一种大型变压器损耗利用装置
阅读说明：本技术 一种大型变压器损耗利用装置 (Large-scale transformer loss utilization device ) 是由 孙更 孙旖聪 常志刚 王春霖 孙彩虹 孙红凡 陈忠令 王志方 王延平 王俊超 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种大型变压器损耗利用装置,属于电力能源技术领域,包括变压器、与所述变压器相连接的输出结构和监控系统；所述输出结构包括与所述变压器相连接的输出管道,所述输出管道与散热片的管路相连接；所述监控系统包括监测模块、与所述监测模块相连接的传输模块和与所述控制模块相连接的处理模块。本发明变压器和散热片之间形成循环的散热回路,对变压器热量循环利用,热量利用率高,监控系统对变压器和装置的状态进行监控,能够快速识别异常信息,保证设备的安全运行。(The invention provides a loss utilization device for a large transformer, which belongs to the technical field of electric power energy and comprises a transformer, an output structure and a monitoring system, wherein the output structure is connected with the transformer; the output structure comprises an output pipeline connected with the transformer, and the output pipeline is connected with the pipeline of the radiating fin; the monitoring system comprises a monitoring module, a transmission module connected with the monitoring module and a processing module connected with the control module. According to the invention, a circulating heat dissipation loop is formed between the transformer and the heat dissipation sheet, the heat of the transformer is recycled, the heat utilization rate is high, the monitoring system monitors the states of the transformer and the device, abnormal information can be rapidly identified, and the safe operation of equipment is ensured.)
技术领域
本发明涉及电力能源技术领域，具体涉及一种大型变压器损耗利用装置。
背景技术
大型变压器损耗的产生主要是自身工作原理所决定的，变压器的构成主要有一次绕组、二次绕组、铁芯共同构成，其中绕组是由线圈构成，当绕组通电后，在电磁感应的影响下，会产生磁通，而磁通会在铁芯内部流动，这种情况下就会在磁铁先上产生电动势，而电动势又会通过铁芯横截面形成闭合回路，在回路的作用下产生涡流，涡流的产生增加了变压器的耗损。变压器耗损主要包括铁损和铜损，对于一个220KV变电站3台120MVA变压器来说，每小时损失的电量大约相当于22000度。目前变压器铜损和铁损产生的热量都通过变压器散热媒介散发在空气中，没有得到利用，造成资源浪费。
授权公告号为CN 212644744 U的专利公开了一种利用变压器余热供暖的装置，包括变压器，变压器通过油管与热交换器连接并形成闭合回路；热交换器通过水管与水箱连接并形成闭合回路；水箱内设置有温度传感器a，热交换器内设置有温度传感器b，温度传感器a和温度传感器b均通过导线连接控制器。该实用新型一种利用变压器余热供暖的装置，使用油管接通变压器，将变压器中余热引出并在热交换器中与液体水进行热量交换，一方面充分利用了变压器的余热，提供了能量的利用率；同时减少了热量的排放，避免造成热污染，结构简单，有很好的实用价值。但是，该装置不能循环，且不能进行监控。
公开号为CN 107221404 A的专利文献公开了一种电力变压器箱体余热利用装置，包括变压器箱体，所述变压器箱体为中间是中空结构，四周的侧壁是具有一定厚度的四边形变压器箱体，所述变压器箱体的四周侧壁上设置有连接管孔，连接管孔内部设置有连接管，所述连接管在所述变压器箱体内部形成导流通道，所述连接管进水端连接有进水管，所述连接管出水端连接有出水管，所述进水管和所述出水管外围均设置有保温层，所述连接管孔为U型结构，所述变压器箱体侧壁上均匀设置有多个U型结构连接管孔，每两个U型结构连接管孔之间均利用连接管连接在一起。该装置能够将不用的余热进行再利用，但是，不能对装置进行监控，且使用不便。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种大型变压器损耗利用装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种大型变压器损耗利用装置，包括变压器、与所述变压器相连接的输出结构和监控系统；所述输出结构包括与所述变压器相连接的输出管道，所述输出管道与散热片的管路相连接；所述监控系统包括监测模块、与所述监测模块相连接的传输模块和与所述控制模块相连接的处理模块。
