變壓器呼吸器硅膠干燥裝置及控制方法

變壓器呼吸器硅膠干燥裝置及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種變壓器呼吸器硅膠干燥裝置及控制方法，干燥裝置包括外殼、上導熱管、下導熱管、保溫盒、電熱絲、加熱電路，所述保溫盒、加熱電路位于外殼內，所述電熱絲位于保溫盒內，所述上導熱管的一端與呼吸器硅膠盅的上接口相通，上導熱管的另一端與保溫盒的上部相通，所述下導熱管的一端與呼吸器硅膠盅的下接口相通，所述下導熱管的另一端與保溫盒的下部相通，所述加熱電路包括整流橋D、穩壓電容C、電力場效應管Q1、控制單元8、功率驅動單元9、溫度傳感器10，本發明在變壓器呼吸器運行過程中能對呼吸器里面用于干燥的硅膠進行烘干除濕，則可以避免更換硅膠的工序，既保證變壓器正常運行，又降低運行費用、提高工作效率。
【專利說明】
變壓器呼吸器括膠干燥裝置及控制方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種變壓器，尤其設及一種變壓器呼吸器硅膠干燥裝置及控制方法， 屬于電力設備技術領域。
【背景技術】
[0002] 變電站中變壓器呼吸器是變壓器的一個重要部分，在日常運行維護過程中要保持 呼吸器里面干燥劑能夠具備除濕的功能，經常要對呼吸器里面的用于除濕的硅膠進行更 換，現有的更換過程，需要梓下螺絲取下硅膠忠，梓下油杯，倒出原硅膠，注入新硅膠，最后 還要將硅膠忠和油杯梓回原位，整個過程要持續至少半個小時，而且存在密封效果不好的 情況，油杯和硅膠忠也有被損壞的危險。如果在變壓器呼吸器運行過程中能對呼吸器里面 用于干燥的硅膠進行烘干除濕，則可W避免更換硅膠的工序，既保證變壓器正常運行，又降 低運行費用、提高工作效率。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的在于提供一種變壓器呼吸器硅膠干燥裝置及控制方法，解決現有技 術更換變壓器呼吸器硅膠費時費力，易損壞油杯和硅膠忠，運行工作效率不高的問題。
[0004] 本發明的目的通過W下技術方案予W實現：
[0005] -種變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，包括外殼1、上導熱管2、下導熱管3、保溫盒4、電 熱絲5、加熱電路6，所述保溫盒4、加熱電路6位于外殼1內，所述電熱絲5位于保溫盒4內，所 述上導熱管2的一端與呼吸器硅膠忠7的上接口相通，上導熱管2的另一端與保溫盒4的上部 相通，所述下導熱管3的一端與呼吸器硅膠忠7的下接口相通，所述下導熱管3的另一端與保 溫盒4的下部相通，所述加熱電路6包括整流橋D、穩壓電容C、電力場效應管Q1、控制單元8、 功率驅動單元9、溫度傳感器10,所述溫度傳感器10的探頭置于呼吸器硅膠忠7內，所述整流 橋D的交流輸入端接交流電，整流橋D的直流輸出端的一端接電力場效應管Ql的源極，所述 電力場效應管Ql的漏極接電熱絲5的一端，所述電熱絲5的另一端接整流橋D直流輸出端的 另一端，所述穩壓電容C并聯于整流橋D直流輸出端的兩端，所述溫度傳感器10與控制單元8 連接，將呼吸器硅膠忠7內溫度信號輸入控制單元8，所述控制單元8與功率驅動單元9連接， 控制單元則尋PWM波信號輸送給功率驅動單元9,所述功率驅動單元則尋PWM波信號放大后送 至電力場效應管Ql的柵極。
[0006] -種變壓器呼吸器硅膠干燥裝置的控制方法，包括：
[0007] 將硅膠的烘干溫度上升并保持在12(TC，整個烘干過程分成=個階段，依次分別為 線性加熱階段、曲線烘干階段、保溫階段，線性加熱階段快速升溫，線性加熱階段、曲線烘干 階段的轉折溫度是90°C，線性加熱階段溫度上升至9(TC W后進入曲線烘干階段，曲線烘干 階段烘干溫度緩慢接近于目標溫度，保溫階段將烘干溫度保持在120°C。
[000引本發明的目的還可W通過W下技術措施來進一步實現：
