一種主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統，包括油流循環系統、變頻制冷系統、主變繞組在線測溫裝置、變壓器油在線測溫裝置、傳感裝置和控制模塊，所述油流循環系統包括變壓器油、主變本體、變頻油泵和蒸發器的變壓器油流程，所述變頻制冷系統包括冷媒介質、變頻制冷壓縮機和蒸發器的冷媒介質流程，所述變壓器油循環流動到蒸發器中與冷媒介質進行熱交換，所述主變繞組在線測溫裝置和變壓器油在線測溫裝置均安裝在主變本體上并電性連接于傳感裝置，所述傳感裝置、變頻油泵和變頻制冷壓縮機電性連接于控制模塊。本實用新型具有安全可靠、運行高效、能耗低、維護工作少等優點，是主變運行的革命性創新。
【專利說明】一種主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統。
【背景技術】
[0002]傳統主變運行的冷卻控制方式主要為強制風冷運行控制和水冷運行控制兩種，自然風冷不存在冷卻控制。水冷控制雖然冷卻運行控制范圍較大、運行經濟、效率也高，但冷卻系統中若發生冷卻水向主變滲漏現象，哪怕是微小滲漏，也將導致嚴重后果。因此，現絕大多數主變的冷卻控制運行都采用強制風冷控制方式，而強制風冷控制系統因空氣熱焓低、溫差小，并受環境溫度的影響，使得主變冷卻效率低，主變運行冷卻控制范圍很小，且采用強制風冷運行方式的主變，存在設備體積龐大、運行和制造成本高、用油量多、維護量大等諸多缺點。
[0003]主變運行中隨著負荷增加，其繞組電流增大，繞組的發熱量也隨之增加，此時主變內的油流對繞組進行冷卻，油流自身被加熱，并通過外接的冷卻控制系統冷卻后再回到主變中冷卻繞組，循環往復，以保證主變安全運行，否則主變將燒毀。在不影響流動情況下，油溫越低對主變運行越有利，但過低的油溫，會使運行成本大幅上升。因此，有必要設計一種將主變繞組與油流溫差智能動態控制在最優平衡點的系統和方法。
實用新型內容
[0004]為了克服現有技術的不足之處，本實用新型的目的在于提供一種安全可靠、運行高效、能耗低、維護工作少且經濟運行的主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是:一種主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統，包括油流循環系統、變頻制冷系統、主變繞組在線測溫裝置、變壓器油在線測溫裝置、傳感裝置和控制模塊，所述油流循環系統包括主變本體、冷油進油閥、熱油出油閥、變頻油泵和蒸發器的變壓器油流程，所述主變本體內盛裝有對繞組進行冷卻的變壓器油，所述變頻制冷系統包括冷媒介質、變頻制冷壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器的冷媒介質流程，所述變壓器油循環流動到蒸發器中與冷媒介質進行熱交換，所述主變繞組在線測溫裝置和變壓器油在線測溫裝置均安裝在主變本體上，所述主變繞組在線測溫裝置和變壓器油在線測溫裝置電性連接于傳感裝置，所述傳感裝置、變頻油泵和變頻制冷壓縮機電性連接于控制模塊。
[0006]進一步的，所述冷油進油閥安裝在主變本體上部的冷油進口處，所述熱油出油閥安裝在主變本體下部的熱油出口處，所述油泵將熱變壓器油從熱油出口輸送至蒸發器的變壓器油流程，所述熱變壓器油被蒸發器的冷媒介質流程中包圍在變壓器油流程周圍的冷媒介質冷卻后，從冷油進口回流到主變本體內。
[0007]進一步的，所述蒸發器的冷媒介質流程出口連接變頻制冷壓縮機的進口，所述變頻制冷壓縮機的出口連接冷凝器的進口，所述冷凝器的出口通過節流閥連接蒸發器的冷媒介質流程進口。[0008]進一步的，所述控制模塊包括信號接收單元、分析運算單元和執行單元。
[0009]進一步的，所述控制模塊為PLC或單片機。
[0010]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:由于采用智能變頻動態控制，冷卻控制范圍大，實現了主變繞組與油流溫差的最優運行方式，大幅減少主變銅損和鐵損，極大改善主變運行狀況，始終保持主變高效環保運行，并更加安全可靠，且能減少設備制造成本和設備體積、減少用油量、延長主變使用壽命以及減少維護等優點，是主變制造和運行方式的革命性創新，與現有主變的制造和運行方式相比，本實用新型有著無法擬比的巨大優勢。
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型實施例的主變繞組浸泡在變壓器油中被冷卻示意圖。
[0013]圖2為本實用新型實施例的變壓器油流冷卻循環示意圖。
[0014]圖3為本實用新型實施例的變頻制冷系統工作示意圖。
