寿命。
附图说明
27.图1为本发明的流程示意图。
28.图2为本发明的结构侧视图。
29.图3为本发明的结构主视图。
30.图4为本发明方法原理图。
31.其中：1-电流互感器，2-冷却风机组，3-第二热敏电阻测温探头，4-带温控的控制系统，5-第一热敏电阻测温探头，6-智能运维系统。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
33.参见图2至图4，一种干式变压器的多级冷却装置，包括在变压器机箱一侧设置的冷却风机组2，还包括在变压器低压侧设置的电流互感器1，在变压器线圈内设置的第一热敏电阻测温探头5以及在冷却风机组2的进风口设置的第二热敏电阻测温探头3；电流互感器1、第一热敏电阻测温探头5及第二热敏电阻测温探头3的信号输出端与变压器一侧设置的带温控的控制系统4信号输入端相连接，带温控的控制系统4信号输出端与智能运维系统6信号输入端双向信号传输。
34.所述变压器的电流互感器1采用akh-0.66/sm型双绕组电流互感器，一次测量范围5-6300a，二次两路输出，一路供给电流表测量，另一路dc4-20ma用于远传，与带温控的控制系统4中plc配合使用。
35.所述冷却风机机组2里每个风机均可独立工作，每个回路设置有dc24v交流接触器，风机转速可以通过0-10v控制电压调整，并且每个风机均设有风机运行指示器显示风机运行状态。
36.所述第一热敏电阻测温探头5及第二热敏电阻测温探头3采用pt100，pt100接入带温控的控制系统4，将温度数据实时转化为4-20ma电流数据。
37.所述带温控的控制系统4采用me100系列微机温度监测系统，八个独立的pt100输入，带三根导线四个250伏5a ac(电阻负载)继电器，用于以下功能：预报警状态、报警状态、故障探测状态、带滞后的风扇控制，五个250伏5a ac(电阻负载)继电器，用于以下功能：预报警状态、报警状态、故障探测状态，带滞后的独立风扇控制(me100 v2)，具备可视化预报警和报警状态，高级编程菜单：允许启用、启用和设置每个单独的风机通道，永久存储预先报警和警报的编程设置达到的状态、开、关风机和历史值，串行通信端口rs485全双工ascii通信协议，模拟输出4-20ma，modbus协议——rtu通信。
38.参见图1，一种干式变压器的多级冷却方法，具体步骤包括：
39.s1在变压器低压侧设置的电流互感器1、在变压器线圈内设置第一热敏电阻测温探头5以及在变压器的冷却风机组2的进风口设置第二热敏电阻测温探头3；
40.s2在带温控的控制系统4预设变压器运行时的电流设定值，带温控的控制系统4根据设定值控制交流接触器吸合动作，实现冷却风机组2分级启动；
41.s3带温控的控制系统4根据第一热敏电阻测温探头5实时监测的数据，对冷却风机组2的转速在额定转速范围内进行调整控制，实测温升小于设计值-10k时降低风机控制电压，使温升值稳定在设计值-10k范围内；带温控的控制系统4将风机转速数据、0-10v电压数
据及变压器低压电流、第一热敏电阻测温探头5及第二热敏电阻测温探头3所测温度数据通过rs485接口上传到智能运维系统6；智能运维系统6通过已有风机寿命曲线，根据运行时间及风机进风口温度，得到风机运行寿命损失，将风机寿命及维护信息上传给用户，方便用户实时监测及制定维护计划，实现风冷系统全寿命周期管理。
42.以上给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。