耐低温的变压器低频加热装置的制作方法

本发明属于高压设备领域，更具体地说，涉及一种耐低温的变压器低频加热装置。

背景技术：

特高压换流变压器结构复杂、设计制造难度大，其安装工艺要求也更高。目前，国内外可用于变压器安装现场的绝缘干燥方法有真空热油循环法、短路电流法、零序电流法、涡流加热法、蒸汽加热法等。其中，低频加热法(low frequency heating，LFH)以更低的电压对绕组进行短路加热，20世纪80年代后期，ABB等公司开始使用低频电流对变压器进行真空干燥，并研究了低频加热温度对不同厚度绝缘层的干燥效果，认为在热油循环的同时进行低频加热效果更好。

“十三五”期间国家电网公司将要建设覆盖东北三省及蒙东地区的特高压交流环网，这些地区属于大陆性季风型气候，北纬47°以北地区年平均气温大多在0℃以下，我国最北端的漠河地区年平均气温仅为-4.2℃，极端气温曾达到-52.3℃，这使得特高压工程建设过程中将不可避免的面临寒冷低温的气候条件。在低温环境下，当新变压器投运时或旧变压器大修后重新投运时，变压器内油纸绝缘结构及组部件就会面临低温状况的考验，特高压变压器低温投运后变压器本体温度升高，绝缘性能下降，极易造成击穿事故，需给出变压器在高寒地区的特殊要求，以及满足特殊要求所需要的应对措施，对应用于高寒、极寒等低温地区的电力变压器的设计、制造、运维及故障诊断具有重要意义。

目前国内有部分单位和研究机构对变压器低频加热装置进行研究工作，现有技术公开了变压器绝缘烘燥低频加热电源的基本构成，但变压器绝缘烘燥低频加热电源本体耐候性配置方面仍需改进，才能适用于现场恶劣的气候环境。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种耐低温的变压器低频加热装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

设计一种耐低温的变压器低频加热装置，包括依次连接的整流模块、滤波电容、逆变模块、测温单元和控制元件，所述整流模块、滤波电容、逆变模块共同构成低频加热装置本体；还包括分别与所述控制元件连接的加热元件、冷却元件，所述加热元件、冷却元件的输出端分别与低频加热装置本体连接；所述测温单元分别检测整流模块、滤波电容、逆变模块的温度并将温度信息传送至控制元件，所述控制元件显示温度值并发出控制信号，所述加热元件与冷却元件根据控制信号对低频加热装置本体进行加热或冷却。

在上述技术方案中，所述整流模块由三相半控整流晶闸管或全控整流晶闸管组成，其将正弦50Hz交流电压转换为直流电压。

在上述技术方案中，所述逆变模块由三相半控整流晶闸管或全控整流晶闸管组成，其将直流电压转换为低频交流电压。

在上述技术方案中，所述测温单元由接触式测温元件和热电偶温度传感器组成。

在上述技术方案中，所述加热元件是多组金属丝加热元件或平面热管加热元件，分别布置于所述整流模块、滤波电容、逆变模块的周围。

在上述技术方案中，所述冷却元件由多个风扇构成，所述风扇分别布置于整流模块、滤波电容、逆变模块两侧的外壳上。

实施本发明耐低温的变压器低频加热装置，具有以下有益效果：

1、本发明与现有技术的区别在于，通过结合测温单元、加热元件、冷却元件及控制元件对低频加热装置本体进行可控加热和冷却；

2、本发明中加热元件分为多组，固定于整流模块、滤波电容、逆变模块的附近，这样不会破坏低频加热装置本体结构，可分别对整流模块、滤波电容、逆变模块的温度进行灵活调整；

3、本发明中冷却元件分为多组，固定于整流模块、滤波电容、逆变模块两侧的外壳上，不破坏低频加热装置本体结构，可分别对整流模块、滤波电容、逆变模块的温度进行灵活控制，对低频加热装置本体运行没有任何影响，安全可靠；

4、本发明中测温单元不仅可用于测量被加热对象即变压器温升，同时将相应的测量信息传送至控制箱用于显示和温度控制，还可测量变压器低频加热装置本体的整流模块、滤波电容、逆变模块的温度信息，并将相应的检测信息传送至控制元件，保证变压器低频加热装置本体处于正常的工作温度范围内。

5、本发明可以用于高寒甚至极寒的环境下的变压器启动及投运。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明耐低温的变压器低频加热装置的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明耐低温的变压器低频加热装置，包括依次连接的整流模块、滤波电容、逆变模块、测温单元和控制元件，其特征在于，整流模块、滤波电容、逆变模块共同构成低频加热装置本体；还包括分别与控制元件连接的加热元件、冷却元件，加热元件、冷却元件的输出端分别与低频加热装置本体连接；测温单元分别检测整流模块、滤波电容、逆变模块的温度并将温度信息传送至控制元件，控制元件显示温度值并发出控制信号，加热元件与冷却元件根据控制信号对低频加热装置本体进行加热或冷却。

作为本发明实施例的优选方案，整流模块由三相半控整流晶闸管或全控整流晶闸管组成，其将正弦50Hz交流电压转换为直流电压。

作为本发明实施例的优选方案，逆变模块由三相半控整流晶闸管或全控整流晶闸管组成，其将直流电压转换为低频交流电压。

作为本发明实施例的优选方案，测温单元由接触式测温元件和热电偶温度传感器组成，其结构简单且响应快，实现的功能主要有：1)测量被加热对象即变压器温升，同时相应的测量信息传送至控制箱用于显示和温度控制；2)测量变压器低频加热装置本体的整流模块、滤波电容、逆变模块的温度信息，并将相应的检测信息传送至控制元件，保证变压器低频加热装置本体处于正常的工作温度范围内。

作为本发明实施例的优选方案，加热元件是多组金属丝加热元件或平面热管加热元件，分别布置于整流模块、滤波电容、逆变模块的周围。这样可实现快速对相应模块加热，以实现低频加热装置本体在低温环境下正常运行。

作为本发明实施例的优选方案，冷却元件由多个风扇构成，风扇分别布置于整流模块、滤波电容、逆变模块两侧的外壳上。这样可实现快速对相应模块的冷却，同时使热源附近的高温传递至整个低频加热装置本体的空间，避免热源附近的温度过高，损坏相应模块。

本发明的工作原理如下：

在低温(0℃以下)环境下，控制元件向测温单元发出测温信号，测温单元分别检测整流模块、滤波电容、逆变模块的温度并将温度信息传送至控制元件，控制单元将检测温度与预先设定的可保证低频加热装置本体正常的温度(如10℃)进行对比计算，若检测到工作环境温度低于设定正常工作温度，则启动加热元件对低频加热装置本体的整流模块、滤波电容、逆变模块及控制元件进行加热；在高温环境(40℃以上)下，若检测到工作环境温度高于设定正常工作温度(如10℃)，则启动冷却元件对低频加热装置本体的整流模块、滤波电容、逆变模块及控制元件进行降温冷却；当温度达到预先设定的温度时，三相工频交流电源通过变压器获得高压工频交流电源。当电源相位过零时，整流元件开始工作，整流后的电压通过滤波电容后，实现将交流电压转换为直流电压。直流电压输送到逆变模块，逆变模块将所得信号转换为试验需要的低频交流信号，将该信号接入特高压变压器，即可实现对变压器的低频加热。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。