进一步的，所述监测模块包括设置在所述变压器的储油柜上的储油柜压力传感器、储油柜温度传感器和超声波液位计、设置在所述输出管道上的管道压力传感器和管道流量计。
进一步的，所述传输模块包括用于接收监测模块所采集的数据的发送单元，及用于将数据传输给处理模块的接收单元。
进一步的，所述处理模块包括与所述接收单元相连接的PC机、与所述PC机相连接的报警器。
进一步的，所述储油柜与输出管道相连接，所述输出管道与所述散热片的下部管路相连接，所述散热片的上部安装回流管道，与所述变压器的器身底部管道接口相连接。
进一步的，所述输出管道和回流管道上均设有保温层和阀门。
变压器是变换电压和传递功率的器件，它是利用电磁互感原理来改变交流电压，从一个电路向另一个电路传递电能。在变换电压和传递功率的过程中，自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗，这些损耗与变压器本身的特性有关，并随着负载的变化而产生非线性的变化，其功率损耗产生的热量通过绝缘油循环冷却，最终散发到空气中，不仅消耗了大量的能量，也造成了空气热污染。目前，本领域的技术人员也对这部分热量进行研究利用。比如，公告号为CN 210801598 U的专利公开了一种地铁变压器余热回收热水器，包括蒸发器和一体式热水器，蒸发器位于变压器室内，一体式热水器位于公共区或设备用房区，一体式热水器中设置有冷凝器、进水口和水咀；蒸发器的输出端通过冷媒管接入冷凝器，再由冷媒管返回蒸发器的输入端；进水口通过入水管接入冷凝器，再由出水管接入水咀；蒸发器中的冷媒吸收热量后变为气态，输送到冷凝器后与进水口输入的冷水进行热交换，从而得到热水由水咀输出。公告号为CN 204760175 U的专利公开了一种电力变压器散热片余热利用装置，包括若干个散热片组，若干个散热片组之间通过大连接管相互串接在一起，散热片组中各个散热片之间通过小连接管串接在一起；散热片组之间通过小连接管、每个散热片内部的空心导流管道和大连接管之间串接成一个通水管道；在第一组散热片组的起始端设置有进水管道、在最后一组散热片组的末端设置有出水管道，在出水管道上设置有水龙头，在进水管道和出水管道外周设置有保温层。使用时，自来水从进水管道流入，运行中的变压器所产生的热量被及时带走，自来水经过导流管道被加热后从出水管道流出，供变电站运维人员使用，达到余热充分利用的效果。这些都是间接利用变压器产生的热量，将较高温的变压器油经过油水换热器与供暖系统的水进行热量交换，在传递过程中仍然具有热量的损失，利用率低，且在利用过程中，没有对变压器及利用装置的状态进行监控，一旦出现问题，无法快速判断故障所在，有可能造成严重的损失。现有技术通常通过水循环散热，如果油管道密封不严后果严重，会造成变压器损坏。本发明通过散热管道直接对外界直接散热，避免了上述缺陷。本发明简单可靠，实用性高。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明包括变压器、与变压器相连接输出结构和监控系统。输出结构通过在变压器的上部（储油柜）引出热能输出管道，管道内有变压器油并与变压器器身相连，在管道上有保温层。输出管道与散热片的下部管路相连，将热能输送到散热片，由于温度高的变压器密度小，所以变压器油自下而上通过散热片起到散发热量的目的。散热片的上部安装回流管道与变压器的器身底部管道接口相连。由于变压器上部温度较高的变压器油流入散热片，下部变压器油温度升高上升至变压器的顶部，散热片的变压器油通过上部安装的回流管道回到变压器的器身底部，形成散热回路。
监控系统包括监测模块、传输模块和处理模块；检测模块通过储油柜压力传感器、储油柜温度传感器和超声波液位计、设置在输出管道上的管道压力传感器和管道流量计，对油温、流速及液面高度进行监控。检测到的数据通过传输模块传输给处理模块。处理模块对数据进行处理分析，当出现异常时，发出信号，能够快速定位和预测，保证了变压器损耗利用装置的安全运行。
本发明可完成控制室或高压室的低温取暖。在变压器器身设置热能输出管道，管道引被至控制室或高压室与并室内安装的散热片相连，在管道上设置自动开闭阀门，每当在冬天或初春、秋末等时节温度较低时，管道油路会自动打开，使散热片运行散热。将热量源源不断输入控制室和高压室，即满足了值班人员及设备的温度的适用性又节省了能源。变压器和散热片之间形成循环的散热回路，对变压器热量循环利用，热量利用率高，监控系统对变压器和装置的状态进行监控，能够快速识别异常信息，保证设备的安全运行。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明输出结构的示意图。
图2是本发明过滤模块的结构示意图。
图3是本发明监控系统的原理图。
各附图标记的含义如下：
1：变压器、2：储油柜、3：输出管道、4：回流管道、5：散热片、6：滤网、7：收纳腔、8：盖子。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-3，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-3所示，本实施例提供一种大型变压器损耗利用装置，包括变压器1、与所述变压器1相连接的输出结构和监控系统；所述输出结构包括与所述变压器1相连接的输出管道3，所述输出管道3与散热片5的管路相连接；所述监控系统包括监测模块、与所述监测模块相连接的传输模块和与所述控制模块相连接的处理模块。
