电力变压器组件、用于确定电力变压器的热状态的方法和确定装置制造方法及图纸

一种变压器组件(100)包括电力变压器(10)、温度传感器系统(20)和用于确定电力变压器(10)的热状态的计算单元(30)。电力变压器(10)包括冷却装置(40)，该冷却装置具有：至少一个液体冷却剂通道(41)，该至少一个液体冷却剂通道被布置成诸如以便借助于穿过液体冷却剂通道(41)的液体冷却剂从电力变压器(10)吸收废热；散热器(42)，该散热器与液体冷却剂通道(41)热连通，用于将热量从液体冷却剂传递到散热器(42)的热消散表面(43)；鼓风机(45)，该鼓风机被布置和配置成产生沿着散热器(42)的热消散表面(43)的气流(46)。温度传感器系统(20)包括：进入冷却剂传感器(21)，该进入冷却剂传感器被布置成用于测量冷却装置(40)的上游的液体冷却剂的进入冷却剂温度，并用于提供进入冷却剂温度信号(S1)；离开冷却剂传感器(22)，该离开冷却剂传感器被布置成用于测量冷却装置(40)的下游的液体冷却剂的离开冷却剂温度，并用于提供离开冷却剂温度信号(S2)；进入气流传感器(23)，该进入气流传感器被布置成用于测量散热器(42)的上游的气流(46)的进入气流温度，并提供进入气流温度信号(S3)；以及离开气流传感器(24)，该离开气流传感器被布置成用于测量散热器的下游的气流(46)的离开气流温度，并提供离开气流温度信号(S4)。计算单元(30)被配置为从温度传感器系统(20)接收传感器信号(S1，S2，S3，S4)，并且被配置为通过将传感器信号(S1，S2，S3，S4)相互关联来确定变压器(10)的热状态，特别是冷却装置(40)或其零件的热状态。的热状态。的热状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变压器组件、用于确定电力变压器的热状态的方法和确定装置


[0001]本公开涉及一种电力变压器组件，该电力变压器组件包括用于确定变压器组件的热状态的装置。本公开还涉及相对应的方法和相对应的确定装置。

技术介绍

[0002]当操作电力变压器时，特别是用于铁路车辆(诸如列车)的牵引变压器，大量的热量必须从(尤其是)变压器线圈和变压器芯体中消散。常规变压器组件包括电力变压器(诸如牵引变压器)以及冷却单元或冷却装置。在冷却剂通道中，液体冷却剂(诸如矿物、酯或硅酮流体(为简单起见，下文中称为“油”))被循环使得来自变压器线圈的热量被传递到冷却剂。冷却单元的散热器与冷却剂通道热连接。来自冷却剂的热量被传递到散热器。散热器包括通常由散热片限定的多个空气通道，以扩大有助于热量消散到周围空气的表面积。
[0003]特别是利用牵引变压器的情况下，由于它们被嵌入在列车中、具有严格的重量限制的事实，与配电变压器相比，功率密度更高。这可能会导致更高的损耗，并且因此导致需要消散的更多的热量。散热片限定的空气通道具有相对较小的空间或间距；典型的间距在几毫米的范围内。外来元素(来自受电弓的诸如灰尘、树叶、花粉、碳尘等)很容易堵塞空气通道。
[0004]当空气通道被堵塞时，牵引变压器容易过热。在这种过温情况下，可允许功率可能被降低，从而导致其中配备有牵引变压器的列车不得不减速的低功率状态。常规地，变压器组件，以及特别是散热器的空气通道由操作人员或维护人员进行视觉检查。视觉检查有几个缺点，诸如频繁(预定)检查所需的工时及其固有的不准确性。
[0005]US 2004/0158248 A1描述了一种用于冷却电功率变压器的冷却系统。多个传感器尤其监控变压器顶部油温(冷却剂温度)。智能控制器被配置为根据冷却剂温度计算所测量的除热速率，并根据冷却剂温度、环境温度和其他的组合计算所计算的除热速率。当去除速率的比率不在预先确定的值范围内时，生成报警条件。
[0006]对于所测量的除热速率，从US 2004/0158428 A1已知的常规技术仅依赖于冷却剂温度，因此具有降低的精度。这可能导致生成误报警报条件。
[0007]EP 1085635 A2描述了一种用于包括用于测量电气装备的各种参数的传感器的流体填充电气装备的分析设备和方法。
[0008]EP 1470948 A1描述了一种牵引变压器，该牵引变压器包括接口单元，该接口单元具有用于基于操作参数监控牵引变压器的操作状态的处理器。
[0009]DE 100 65 800 A1描述了一种变压器，该变压器具有芯体、绕组和填充有冷却剂的冷却剂通道(14)，其中多个材料元件和冷却剂元件与绕组和冷却剂相关联，并且相关联的材料元件与冷却剂元件相关联，并且材料元件中的热损失基于变压器的操作来确定。
[0010]因此急需可以以高精度确定其热状态，而不需要容易出错且耗时的视觉检查的变压器组件。

