本实用新型专利技术涉及一种基于电磁感应的变压器油辅助加热装置。包括加热单元和控制该加热单元工作的控制单元，其特点是：所述加热单元包括加热油管(3)，在该加热油管(3)外覆盖有保温层(2)，在该保温层(2)外缠绕有电磁线圈(1)，该电磁线圈(1)与谐振电容(4)串联作为等效负载，并且在该加热油管(3)的进油口和出油口处分别安装有温度传感器；所述控制单元包括与前述所有温度传感器连接的控制器，还包括380V工频交流电源。本实用新型专利技术所研制的装置加热效率高、升温速率快、加热效果均匀、温度控制准确；可以有效适应各种环境温度条件并最大程度的保证油品质量，保证变压器可靠稳定运行。
【技术实现步骤摘要】
基于电磁感应的变压器油辅助加热装置
本技术涉及一种基于电磁感应的变压器油辅助加热装置。
技术介绍
电力系统中交流或换流变压器在新安装或大修时需要对绝缘油进行过滤，通过对油品进行加热以促进油中水分的蒸发和气体的析出，除去油中的水分和杂质，提高油的耐电强度，保护油中的纸绝缘。变压器油的加热温度一般为55-60℃，当前电力系统中常见的变压器油辅助加热方案主要分为电阻内热式、电阻外热式、短路加热法三种。电阻内热式是在充油的加热罐或管道内直接使用电阻丝进行加热的方法。该方法热源与变压器油直接接触，加热效率高。但热源为点热源或线热源，会出现局部温升过高的情况。因此该方法加热效果不均匀，难以进行精确的温度控制，变压器油会出现局部过热的情况。电阻外热式即热源不与变压器油直接接触，通过电阻丝加热中间介质，再由中间介质经由管壁向变压器油传热来实现加热的方法。该方法可以实现均匀加热，但热源与油不直接接触，因此加热效率低。短路加热法是将变压器低压侧短路，另一侧施加工频或低频交流电，通过绕组发热对变压器油进行加热的方法。该方法没有完善的温度和功率控制系统，且短路操作危险性大。综上，亟需需要一种变压器油辅助加热装置，以提高滤油工作效率，保证油品质量，这对电力系统用电设备向绿色化、节约化发展具有十分重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种加热效率高、升温速率快、加热效果均匀、温度控制准确的基于电磁感应的变压器油辅助加热装置。一种基于电磁感应的变压器油辅助加热装置，包括加热单元和控制该加热单元工作的控制单元，其特别之处在于：所述加热单元包括加热油管，在该加热油管外覆盖有保温层，在该保温层外缠绕有电磁线圈，该电磁线圈与谐振电容串联作为等效负载，并且在该加热油管的进油口和出油口处分别安装有温度传感器；所述控制单元包括与前述所有温度传感器连接的控制器，还包括380V工频交流电源，该380V工频交流电源依次通过三相桥式不可控整流电路、单相全桥逆变电路与前述的等效负载连接，从而将380V工频交流电整流后再逆变得到高频交流方波电压通入等效负载中；其中前述的控制器还分别与电压传感器和电流传感器连接，该电压传感器并联在前述的谐振电容两端而该电流传感器与前述电磁线圈串联；其中该控制器通过隔离电路与单相全桥逆变电路连接从而输出PWM波信号控制该单相全桥逆变电路工作，还包括相敏检波电路，该相敏检波电路分别与该电流传感器和前述的控制器连接，从而能自动跟踪谐振频率并且能通过控制器调节单相全桥逆变电路输出高频交流电的频率以使谐振电容和电磁线圈工作在谐振状态。其中电压传感器和电流传感器的输出端分别与保护电路的信号采集端连接，该保护电路的保护信号输出端与所述控制器连接。其中控制器通过光纤接收器和光纤与工控机连接，从而获取工控机发送的变压器油期望温度值，并且由控制器将变压器油实际温度值与电磁线圈的电压电流值信号发送给工控机。其中加热油管采用铸铁材料，保温层采用玻璃棉。其中加热油管由四段油管串联而成，每一段油管长1m，外径为0.06m，内径为0.0568m，被电磁线圈包裹的长度为0.8m，电磁线圈采用直径为2.5mm的铜导线单层密绕而成，每段加热油管电磁线圈为320匝。其中加热油管电磁线圈的等效电感量为2mH，与电磁线圈串联的谐振电容为2uF，从而获得固有谐振频率为2.5kHz的等效负载。其中单相全桥逆变电路的两个桥臂各产生一路极性相反、相位相差90度占空比为50％的方波电压。其中控制器采用DSP控制器。本技术所研制的装置加热效率高、升温速率快、加热效果均匀、温度控制准确；可以有效适应各种环境温度条件并最大程度的保证油品质量，保证变压器可靠稳定运行。本技术装置利用电磁感应原理，使加热油管产生感应电流，管壁发热实现对油品均匀加热的目的。由于管壁和变压器油直接接触，因此热阻很低，加热效率高。另外，缠绕在加热油管表面的电磁线圈本身并不发热，而且是采用绝缘材料和高温电缆制造，所以不存在电阻丝在高温状态下氧化而缩短使用寿命的问题。本技术设计了电磁感应辅助加热装置的加热管路，确定了不同流速和入口油温下的最大加热功率。特别的，由于温度的变化导致电磁线圈的电气参数发生变化，辅助加热装置会偏离谐振点工作，本技术装置采用相敏检波原理自动追踪谐振点，使加热装置始终工作在谐振点附近，从而提供最大的输出功率。附图说明图1是变压器油辅助加热装置整体框图；图2是一段加热油管3示意图；图3是变压器油最高温度随入口流速的变化关系图，其中入口温度：0℃，加热功率：15000W/m2；图4为相敏检波电路原理图；图5为相敏检波自动追踪谐振点流程图。