一种缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统的制作方法
【专利摘要】一种缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统，本发明由风速可变的轴流式风机本体(1)、24小时实时在线检测与信号采集处理的状态触发源(2)、以及可编程逻辑控制装置(3)构成。本发明具有缓冲干式电抗器投入、切除时电抗器内部温度骤热、骤冷以至于匝间绝缘变差的功能，具有不影响干式电抗器安全稳定运行、紧凑化、低成本、占地面积较小、缓冲温度骤变效率高的显著优点。
【专利说明】一种缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力用缓冲干式电抗器温度骤变的【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 干式电抗器具有良好的线性度、低噪声、高抗短路能力、易于维护等优点，在维持 电力系统电压稳定、限制短路电流、进行无功补偿等方面有重要作用，目前在电力系统中被 广泛使用。
[0003] 干式电抗器的匝间绝缘状态是影响其安全稳定运行的一个非常重要的因素。据调 查研究，近年来大量干式电抗器频繁被烧毁，其烧毁正是由于匝间绝缘缺陷所引起的匝间 短路，而电抗器投入、切除时电抗器内部温度骤热、骤冷则是导致匝间绝缘损害的最主要原 因。
[0004] 目前电力系统中已经投运的干式电抗器均未装置相关缓冲其温度骤变的设备或 控制系统，从而导致电力系统中该设备频繁被烧毁。而该类型设备的加装将会减缓电抗器 投入或切除暂态过程中温度的骤变，从而保护了其匝间绝缘，避免了绝缘损害等安全隐患， 延长了干式电抗器寿命，对提高电力系统设备安全运行水平具有重要意义。
【发明内容】
[0005] 本发明着重于设计一套能够缓冲干式电抗器投入或切除暂态过程中温度骤变的 自动反馈控制系统，该系统能够实时监测电抗器内部的温度，并通过相关控制装置和缓冲 设备来实现防止温度骤变的功能。本发明从解决实际技术问题的角度出发，通过优化的构 思及精巧的部件连接装置，可实现缓冲干式电抗器温度骤变的安全、低成本、自动反馈控制 功能。
[0006] 本发明的目的在于解决目前电抗器投入或切除暂态过程中内部温度骤热、骤冷， 而易损害匝间绝缘的难题，推动此类型的研究应用向实用化方向更进一步。
[0007] 本发明是通过下列技术方案来实现的。
[0008] -种缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统，本发明特征在于，该系统由 状态触发源、可编程逻辑控制装置、轴流式风机本体依序连接组成； 其中， 该风机本体由分布式风机以及设置在分布式风机底部的支架装置构成，分布式风机固 定在支架装置上；其中分布式风机由壳体，设置在壳体顶部出风口的挡风板，设置在云母片 上部与挡风板连接的自动控制弹簧、装设在云母片内部的大功率电热丝，连接云母片下部 和壳体底部的支撑柱，设置在支撑柱上的电磁调速电动机，装在电磁调速电动机的轴端上 的风叶组成，云母片的底部设有气孔，壳体底部与支架装置留有间隙，分布式风机的壳体底 部设有进气口； 状态触发源由AD转换模块、状态判定模块、信号输出模块以及电源模块构成；电源模 块、干式电抗器自有的CT电流传感器、AD转换模块、状态判定模块、信号输出模块依序连 接， 可编程逻辑控制装置由信号输入模块、PLC可编程模块、功能输出模块依序连接组成； 状态触发源的信号输出模块与可编程逻辑控制装置的信号输入模块连接，可编程逻辑 控制装置的功能输出模块分别与风机的挡风板、大功率电热丝、电磁调速电动机连接。
[0009] 所述的风机本体分布于干式电抗器下1米处，分布式风机的数量为六台，其中每 台风机分别置于由聚流排分割而成的六处包封区域中，并固定于支架装置上。
[0010] 所述的壳体为冷轧铁板材料构成，为圆柱状设计。
[0011] 所述大功率电热丝采用螺旋形设计。
[0012] 该电力用缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统由风速可变的轴流式风 机本体、24小时实时在线检测与信号采集处理的状态触发源、以及可编程逻辑控制装置构 成。该系统的风机本体部分由六台分布式风机及支撑六台分布式风机的支架装置构成，该 六台分布式风机通过紧固装置固定在支架装置上。该风机本体分布于干式电抗器下1米 处，其中每台风机分别置于由聚流排分割而成的六处包封区域之下，并固定于支架装置上。 对于每台风机，均由挡风板、自动控制弹簧、云母片、大功率电热丝、电磁调速电动机、风叶、 壳体组成，其中自动控制弹簧控制了挡风板的开合，大功率电热丝装设在作为绝缘介质的 云母片内部，电热丝的投入可使得吹入电抗器包封内的风为热风。状态触发源由从CT电流 传感器端子上提取的电流状态量、AD转换模块、状态判定模块、信号输出模块以及为电流传 感器供电的电源模块构成。可编程逻辑控制装置由信号输入模块、PLC可编程模块、功能输 出模块构成，其中信号输入模块以状态触发源的输出控制模块输出的信号作为输入信号。