技术实现思路

[0011]根据一个方面，提供了一种变压器组件，该变压器组件包括电力变压器、温度系统和计算单元。
[0012]电力变压器包括冷却装置。冷却装置具有至少一个液体冷却剂通道、与液体冷却剂通道热连通的散热器、以及鼓风机。
[0013]液体冷却剂通道以这样的方式进行布置，即，来自电力变压器的废热通过穿过液体冷却剂通道的液体冷却剂被吸收。
[0014]散热器被布置和配置为用于将热量从液体冷却剂传递到散热器的热消散表面。
[0015]鼓风机被布置和配置成产生沿着散热器的热消散表面的气流。
[0016]温度系统包括进入冷却剂传感器、离开冷却剂传感器、进入气流传感器和离开气流传感器。
[0017]进入冷却剂传感器被布置成测量电力变压器的上游的液体冷却剂的进入冷却剂温度。进入冷却剂传感器被配置成提供或输出进入冷却剂温度信号。
[0018]离开冷却剂传感器被布置成测量电力变压器的下游的液体冷却剂的离开冷却剂温度。离开冷却剂传感器被配置成提供或输出离开冷却剂温度信号。
[0019]进入气流传感器被布置成测量散热器的上游的气流的进入气流温度。进入气流传感器被配置成提供或输出进入气流温度信号。
[0020]离开气流传感器被布置成测量散热器的下游的气流的进入气流温度。离开气流传感器被配置成提供或输出离开气流温度信号。
[0021]计算单元被配置为从温度系统接收传感器信号。计算单元还被配置为通过将传感器信号相互关联来确定变压器的热状态。
[0022]根据另外的方面，提供了一种用于确定电力变压器的热状态的方法。电力变压器包括冷却装置。冷却装置具有至少一个液体冷却剂通道、与液体冷却剂通道热连通的散热器、以及鼓风机。
[0023]液体冷却剂通道以这样的方式进行布置，即，来自电力变压器的废热通过穿过液体冷却剂通道的液体冷却剂被吸收。
[0024]散热器被布置和配置为用于将热量从液体冷却剂传递到散热器的热消散表面。
[0025]鼓风机被布置和配置成产生沿着散热器的热消散表面的气流。
[0026]该方法包括获得进入冷却剂温度、获得离开冷却剂温度、获得进入气流温度和获得离开气流温度、以及通过将所获得的温度相互关联来确定变压器组件的热状态。
[0027]根据又另外的方面，提供了一种用于确定电力变压器组件的电力变压器的热状态的确定装置。
[0028]电力变压器包括冷却装置。冷却装置具有至少一个液体冷却剂通道。电力变压器还包括与液体冷却剂通道热连通的散热器以及鼓风机。电力变压器组件还包括温度传感器系统。
[0029]液体冷却剂通道以这样的方式进行布置，即，来自电力变压器的废热通过穿过液体冷却剂通道的液体冷却剂被吸收。
[0030]散热器与冷却剂通道热连通。
[0031]鼓风机被布置和配置成产生沿着散热器的热消散表面的气流。
[0032]温度系统包括进入冷却剂传感器、离开冷却剂传感器、进入气流传感器和离开气流传感器。
[0033]进入冷却剂传感器被布置成测量电力变压器的上游的液体冷却剂的进入冷却剂温度。进入冷却剂传感器被配置成提供或输出进入冷却剂温度信号。
[0034]离开冷却剂传感器被布置成测量电力变压器的下游的液体冷却剂的离开冷却剂温度。离开冷却剂传感器被配置成提供或输出离开冷却剂温度信号。
[0035]进入气流传感器被布置成测量散热器的上游的气流的进入气流温度。进入气流传感器被配置成提供或输出进入气流温度信号。
[0036]离开气流传感器被布置成测量散热器的下游的气流的进入气流温度。离开气流传感器被配置成提供或输出离开气流温度信号。
[0037]确定装置被配置成通过实行本文公开的方法来确定热状态。在一些实施例中，确定装置包括或者是如本公开的一些实施例中描述的计算单元。