[0015]圖4為本實用新型實施例的主變繞組與油流溫差的最優智能控制工作流程示意圖。
[0016]圖5為本實用新型實施例的控制模塊自動控制主變繞組與油流最優溫差運行原理方框示意圖。
[0017]圖中:1_繞組，2-變壓器油，3-主變繞組在線測溫裝置，4-變壓器油在線測溫裝置，5-熱油出油閥，6-變頻油泵，7-變頻油泵出油閥，8-油流進蒸發器的變壓器油流程，9-蒸發器的變壓器油流程，10-油流出蒸發器的變壓器油流程，11-冷油進油閥，12-變頻制冷壓縮機，13-冷凝器進口，14-冷凝器，15-冷卻風機，16-冷凝器出口，17-節流閥，18-蒸發器，19-蒸發器的冷媒介質流程，20-冷媒介質出蒸發器至變頻制冷壓縮機進口的流程，21-主變本體，22-油枕。
【具體實施方式】
[0018]如圖1飛所示，一種主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統，包括油流循環系統、變頻制冷系統、主變繞組在線測溫裝置3、變壓器油在線測溫裝置4、傳感裝置和控制模塊，所述油流循環系統包括主變本體21、冷油進油閥11、熱油出油閥5、變頻油泵6和蒸發器的變壓器油流程9，所述主變本體21內盛裝有對繞組I進行冷卻的變壓器油2，所述變頻制冷系統包括冷媒介質、變頻制冷壓縮機12、冷凝器14、節流閥17和蒸發器的冷媒介質流程19，所述變壓器油2循環流動到蒸發器18中與冷媒介質進行熱交換，所述主變繞組在線測溫裝置3和變壓器油在線測溫裝置4均安裝在主變本體21上，所述主變繞組在線測溫裝置3和變壓器油在線測溫裝置4電性連接于傳感裝置，所述傳感裝置、變頻油泵6和變頻制冷壓縮機12電性連接于控制模塊。
[0019]在本實施例中，所述冷油進油閥11安裝在主變本體21上部的冷油進口處，所述熱油出油閥5安裝在主變本體21下部的熱油出口處，所述變頻油泵6的出口安裝有變頻油泵出油閥7，所述變壓器油2冷卻主變繞組I由于電流作用產生的熱量，主變負荷越高，其繞組I通過的電流也越大，發熱量越大，反之亦然；所述油泵將熱變壓器油2從熱油出口輸送至蒸發器的變壓器油流程9，所述熱變壓器油2被蒸發器的冷媒介質流程19中包圍在變壓器油流程周圍的冷媒介質冷卻后，從冷油進口回流到主變本體內，通過預定流量和溫度的油流來冷卻主變繞組1，使繞組I始終與冷卻油流保持一最優溫差值，實現主變以最佳狀況運行。
[0020]在本實施例中，所述蒸發器的冷媒介質流程19出口連接變頻制冷壓縮機12的進口，所述變頻制冷壓縮機12的出口連接冷凝器14的進口，所述冷凝器14的出口通過節流閥17連接蒸發器的冷媒介質流程19進口，所述冷媒介質可以是SF6等。其中，所述冷凝器14為風冷凝器14，即由冷卻風機15進行強制吹風冷卻，當然冷凝器14還可以是水冷凝器14，由于冷凝器14中是冷媒介質間接換熱，因此萬一冷卻水滲漏也與主變油流無關等。所述蒸發器的變壓器油流程9和冷媒介質流程是兩個互相隔離的介質流程部分，變壓器油流介質在蒸發器18中走變壓器油流程，冷媒介質在蒸發器18中走冷媒介質流程，兩個循環系統相互隔離，變壓器油2和冷媒介質通過蒸發器18中變壓器油流程的側壁(管壁、板壁或殼壁)進行熱傳導。
[0021]在本實施例中，所述蒸發器18為盤管式，即變壓器油流程為盤管式的管程，冷媒介質流程為盤管式的殼程。當然，所述蒸發器18還可以是列管式、板式、夾套式等其中的任何一種:當蒸發器18為列管式時，則變壓器油流程為列管式的管程，冷媒介質流程為列管式的殼程；當蒸發器18為板式時，則變壓器油流程為油流板槽組，冷媒介質流程為冷媒板槽組，所述冷媒板槽組的每個冷媒板槽與油流板槽組的每個油流板槽交錯重疊；當蒸發器18為夾套式時，可以將主變本體21內腔作為變壓器油流程，在主變本體21外殼上焊接夾套作為冷媒介質流程。
[0022]在本實施例中，所述控制模塊可以是PLC、單片機或其它形式的微機處理器，所述控制模塊包括信號接收單元、分析運算單元和執行單元，所述接收單元接收到傳感裝置(溫度傳感器)發來的主變繞組I和主變內變壓器油2各自的溫度信號后，由分析運算單元進行智能實時分析運算并發出控制指令，所述執行單元根據控制指令能在不同的主變負荷段進行自動控制制冷系統的工作、自動控制冷卻油的循環量，以保證主變在不同負荷段內都能與冷卻油流在最優的溫差下運行。
[0023]在本實施例中，該主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統的控制方法，按以下步驟進行:
[0024](I)開啟油流循環系統中的熱油出油閥5、冷油進油閥11、蒸發器的變壓器油流程9和變頻油泵6，此時變壓器油2開始循環流動；
[0025](2)開啟變頻制冷系統中的冷凝器14、節流閥17、蒸發器的冷媒介質流程19和變頻制冷壓縮機12,開始制冷工作；