[0013] 本发明的有益效果是： a. 本控制系统置于电抗器1米下，占地空间小，拆装方便，装配简单； b. 本控制系统的运行不影响干式电抗器稳态运行时的状态，且可极大延长电抗器的寿 命； c. 该设备采用PLC可编程逻辑控制方式，可根据实际运行情况调整信号的处理方式； d. 本控制系统中六台风机的分布式布置，更加有利于干式电抗器多层包封的温度控 制。
[0014] 下面结合附图及实例进一步阐述本
【发明内容】
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【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为成套控制系统的整体结构示意图； 图2为每台风机的整体结构示意图； 图3为大功率电热丝横向截面图； 图4.为状态触发源与可编程逻辑控制装置的工作原理流程图。
【具体实施方式】
[0016] 如图1，图2,图3,图4所示，一种缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统， 本发明特征在于，该系统由状态触发源2、可编程逻辑控制装置3、轴流式风机本体1依序连 接； 其中， 该风机本体1由分布式风机4以及设置在分布式风机4底部的支架装置5构成，分布 式风机4固定在支架装置5上；其中分布式风机由壳体12,设置在壳体12顶部出风口的挡 风板6,设置在云母片8上部与挡风板6连接的自动控制弹簧7,装设在云母片8内部的大 功率电热丝9,连接云母片8下部和壳体12底部的支撑柱，设置在支撑柱上的电磁调速电 动机10,装在电磁调速电动机10的轴端上的风叶11组成，云母片的底部设有气孔，壳体12 底部与支架装置5留有间隙，分布式风机4的壳体12底部设有进气口； 状态触发源2由AD转换模块14、状态判定模块15、信号输出模块16以及电源模块17 构成；电源模块17、干式电抗器自有的CT电流传感器连接、AD转换模块14、状态判定模块 15、信号输出模块16依序连接； 可编程逻辑控制装置3由信号输入模块18、PLC可编程模块19、功能输出模块20依序 连接组成； 状态触发源2的信号输出模块16与可编程逻辑控制装置3的信号输入模块18连接， 可编程逻辑控制装置3的功能输出模块20分别与风机的挡风板6、大功率电热丝9、电磁调 速电动机10连接。
[0017] 所述风机本体分布于干式电抗器下1米处，分布式风机4的数量为六台，其中每台 风机分别置于由聚流排分割而成的六处包封区域中，并固定于支架装置5上。
[0018] 所述的壳体12为冷轧铁板材料构成，为圆柱状设计。
[0019] 所述大功率电热丝9采用螺旋形设计。
[0020] 见图1，该图示出了成套控制系统的整体结构示意图。图中CT电流传感器为干 式电抗器自有装置，本自动反馈控制系统首先采集CT的电流状态量，然后经状态触发源2 进行信号处理，并将处理后的信号发送至可编程逻辑控制装置3控制风机本体各部件的运 作。图1同时也示除了风机本体由六台分布式风机4以及支撑六台分布式风机的支架装置 5构成，这六台分布式风机通过紧固装置固定在支架装置上，置于于干式电抗器下1米处。 六台风机的分布式设计更加有利于整个干式电抗器多层包封的温度控制。
[0021] 见图2,该图示出了六台分布式风机中每台风机的整体结构示意图。为了便于每 台风机的布置和高效率运作，将风机设计为柱状结构，挡风板6装设在出风口处，保证了风 机中上次装置运行后多余热风或冷风被中和，并达到所需的足量的出风量；自动控制弹簧 7通过可编程逻辑控制装置3控制了挡风板6的开合，从而自动调节了风机的出风量；云 母片8主要用于电热丝与风机壳体之间绝缘；大功率电热丝9作为风机的电热元件，装设 在作为绝缘介质的云母片8内部，可编程逻辑控制装置3判断并控制电热丝的加热与否；风 叶11装在电磁调速电动机10的轴端上，电磁调速电动机10驱动转子带动风叶11旋转，由 进风口吸入空气，由此形成的离心气流经大功率电热丝9从出风口处吹出所需的热风或冷 风；壳体12为冷轧铁板材料构成，由圆柱体设计，坚固耐用，且可承受较高的温度。