[0038]在本文公开的技术中，不仅是电力变压器的上游的冷却剂的温度和电力变压器的下游的冷却剂的温度，而且散热器的上游的气流的温度和散热器的下游本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种变压器组件(100)，包括：电力变压器(10)，特别地是轨道车辆牵引变压器；温度传感器系统(20)；以及计算单元(30)，用于确定所述电力变压器(10)的热状态，所述电力变压器(10)包括冷却装置(40)，所述冷却装置(40)具有：至少一个液体冷却剂通道(41)，被布置成借助于穿过所述液体冷却剂通道(41)的液体冷却剂从所述电力变压器(10吸收废热；散热器(42)，与所述液体冷却剂通道(41)热连通，用于将热量从所述液体冷却剂传递到所述散热器(42)的热消散表面(43)；鼓风机(45)，被布置和配置成产生沿着所述散热器(42)的热消散表面(43)的气流(46)；所述温度传感器系统(20)包括：进入冷却剂传感器(21)，被布置成用于测量所述冷却装置(40)的上游的所述液体冷却剂的进入冷却剂温度，并用于提供进入冷却剂温度信号(S1)；离开冷却剂传感器(22)，被布置成用于测量所述冷却装置(40)的下游的所述液体冷却剂的离开冷却剂温度，并用于提供离开冷却剂温度信号(S2)；进入气流传感器(23)，被布置成用于测量所述散热器(42)的上游的所述气流(46)的进入气流温度，并提供进入气流温度信号(S3)；以及离开气流传感器(24)，被布置成用于测量所述散热器的下游的所述气流(46)的离开气流温度，并提供离开气流温度信号(S4)，以及所述计算单元(30)被配置为从所述温度传感器系统(20)接收所述传感器信号(S1，S2，S3，S4)，并且被配置为通过将所述传感器信号(S1，S2，S3，S4)相互关联来确定所述变压器(10)的热状态，特别是所述冷却装置(40)或其零件的热状态。2.根据权利要求1所述的变压器组件(100)，其中所述计算单元(30)被配置为：根据所述进入气流温度信号(S3)和所述离开气流温度信号(S4)计算平均空气温度；根据所述进入冷却剂温度信号(S1)和所述离开冷却剂温度信号(S2)计算平均冷却剂温度；根据所述进入冷却剂温度信号(S1)和所述离开冷却剂温度信号(S2)计算冷却剂差温；通过将所述平均空气温度、所述平均冷却剂温度和所述冷却剂差温相互关联来确定所述变压器(10)的热状态。3.根据权利要求2所述的变压器组件(100)，其中所述计算单元(30)被配置为经由以下公式来确定所述变压器(10)的热状态RCQ：其中T
coolant,av
指代所述平均冷却剂温度，T
air,av
指代所述平均空气温度，以及ΔT
coolant
指代所述冷却剂差温。4.根据权利要求3所述的变压器组件(100)，其中计算单元(30)还被配置为通过将参考状态作为所述热状态RCQ的参照，来确定所述变压器的额定热符合度，所述参考状态特别是
通过参考测量获得的参考状态或通过模拟获得的参考状态。5.根据权利要求4所述的变压器组件(100)，其中所述计算单元(30)被配置为经由以下公式来确定所述变压器的额定热符合度c：其中RCQ
ref
以作为所述冷却剂温度T
coolant
的函数的方式指代所述参考状态，并且T
coolant
作为函数自变量。6.根据权利要求5所述的变压器组件(100)，其中所述计算单元(30)被配置为当所述变压器的额定热符合度c超过预先确定的额定热符合度阈值，特别是0.1至0.4范围内的阈值，更特别地是0.1至0.3的范围内的阈值时，确定已经发生热降额。7.根据权利要求5或6所述的变压器组件(100)，其中所述计算单元(30)还被配置为：确定所述额定热符合度c的时间序列；通过所述时间序列的内插和/或外推获得预期的未来额定热符合度；根据所述预期的未来额定热符合度，确定将超过所述额定热符合度阈值的时间点；以及可选地在所确定的将超过所述额定热符合度阈值的时间点之前安排维护操作。8.根据权利要求6所述的变压器组件(100)，其中基于一个或多个预期或预测的环境条件来预先确定所述额定热符合度阈值，所述预期或预测的环境条件包括温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：ABB电网瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：