[0009] 前述變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其中電熱絲5為5BNn型7環鶴絞絲電熱絲。
[0010] 前述變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其中整流橋D型號為MDQ200A。
[0011] 前述變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其中溫度傳感器10為DS18B20型數字溫度計。
[0012] 前述變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其中電力場效應管Ql的型號為IRFPS35N5化，功 率驅動單元9為IR21IOMOS陽巧E動忍片。
[0013] 前述變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其中控制單元8為MPS430F149單片機。
[0014] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：變壓器呼吸器運行過程中能對呼吸器里 面用于干燥的硅膠進行烘干除濕，則可W避免更換硅膠的工序，既保證變壓器正常運行，又 降低運行費用、提高工作效率。針對烘干可能存在不均勻的情況，采用除濕干燥控制策略將 硅膠的除濕溫度保持在120攝氏度，除濕效果最佳，采用MPS430F149單片機進行控制，輸出 PWM波，可W有效避免溫度過高或者過低。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明的結構圖；
[0016] 圖2是本發明電路原理圖；
[0017] 圖3是控制單元的MPS430F149單片機電路圖；
[001引圖4是功率驅動單元電路圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0020] 如圖1所示，變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，包括外殼1、上導熱管2、下導熱管3、保溫 盒4、電熱絲5、加熱電路6，所述保溫盒4、加熱電路6位于外殼1內，所述電熱絲5位于保溫盒4 內，所述上導熱管2的一端與呼吸器硅膠忠7的上接口相通，上導熱管2的另一端與保溫盒4 的上部相通，所述下導熱管3的一端與呼吸器硅膠忠7的下接口相通，所述下導熱管3的另一 端與保溫盒4的下部相通，如圖2所示，所述加熱電路6包括整流橋D、穩壓電容C、電力場效應 管Q1、控制單元8、功率驅動單元9、溫度傳感器10,所述溫度傳感器10的探頭置于呼吸器娃 膠忠7內，所述整流橋D的交流輸入端接交流電，整流橋D的直流輸出端的一端接電力場效應 管Ql的源極，所述電力場效應管Ql的漏極接電熱絲5的一端，所述電熱絲5的另一端接整流 橋D直流輸出端的另一端，所述穩壓電容C并聯于整流橋D直流輸出端的兩端，所述溫度傳感 器10與控制單元8連接，將呼吸器硅膠忠7內溫度信號輸入控制單元8,所述控制單元8與功 率驅動單元9連接，控制單元8將Pmi波信號輸送給功率驅動單元9,所述功率驅動單元9將 PWM波信號放大后送至電力場效應管Ql的柵極。
[0021] 所述外殼1為鐵皮外殼，上方鏈接有手提帶，用于人工攜帶。所述上導熱管2、下導 熱管3內有保溫錫紙包裹，外包塑料套管，兩頭接口是由金屬螺旋套和橡皮墊圈組成，與娃 膠忠和便攜式干燥裝置上的對應的螺口配套。連接時，只需將金屬螺旋套對應好螺口梓緊， 就可保證良好的密閉性。其中接上接口的傳熱導管保溫錫紙和塑料套管之間放置著可耐 125°C高溫的溫度傳感器導線，溫度傳感器連接在上接頭傳熱導管的溫度傳感器導線處，溫 差傳感器的探頭可W深入到硅膠忠里面。所述保溫盒4內置于便攜式干燥裝置中，內置有電 熱絲和兩個加熱孔。保溫盒主要作用是保證電熱絲發出的熱量傳導方向絕大部分流向傳熱 導管。
