1、本科毕业设计开题报告题 目： 大型电力变压器冷却装置设计 专 题： 院 （系）： 电气与信息工程学院 班 级： 电气 09-12 班 姓 名： 张 磊 学 号： 14 指导教师： 王玉萍 教师职称： 讲 师 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题 目 大型电力变压器冷却装置设计 来源 工程实际1、研究目的和意义在输变电系统中，变压器是实现电能转换的最基本、最重要的设备，对供电可靠性有着重大的影响。变压器在运行中是有损耗的，一种是空载损耗，它与负荷大小无关；另一种是负载损耗，与负载电流的平方成正比。变压器运行中产生的损耗将转化为热量散发出来，使变压器绕组、铁芯和变压器油温上升。变压器的温升影响它的
2、带负载能力，同时会加速变压器绕组和铁芯所采用绝缘材料的老化，影响它的使用寿命。变压器运行中所带负荷随时都在发生变化，这将使变压器的损耗也随之发生变化，从而造成变压器油温的变化；同时不管是天气以及外界温度的变化，也都造成了变压器油温的变化。为了保证变压器安全、稳定、经济的运行，要随时检测变压器油温并由冷却控制装置控制冷却器组运行来控制变压器油温的变化，使油温维持在一个固定的范围内。目前对电力系统中非自冷式的大型变压器冷却设备的控制与保护采用的是机电逻辑方式回路实现的，由于其逻辑电路是由各种接触器、热继电器及保险等器件组成的，所以在其运行过程中存在很多缺陷如：潜油泵及冷却器风机的主回路驱动采用的是
3、接触器，因而机械触点多，电路组成复杂，故障率高，电动机的保护方式是保险外加热继电器，仅能对电动机提供短路及过载（缺相）保护，无法进行故障预测：油温检测采用胀管式电接点温度表，机械触点发令，设定困难，温度测控精度低：控制系统采用继电器逻辑控制，参数设定采用万能转换开关，自动化程度低。主回路、保护电路及控制回路复杂，就决定主变压器在运行中不可靠，显而易见增加了运行维护工作量，因而这种风冷控制系统不利于主变压器运行，给主变压器及电网的安全运行带来很多隐患：随着电网近年来的快速发展，国内无人值守变电站正在不断增多，并且己被认为是中近期发展的方向，考虑到 20MVA 及以上的变压器本身价值较高，损坏后造
4、成的影响较大，因而需对变压器的温度进行远方监视，而传统的风冷控制系统是不能完成的：为了克服这些缺点和不足，保证电网的安全经济稳定运行、保证重要设备的安全及广大用户的可靠用电，对变压器传统风冷控制系统的改进，是非常迫切和必要的。2、国内外发展情况(文献综述)目前国内外变压器的冷却方式主要有四种，即自然油循环自冷散热、自然油循环风冷散热、强迫油循环风冷散热和强迫油循环水冷散热。第一种冷却方式自然油循环自冷散热主要是小型配电变压器采用，不涉及风冷控制问题。第二、三种冷却方式是变电站主变广泛采用的散热方式。第四种冷却方式强迫油循环水冷散热只在个别大型变压器所采用。自然油循环风冷散热方式是利用变压器绕组
5、及铁心发热后，本体内的油形成对流，油流经散热器后，由冷却风扇吹出的风将热量带走，从而达到散热的目的，这种冷却方式主要用于中小型变压器。强迫油循环风冷散热方式通过油泵的作用，使变压器内的油被迫快速循环，在油流经散热器时，由冷却风扇吹出的风将热量带走，这种冷却方式土要用于大中型变压器。电力系统中传统的非自冷式大型变压器冷却设备的控制与保护通常采用的是机电逻辑方式回路实现的，其逻辑电路是由各种接触器、热继电器及保险等器件组成的，基本属于 20 世纪 60 年代的技术水平。由于控制系统是靠机械触点逻辑电路实现，自动化程度低，在电网运行中存在以上几个方面的缺点和不足，如：潜油泵及冷却器风机的主回路驱动采
6、用的是接触器，因而机械触点多，电路组成复杂，故障率高等。对安全运行带来很多隐患，不能适应当今无人值守变电站的需要。针对变压器冷却设备机电控制回路的一些缺点，国内外近年来进行了一系列有意义的研究。主要方法是摒弃传统继电器逻辑处理方式，而使用传感器接收信号，在用单片机系统实现控制，这些装置大多采用无触点固体模块，替代传统控制系统中的交流接触开关、热继电器等电磁元件，具有关断速度快、避免触点烧坏、导致风机停运等特点。油温的检测采用的是集成式半导体温度传感器，替代原来的胀管式温度传感器，其温度测量误差小于 1%。装置采用微处理器进行信号的采集、A / D 转换及处理，具有油温测量与控制、主变压器过负荷