所述监测模块包括设置在所述变压器的储油柜上的储油柜压力传感器、储油柜温度传感器和超声波液位计、设置在所述输出管道上的管道压力传感器和管道流量计。
所述传输模块包括用于接收监测模块所采集的数据的发送单元，及用于将数据传输给处理模块的接收单元。
所述处理模块包括与所述接收单元相连接的PC机、与所述PC机相连接的报警器。
所述储油柜2与输出管道3相连接，所述输出管道3与所述散热片5的下部管路相连接，所述散热片5的上部安装回流管道4，与所述变压器1的器身底部管道接口相连接，形成散热回路。
所述输出管道3和回流管道4上均设有保温层和阀门，该阀门为电磁阀。
在变压器的上部（储油柜）引出热能输出管道，管道内有变压器油并与变压器器身相连，在管道上有保温层。输出管道与散热片的下部管路相连，将热能输送到散热片，由于温度高的变压器密度小，所以变压器油自下而上通过散热片起到散发热量的目的。
散热片的上部安装回流管道与变压器的器身底部管道接口相连。由于变压器上部温度较高的变压器油流入散热片，下部变压器油温度升高上升至变压器的顶部，散热片的变压器油通过上部安装的回流管道回到变压器的器身底部，形成散热回路。
在变压器上下管道处、及控制室或高压室设置两道管道阀门，既可以起到开闭阀门的作用，又可以为散热管道及散热片的检修提供条件。
在控临近制室或高压室处设置管道阀门测温及控制回路，通过电磁阀开闭管道。
实施例2
如图1-3所示，本实施例提供一种大型变压器损耗利用装置，是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中，输出管道3上设有过滤模块；所述过滤模块包括倾斜设置在所述输出管道3内部的过滤网6，和设置在所述输出管道3侧面的收纳腔7，所述收纳腔7的端部设置盖子8。所述过滤网6与所述输出管道3的内壁接触并延伸至所述收纳腔7内。所述过滤网6焊接在输出管道3的内壁上。所述收纳腔7为不规则形，上部一端与输出管道3垂直，通过螺纹连接在输出管道3上，中部倾斜，倾斜角度与所述过滤网6的倾斜角度相同，下部竖直，与所述输出管道3平行。这样设计的目的是，便于快速排出过滤的杂质。盖子8与收纳腔7螺纹连接后，通过螺栓固定。过滤模块设置为多个，过滤网6的网孔大小依次减小，分层次过滤，防止堵塞，保证了变压器油的质量。收纳腔7可拆卸，便于清理杂质。
实施例3
如图1-3所示，本实施例提供一种大型变压器损耗利用装置，是在实施例2的基础上进行的改进，本实施例中，发送单元包括单片机和蓝牙模块Ⅰ，单片机型号为MSP43OF149，蓝牙模块Ⅰ为GC-02，二者通过串口写入指令实现数据通信。首先，单片机通过串口向蓝牙模块Ⅰ写入参数配置命令，配置蓝牙模块Ⅰ的工作模式和工作参数，单片机对采集到的各路数据进行处理以区分不同传感器和液位计、流量计等的数据信息，并进行数据编码。然后，单片机通过串口将处理过的数据发送到发送单元的蓝牙模块Ⅰ中。
接收单元包括蓝牙模块Ⅱ和串口芯片。蓝牙模块Ⅱ为GC-02，串口芯片为MAX232。蓝牙模块Ⅱ通过串口与PLC通信，PLC通过串口软件向蓝牙模块Ⅱ写入参数配置命令，配置蓝牙模块Ⅱ的工作模式和工作参数。当接受单元接收到发送单元的数据时，通过串口传输到PLC上，接收单元的蓝牙模块Ⅱ和发送单元的蓝牙模块Ⅰ配对连接后，进行双向透明串口传输。
蓝牙模块Ⅰ发起配对，蓝牙模块Ⅱ接收配对，在配对过程中，蓝牙模块Ⅰ和蓝牙模块Ⅱ的LED灯都处于不断闪烁的状态，配对完成后，则不再闪烁，保持常亮。
接收单元通过串口与PC机相连接，PC机接收到数据后，对数据进行处理，显示数据的实时曲线，发现异常数据，报警器报警；同时，PC机与采用电磁阀电性连接，报警器一旦报警，立即控制电磁阀关闭。PC机也可通过串口软件对蓝牙模块的工作模式和工作参数进行配置。
实施例4
本实施例提供一种大型变压器损耗利用装置，是在实施例3的基础上进行的改进，采用 MATLAB 作为界面开发软件，采用 MATLAB中 GUIDE 平台上的 pushbutton 控件、axes 控件和 edit 控件等。通过编写 MATLAB 用户界面的程序，完成串口与监控平台的通信功能，通过读串口的模式实时读取并显示当前数据和图像，绘制动态运行曲线并进行故障报警和数据保存。
搭建监控平台主界面、功能选择界面和数据监控界面。各监测监测界面主要有以下功能：打开各参数监控的端口，开始数据采集，可以实时显示当前的储油柜的压力、温度、液位、管道的压力、流量等数据，并可以将数据实时显示在文本显示框中；根据需要查看历史数据，将历史数据和图像显示在界面中；保存当前监控数据，可以将当前接收到数据保存至该路径下的 txt 文档中，以方便以后查看或者读取数据。
利用 MATLAB 搭建用户界面上位机，用以接收和处理无线传输网络发来的运行状态数据。通过编写程序完成对串口的控制，可以实现 GUI 用户界面直接与串口进行实时数据通信，完成动态数据监测的功能要求，在此基础上可以进行运行数据保存、历史数据读取功能，一旦发生故障，能够快速定位和预测，保证了变压器损耗利用装置的安全运行。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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