[0026](3)開啟控制模塊，主變繞組在線測溫裝置3和變壓器油在線測溫裝置4分別實時測量主變繞組I溫度和主變本體21內的油流溫度，傳感裝置將主變繞組在線測溫裝置3和變壓器油在線測溫裝置4傳來的在線溫度數據分別轉變為數字信號，控制模塊根據傳感裝置傳來的兩組數字信號進行智能分析運算，并根據不同負荷段發出不同指令對變頻制冷壓縮機12和變頻油泵6進行智能控制，使得主變繞組I與油流溫度始終保持在最優的溫差狀態下運行。
[0027]在步驟(2)中，所述變頻制冷系統的運行方法如下:開啟變頻制冷壓縮機12，變頻制冷壓縮機12將從蒸發器的冷媒介質流程19出來的低壓冷媒氣體壓縮成高壓高溫冷媒氣體；經變頻制冷壓縮機12壓縮后的高壓高溫冷媒氣體進入冷凝器14中，由冷卻風機15強制吹風冷卻，將高壓高溫冷媒氣體冷凝為高溫冷媒液體；高溫冷媒液體經節流閥17節流減壓降溫后在蒸發器的冷媒介質流程19中大量吸收變壓器油流程內熱變壓器油2的熱量而蒸發成低壓冷媒氣體，低壓冷媒氣體又輸送至變頻制冷壓縮機12中壓縮，以此反復循環。
[0028]在步驟(2)中，從冷凝器14出來的高溫冷媒液體經節流閥17流至蒸發器的冷媒介質流程19，此時由于體積突然擴大而導致部分高溫冷媒液體轉變為低壓冷媒氣體，液體蒸發成氣體的過程中會大量吸熱而使得其它高溫冷媒液體溫度急劇下降，溫度下降后的低溫冷媒液體與蒸發器的變壓器油流程9內流動的熱變壓器油流通過側壁進行熱交換，吸熱后全部蒸發成低壓冷媒氣體，并回至變頻制冷壓縮機12，進行下一輪換熱循環。
[0029]在步驟(3)中，當主變運行負荷大，繞組I溫度升高時，控制模塊自動控制變頻制冷壓縮機12頻率增加，增大出力，同時自動控制變頻油泵6的頻率增加，增大油流循環量；當主變運行負荷減少，繞組I溫度降低時，以上自動控制反之；當繞組I溫度與油流溫度的差值在設定范圍內時，變頻制冷壓縮機12停止工作，變頻油泵6以最低負荷運行(可以是多臺變頻油泵6中僅輪流開一臺并以最低負荷運行)。
[0030]本實用新型實施例中未述部分為現有技術，且以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統，其特征在于:包括油流循環系統、變頻制冷系統、主變繞組在線測溫裝置、變壓器油在線測溫裝置、傳感裝置和控制模塊，所述油流循環系統包括主變本體、冷油進油閥、熱油出油閥、變頻油泵和蒸發器的變壓器油流程，所述主變本體內盛裝有對繞組進行冷卻的變壓器油，所述變頻制冷系統包括冷媒介質、變頻制冷壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器的冷媒介質流程，所述變壓器油循環流動到蒸發器中與冷媒介質進行熱交換，所述主變繞組在線測溫裝置和變壓器油在線測溫裝置均安裝在主變本體上，所述主變繞組在線測溫裝置和變壓器油在線測溫裝置電性連接于傳感裝置，所述傳感裝置、變頻油泵和變頻制冷壓縮機電性連接于控制模塊。
2.根據權利要求1所述的主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統，其特征在于:所述冷油進油閥安裝在主變本體上部的冷油進口處，所述熱油出油閥安裝在主變本體下部的熱油出口處，所述油泵將熱變壓器油從熱油出口輸送至蒸發器的變壓器油流程，所述熱變壓器油被蒸發器的冷媒介質流程中包圍在變壓器油流程周圍的冷媒介質冷卻后，從冷油進口回流到主變本體內。
3.根據權利要求1所述的主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統，其特征在于:所述蒸發器的冷媒介質流程出口連接變頻制冷壓縮機的進口，所述變頻制冷壓縮機的出口連接冷凝器的進口，所述冷凝器的出口通過節流閥連接蒸發器的冷媒介質流程進口。
4.根據權利要求1所述的主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統，其特征在于:所述控制模塊包括信號接收單元、分析運算單元和執行單元。
5.根據權利要求1或4所述的主變繞組與油流溫差的最優智能控制系統，其特征在于:所述控制模塊為PLC或單片機。
【文檔編號】H01F27/12GK203746611SQ201420112324
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】林曉銘, 張孔林, 宋仕江, 周瑋, 施廣宇, 張和斌, 鄭東升, 鄭良根, 連鴻松, 林舒妍, 鄭孝章, 林莉 申請人:國家電網公司, 國網福建省電力有限公司, 國網福建省電力有限公司南平供電公司, 國網福建省電力有限公司邵武市供電公司, 林曉銘, 林舒妍