7、启动风机控制、风机电源的自动投切、风冷系统全停跳主变压器三侧、冷却器分时投入。这些装置克服了常规风冷控制系统存在的系统控制回路复杂、可靠性低、风机的保护方式简单并且无法进行故障预测、主变压器油温测量精度低等问题，克服了控制误差大、故障率高、维护工作量大等实际问题。3、研究/设计的目标：完成电力变压器风冷控制装置的硬件电路和软件程序设计，实现变压器、风冷电机的实时工况监测、报警、无人值守通信等功能。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：本系统的结构框图如下图所示本系统首先通过温度传感器对变压器的油面温度进行采集，采集到的模拟信号进入模数转换装置将处理后的模拟信息进行转
8、换，成为可供微处理器进行运算与处理的数字信号量。微处理器通过读取当前的控制状态信息以及相应的温度控制参数设置的基本数据等信息，与经过模数转换装置处理后的变压器温度信息进行相应的控制运算，输出控制结果，并通过输出控制回路给相应的输出设备，即温度显示设备、声音报警设备、远程通讯设备等等。风扇电流先通过电流互感器然后经信号调理电路后进行选通器件选通后传送给模数转换装置，通过这个电流信号来了解风扇的运行状况。另有键盘显示电路来进行人性化设计，通讯电路为人机交互也提供了平台。温度采集A / D风扇电流信号采集STC89C58L C D 显示键盘输入风扇控制电路油流继电器输出信号远程通讯超温报警5、方案的
9、可行性分析：通过单片机自动控制冷却器的各种运行状态并精确检测变压器的油温和冷却器的运行状态。6、该设计的创新之处本设计是以一种单片机为主要控制器件的油循环风冷变压器冷却系统自动控制装置的原理和实现方法。装置以变压器油面温度相结合的控制策略进行冷却器的投切控制，克服了老式继电开关硬接触易产生的粘连、接触不良的缺陷。装置还具有保护、信息显示等功能。本系统以单片机为核心，实现了对变压器油温的实时采集、LCD 显示，并参考油温变化对风机的运行状况进行实时控制。风机侧完善的保护装置为 CPU 提供准确的风机故障信号，提高了系统运行的稳定性，较之传统的冷却装置有比较大的优势。7、设计产品的主要用途和应用领
10、域：设计产品主要用于电力系统中大型电力变压器强迫油风冷自动控制。8、时间进程15 周 准备正式进入设计阶段；68 周 集中完成任务书、进行系统的方案设计；912 周 开始做硬件图以及流程图；1314 周 完成论文初稿；15 周 论文修改定稿；1618 周 完成毕业说明书及其它相关资料；9、参考文献：1 周武仲 电力设备维修诊断与预防性试验M 北京:中国电力出版社， 20082 黄建华，全零三 变电站高压电器设备状态检修的现状及其发展J 电力系统自动化，2001，( 16) : 56-613 Liu P，Malik O P，Chen D S Improved Operation of Diffe
11、rential Protection of Power Transformer for Internal Faults J IEEE Trans On Power Deliver， 1992，( 4) :1912-19194 Kang Y C，Lee B E，Kang S H， et al Transformer Protection Based on the Increment of Flux LinkagesJ IEE Proceedings Generation， 2004，( 4) : 548-5545 张利国 提高电力变压器可靠性的措施J 变压器， 2006，( 10) : 14-1
12、76 刘肖兵，唐春海 谈电力变压器常见故障及诊断技术J 黑龙江科技信息，2010，( 4) : 51-557 李伟，王东萍，李锭 电力变压器的常见故障及排除措施J 河南科技， 2010，( 10) : 35-398 郭亚俊 电力变压器常见故障判断及处理策略J 机电信息， 2010，( 6) : 59-629 Wood R，Shoureshi R，Simoes M G ; et al Optical Sensor for Transformer MonitoringC IEEE International Symposium on Diangnostics for Electric Machines，Power Electronics and Drives， 2003: 142-14510 陈京培，徐永梅 基于AT89S52 单片机的液晶显示控制电路设计J 现代电子技术，2008，( 22) : 22-2511 刘光斌 单片机系统实用抗干扰技术M 北京: 人民邮电出版社， 200512 张志良 单片机原理与控制技术M 北京: 机械工业出版社， 2001指导教师意见:教师签字：年 月 日毕业设计领导小组意见: 组长签字：年 月 日