[0022] 如圖3所示，本發明的變壓器呼吸器硅膠干燥裝置的控制單元8為MPS430F149單片 機，電壓2.2V、時鐘頻率IMHz時，活動模式為200iiA;關閉模式時僅為0.1A，且具有5種節能工 作方式。包括基本時鐘模塊、看口狗定時器、帶3個捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時 器、帶7個捕獲/比較寄存器和PWM輸出的16位定時器、2個具有中斷功能的8位并行端口、4個 8位并行端口、模擬比較器、12位A/D轉換器、2個串行通信接口等模塊。
[0023] 電力場效應管Ql的型號為IRFPS35N50L，通過對其柵極的控制，來導通和關閉直流 加熱烘干回路。如圖4所示，功率驅動單元9為IR2110 MOSFET驅動忍片，用來將MPS430單片 機發出的PWM波進行功率放大，驅動IRFPS35N5化功率元件，功率驅動單元9的HIN引腳和SD 弓側分別接MPS430F149中的P4.0和P3.7引腳，所需直流電源均為外部開關電源供電。
[0024] 前述變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其中電熱絲5為5BNn型7環鶴絞絲電熱絲，直接 串聯在整流過后的直流回路中，具有很高的電熱轉換效率。
[0025] 前述變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其中整流橋D型號為MDQ200A。
[00%]前述變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其中溫度傳感器10為DS18B20型數字溫度計，測 量溫度范圍在一55°C到+125°C之間，只要求一個端口即可實現通信，MPS430F149中的P6.1 端口能要求。
[0027]將硅膠的除濕溫度保持在120攝氏度，除濕效果將最佳，采用MPS430F149單片機進 行控制，輸出PWM波，新型加熱算法，可W有效避免避免溫度過高或者過低。
[00%]為了得到理想的烘干除濕過程，保證烘干過程快速并且不會過熱而導致硅膠發生 不可逆反的變化，可將整個烘干過程分成=個過程。第一過程為線性加熱過程，主要為了快 速升溫;第二個過程為曲線烘干過程，讓溫度曲線接近于標準溫度，此時而不升溫過快，可 將曲線近似于3次方程;第=個過程為保溫過程，讓溫度在120°C范圍左右，波動小。可W看 出算出第一過程和第二過程的轉折溫度是重點，在知道起始溫度和最終溫度的條件下需要 求出轉折溫度。
[0029] 運個階段近似為線性加熱過程，可列成關于時間的一次方程，
[0030] T=(T廣To)t/ti+To 0<t《ti
[0031] 其中To為加熱前的初始溫度，Tl為線性加熱的末段溫度。A T為單位時間內加熱裝 置提升的溫度。Ati為第一階段加熱的時間，t功線性加熱到末段溫度時的時刻，t為線性加 熱過過程從起始到末端其中的某個時刻。
[0032] 第二階段近似于y = ax3+b的關于時間的S次方程，可獲得下列方程，
[0033]
[0034]
[0035] T2為第二階段加熱的末段溫度，ti為線性加熱到末段溫度時的時刻，t2為第二階段 加熱到末段溫度時的時刻，a為=次方程系數，b為=次方程常數。
[0036] 因為線性加熱的末端與第二階段加熱的初始段連接，線性加熱末端溫度Tl可W用 于第二階段的表達式中。
[0037] 可W得出，在第二階段的任何一個溫度
[0038] 溫度正比于熱能，對上式兩個階段，進行求導可得功率P:
[0039] P=(T廣ToVti 0<t《ti
[0040]

[0041] 由于烘干裝置將用數字忍片進行控制，需要將模擬量轉化為數字量，AT為從ti到 tn時刻溫度差。N為MPS430發出一個周期內PWM的次數。可W看出當N數值足夠大時，線性烘 干和曲線烘干所用時間相等時，曲線烘干增加的溫度為線性烘干的溫度的1/3,其中Po為連 續加熱巧莖。
[0042]
[0043]