[0022] 见图3,该图示出了风机中大功率电热丝横向截面图，采用螺旋形设计，可使由进 风口吸入的空气加热更加均匀。该大功率电热丝在干式电抗器处于切出的状态时投入运 行，以使得向电抗器包封内吹入热风，缓冲电抗器切出时温度骤冷的现象；而当干式电抗器 处于投入的状态时，该电热丝不工作，使得吹入电抗器包封内的风为冷风，缓冲电抗器投入 时温度骤热的现象。
[0023] 见图4,该图示出了状态触发源与可编程逻辑控制装置的工作原理流程图。该 控制系统的状态触发源2从电抗器本体结构所属的CT电流传感器端子上采集到所需的 电流状态量13,经AD转换模块14把采集到的电流模拟信号转换成数字信号，传送到状 态判定模块15,通过数字信号表示的电流变化量来判断该干式电抗器是否处于暂态过 程以及处于投入或切除何种状态，并将状态判断的结果通过信号输出模块16传送给可 编程逻辑控制装置3进行进一步处理，状态触发源2中电源模块17主要用于为电流传 感器提供电源支持。可编程逻辑控制装置3中的信号输入模块18将从状态触发源2的 信号输出模块16接收到的数字信号交由PLC可编程模块19进行处理，其中PLC可编程 模块19可根据实际生产需要对本身的功能模块重新编程以满足需求，可编程模块19包 括对挡风板6、大功率电热丝9、电磁调速电动机10进行控制的程序编制模块：其中挡风 板程序编制模块控制挡风板6在电磁调速电动机10运行30秒以后通过自动控制弹簧 7控制其开合；大功率电热丝程序编制模块在经可编程逻辑控制装置3判断出干式电抗 器处于切出状态时投入运行，向电抗器包封内吹入热风，以缓冲电抗器切出时温度骤冷 的现象；电磁调速电动机程序编制模块根据可编程逻辑控制装置3输出的数字信号表示 的电流变化量，自动调节电磁调速电动机10,以改变由进风口吸入的空气量，电流变化量 AI与电动机转速τι呈线性关系，可表示为n = a X ΔΙ + b。功能输出模块20将可编程模块19判 断得出控制命令执行，使挡风板6、大功率电热丝9、电磁调速电动机10做出相应的动作。
【权利要求】
1. 一种缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统，其特征在于，该系统由状态触 发源（2)、可编程逻辑控制装置（3)、轴流式风机本体（1)依序连接组成； 其中，该风机本体（1)由分布式风机（4)以及设置在分布式风机（4)底部的支架装置 (5)构成，分布式风机（4)固定在支架装置（5)上；其中分布式风机由壳体（12)，设置在壳 体（12)顶部出风口的挡风板（6)，设置在云母片（8)上部与挡风板（6)连接的自动控制弹 簧（7)，装设在云母片（8)内部的大功率电热丝（9)，连接云母片（8)下部和壳体（12)底部 的支撑柱，设置在支撑柱上的电磁调速电动机（10)，装在电磁调速电动机（10)的轴端上的 风叶（11)组成，云母片（8)的底部设有气孔，壳体（12)底部与支架装置（5)留有间隙，分布 式风机（4)的壳体（12)底部设有进气口； 状态触发源（2)由AD转换模块（14)、状态判定模块（15)、信号输出模块（16)以及电 源模块（17)构成；电源模块（17)、干式电抗器自有的CT电流传感器、AD转换模块（14)、状 态判定模块（15)、信号输出模块（16)依序连接； 可编程逻辑控制装置（3)由信号输入模块（18)、PLC可编程模块（19)、功能输出模块 (20)依序连接组成； 状态触发源（2)的信号输出模块（16)与可编程逻辑控制装置（3)的信号输入模块 (18)连接，可编程逻辑控制装置（3)的功能输出模块（20)分别与风机的挡风板（6)、大功 率电热丝（9)、电磁调速电动机（10)连接。
2. 根据权利要求1所述的一种缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统，其特征 在于，该风机本体分布于干式电抗器下1米处，分布式风机（4)的数量为六台，其中每台风 机分别置于由聚流排分割而成的六处包封区域中，并固定于支架装置（5)上。
3. 根据权利要求1所述的一种缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统，其特征 在于，所述的壳体（12)为冷轧铁板材料构成，为圆柱状设计。
4. 根据权利要求1所述的一种缓冲干式电抗器温度骤变的自动反馈控制系统，其特征 在于，大功率电热丝（9)采用螺旋形设计。
【文档编号】G05B19/05GK104267662SQ201410551876
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】张洁, 谭向宇, 王科, 马仪, 崔志刚, 钱国超, 伍阳阳 申请人:云南电网公司电力科学研究院