具体实施方式本技术提供了一种基于电磁感应的变压器油辅助加热装置，包括加热单元和控制该加热单元工作的控制单元，所述加热单元包括加热油管3，在该加热油管3外覆盖有保温层2，在该保温层2外缠绕有电磁线圈1，该电磁线圈1与谐振电容4串联作为等效负载，并且在该加热油管3的进油口和出油口处分别安装有温度传感器；所述控制单元包括与前述所有温度传感器连接的控制器，还包括380V工频交流电源，该380V工频交流电源依次通过三相桥式不可控整流电路、单相全桥逆变电路与前述的等效负载连接，从而将380V工频交流电整流后再逆变得到高频交流方波电压通入等效负载中；其中前述的控制器还分别与电压传感器和电流传感器连接，该电压传感器并联在前述的谐振电容4两端而该电流传感器与前述电磁线圈1串联；其中该控制器通过隔离电路与单相全桥逆变电路连接从而输出PWM波信号控制该单相全桥逆变电路工作，还包括相敏检波电路，该相敏检波电路分别与该电流传感器和前述的控制器连接，从而能自动跟踪谐振频率并且能通过控制器调节单相全桥逆变电路输出高频交流电的频率以使谐振电容4和电磁线圈1工作在谐振状态。其中电压传感器和电流传感器的输出端分别与保护电路的信号采集端连接，该保护电路的保护信号输出端与所述控制器连接。控制器通过光纤接收器和光纤与工控机连接，从而获取工控机发送的变压器油期望温度值，并且由控制器将变压器油实际温度值与电磁线圈1的电压电流值信号发送给工控机。加热油管3采用铸铁材料，保温层2采用玻璃棉。加热油管3由四段油管串联而成，每一段油管长1m，外径为0.06m，内径为0.0568m，被电磁线圈1包裹的长度为0.8m，电磁线圈1采用直径为2.5mm的铜导线单层密绕而成，每段加热油管3电磁线圈1为320匝。加热油管3电磁线圈1的等效电感量为2mH，与电磁线圈1串联的谐振电容4为2uF，从而获得固有谐振频率为2.5kHz的等效负载。另外单相全桥逆变电路的两个桥臂各产生一路极性相反、相位相差90度占空比为50％的方波电压。控制器采用DSP控制器。上述基于电磁感应的变压器油辅助加热装置控制方法，包括如下步骤：(1)控制器接收工控机给定的变压器油加热期望温度值tH；(2)安装在加热油管3进油口以及出油口处的温度传本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于电磁感应的变压器油辅助加热装置，包括加热单元和控制该加热单元工作的控制单元，其特征在于：所述加热单元包括加热油管(3)，在该加热油管(3)外覆盖有保温层(2)，在该保温层(2)外缠绕有电磁线圈(1)，该电磁线圈(1)与谐振电容(4)串联作为等效负载，并且在该加热油管(3)的进油口和出油口处分别安装有温度传感器；所述控制单元包括与前述所有温度传感器连接的控制器，还包括380V工频交流电源，该380V工频交流电源依次通过三相桥式不可控整流电路、单相全桥逆变电路与前述的等效负载连接，从而将380V工频交流电整流后再逆变得到高频交流方波电压通入等效负载中；其中前述的控制器还分别与电压传感器和电流传感器连接，该电压传感器并联在前述的谐振电容(4)两端而该电流传感器与前述电磁线圈(1)串联；其中该控制器通过隔离电路与单相全桥逆变电路连接从而输出PWM波信号控制该单相全桥逆变电路工作，还包括相敏检波电路，该相敏检波电路分别与该电流传感器和前述的控制器连接，从而能自动跟踪谐振频率并且能通过控制器调节单相全桥逆变电路输出高频交流电的频率以使谐振电容(4)和电磁线圈(1)工作在谐振状态。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于电磁感应的变压器油辅助加热装置，包括加热单元和控制该加热单元工作的控制单元，其特征在于：所述加热单元包括加热油管(3)，在该加热油管(3)外覆盖有保温层(2)，在该保温层(2)外缠绕有电磁线圈(1)，该电磁线圈(1)与谐振电容(4)串联作为等效负载，并且在该加热油管(3)的进油口和出油口处分别安装有温度传感器；所述控制单元包括与前述所有温度传感器连接的控制器，还包括380V工频交流电源，该380V工频交流电源依次通过三相桥式不可控整流电路、单相全桥逆变电路与前述的等效负载连接，从而将380V工频交流电整流后再逆变得到高频交流方波电压通入等效负载中；其中前述的控制器还分别与电压传感器和电流传感器连接，该电压传感器并联在前述的谐振电容(4)两端而该电流传感器与前述电磁线圈(1)串联；其中该控制器通过隔离电路与单相全桥逆变电路连接从而输出PWM波信号控制该单相全桥逆变电路工作，还包括相敏检波电路，该相敏检波电路分别与该电流传感器和前述的控制器连接，从而能自动跟踪谐振频率并且能通过控制器调节单相全桥逆变电路输出高频交流电的频率以使谐振电容(4)和电磁线圈(1)工作在谐振状态。
2.如权利要求1所述的基于电磁感应的变压器油辅助加热装置，其特征在于：其中电压传感器和电流传感器的输出端分别与保护电路的信号采集端连接，该保护电路的保护信号输出端与所述控制器连接。
3.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张耘溢，刘博，陈莉，刘岩亮，王涛，张海利，刘焱，张佳伟，曾翔君，骆一萍，刘寅迪，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司检修公司，国网宁夏电力有限公司，
类型：新型
国别省市：宁夏;64
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