[0044] AT為從tl到tn時刻時間差。
[0045] 從上述的公式推導可W看出，如果是從(TC烘干到12(TC，就是當線性烘干到9(TC 時采用，采用曲線烘干，一直到120°C，然后采用保溫模式。
[0046] 第S階段(保溫模式)采用高頻率的負反饋控制，設置當溫度高于120.8°C時立即 斷開加熱回路，溫度低于120.2°C時立即閉合加熱回路。
[0047] 除上述實施例外，本發明還可W有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形 成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其特征在于，包括外殼（1)、上導熱管（2)、下導熱 管(3)、保溫盒(4)、電熱絲(5)、加熱電路(6)，所述保溫盒(4)、加熱電路(6)位于外殼（1)內， 所述電熱絲(5)位于保溫盒(4)內，所述上導熱管(2)的一端與呼吸器硅膠盅(7)的上接口相 通，上導熱管(2)的另一端與保溫盒(4)的上部相通，所述下導熱管(3)的一端與呼吸器硅膠 盅（7)的下接口相通，所述下導熱管（3)的另一端與保溫盒(4)的下部相通，所述加熱電路 (6)包括整流橋D、穩壓電容C、電力場效應管Q1、控制單元(8)、功率驅動單元(9)、溫度傳感 器（10)，所述溫度傳感器（10)的探頭置于呼吸器硅膠盅(7)內，所述整流橋D的交流輸入端 接交流電，整流橋D的直流輸出端的一端接電力場效應管Q1的源極，所述電力場效應管Q1的 漏極接電熱絲(5)的一端，所述電熱絲(5)的另一端接整流橋D直流輸出端的另一端，所述穩 壓電容C并聯于整流橋D直流輸出端的兩端，所述溫度傳感器(10)與控制單元(8)連接，將呼 吸器硅膠盅(7)內溫度信號輸入控制單元(8)，所述控制單元(8)與功率驅動單元(9)連接， 控制單元⑻將P麗波信號輸送給功率驅動單元(9)，所述功率驅動單元(9)將P麗波信號放 大后送至電力場效應管Q1的柵極。2. 如權利要求1所述的變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其特征在于，所述電熱絲（5)為5BN 門型7環鎢絞絲電熱絲。3. 如權利要求1所述的變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其特征在于，所述整流橋D型號為 MDQ200A。4. 如權利要求1所述的變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其特征在于，所述溫度傳感器（10) 為DS18B20型數字溫度計。5. 如權利要求1所述的變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其特征在于，所述電力場效應管Q1 的型號為IRFPS35N50L，功率驅動單元(9)為IR2110M0SFET驅動芯片。6. 如權利要求1所述的變壓器呼吸器硅膠干燥裝置，其特征在于，所述控制單元(8)為 MPS430F149 單片機。7. -種如權利要求1所述的變壓器呼吸器硅膠干燥裝置的控制方法，其特征在于，包 括： 將硅膠的烘干溫度上升并保持在120Γ，整個烘干過程分成三個階段，依次分別為線性 加熱階段、曲線烘干階段、保溫階段，線性加熱階段快速升溫，線性加熱階段、曲線烘干階段 的轉折溫度是90°C，線性加熱階段溫度上升至90°C以后進入曲線烘干階段，曲線烘干階段 烘干溫度緩慢接近于目標溫度，保溫階段將烘干溫度保持在120°C。
【文檔編號】G05D23/30GK105938755SQ201610383550
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】包磊, 趙偉, 錢朝春, 陸琳, 吳含青, 陳培中, 袁琪緯, 華東, 卞飛舟, 錢健斌, 王志軍, 李哲踐
【申請人】國網江蘇省電力公司鎮江供電公司