【正文】 油循環(huán)冷卻的變壓器，應按溫度和(或)負載控制冷卻器的投切。（2）按制造廠的規(guī)定安裝全部冷卻裝置。采用A級絕緣的變壓器，當最高周圍空氣溫度為＋40℃時，上層油的允許溫升規(guī)定為55℃（繞組的允許溫升規(guī)定為65℃）。當周圍空氣溫度超過了允許值后，就不允許變壓器滿負荷運行，因為這時散熱困難，會使變壓器繞組過熱。由于變壓器內(nèi)部熱量的傳播不均勻，故變壓器各部位的溫度差別很大，這對變壓器的絕緣強度有很大影響。而在正常情況下，為保護絕緣油不致過度氧化，上層油溫以不超過85℃為宜。在變壓器運行時的熱量傳播過程中，各部分的溫度差別很大，繞組的溫度最高，其次是鐵心的溫度，絕緣油的溫度低于繞組和鐵心的溫度，而且上部油溫還高于下部油溫。當絕緣老化到一定程度時，由于在運行中受到振動便會使絕緣層破壞。變壓器的溫度與周圍介質(zhì)的溫度的差別愈大，向外散熱愈快。[6] 冷卻裝置應滿足的要求在變壓器冷卻裝置的設計中參考了電力變壓器運行規(guī)程（DL/T 57295）中關于強迫油循環(huán)電力變壓器冷卻裝置及運行條件的規(guī)定，也是冷卻裝置應該滿足的要求。經(jīng)過冷卻器管簇的變壓器油的一部分流經(jīng)凈油器時與吸附劑接觸，使油中所帶的水分、游離酸和過氧化合物皆被吸收，變壓器油得到凈化。 潛油泵：它的作用和水泵的作用有異曲同工之妙，用來將油上送入鐵芯中或繞組間的油道中，使其中的熱量直接由具有一定流速的冷油帶走，而變壓器上層的熱油也是用它抽出，經(jīng)冷卻后送入變壓器油箱的底部，強迫變壓器油進行油循環(huán)冷卻。變壓器的風冷卻裝置包括兩部分：內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，它保證繞組、鐵芯的熱散入油中；外部冷卻系統(tǒng)，它保證油的熱散入周圍介質(zhì)中。 第2章 變壓器冷卻控制裝置原理冷卻裝置是變壓器的重要組成部分，它的工作保證了變壓器各部分的溫度保持在規(guī)定值以內(nèi)。通訊做為現(xiàn)場與值班室工作人員聯(lián)系的“橋梁”，可以把變壓器的溫度信息準確及時的傳送到，有效的減小了人力的投入。[4] 繼電式電力變壓器冷卻裝置的缺陷 目前國內(nèi)的大型電力變壓器冷卻裝置大部分仍沿襲傳統(tǒng)的繼電式控制模式，這種裝置存在的主要弊端是：（1）冷卻裝置控制回路存在一定的設計缺陷；（2）因溫度硬觸點控制引起冷卻裝置組頻繁啟動和停止；（3）熱繼電器對冷卻裝置組的保護功能不全；（4）冷卻裝置組設定為運行、輔助、備用、停止四種固定狀態(tài)，不能隨時在線調(diào)整；（5）繼電式開關故障率高；（6）無法與調(diào)度自動化通訊，或者雖然可以傳送信息，但是由于傳輸誤差很大而使得傳輸信息變得沒有意義；為了克服現(xiàn)有變壓器冷卻裝置的上述缺陷，本文特提出用單片機做控制器而設計的冷卻裝置。1998年河南一家公司開發(fā)研制了利用集成電路和晶閘管構成的變壓器冷卻裝置，它將數(shù)字集成電路作為控制部件代替常規(guī)的繼電器邏輯控制回路，用晶閘管代替了交流接觸器，溫度控制仍采用常規(guī)模擬溫控器，完成冷卻機組的邏輯控制和保護。[3] 現(xiàn)有的電力變壓器冷卻裝置 目前，國內(nèi)變壓器主力廠沈陽、保定、西安及合資廠ABB、西門子等，其變壓器出廠時配置的強迫油循環(huán)風冷卻控制裝置的工作原理、邏輯回路、主要元器件的選配大致類似，差異很小。（3）輔助散熱器的投入與停止也與上面相同，將轉(zhuǎn)換開關打到“輔助”擋，散熱器的投入與停止就是由變壓器的負荷和溫度變化來自動控制。其中一套為備用電源，防止另一套故障影響整個裝置的運行。小容量變壓器一般采用自然風冷卻方式，變電所的大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻。經(jīng)過制造部門和運行部門共同努力，這些問題逐一得到解決，運行也逐步穩(wěn)定。目前已開發(fā)生產(chǎn)的每一種冷卻劑都有缺點，絕緣效果好的散熱效果差，散熱效果好的絕緣效果差。由于加工技術的限制以及缺乏合適的絕緣材料，這種變壓器很難向大型發(fā)展。但是當時變壓器的電壓等級和絕緣水平都很低，其容量也小。因此，開發(fā)更多新型的冷卻裝置迫在眉睫。一般情況下，各種冷卻裝置的配置情況一般由變壓器的電壓等級來決定。如何克服原有變壓器冷卻裝置的缺陷，尤其是提高變壓器冷卻裝置的自動化水平，使變壓器冷卻裝置能夠很好的集成，是電力部門急待解決的問題。鐵心是磁力線的通路，起集中和加強磁通的作用，同時以支持繞組；繞組是電流的通路，產(chǎn)生感應電動勢。具體來說變壓器有負載損耗，包括直流損耗和渦流損耗。目前對變壓器冷卻裝置的研究比較多，本文將提出我的設計方案，希望對電力系統(tǒng)的用電可靠性有所幫助。大型電力變壓器冷卻裝置設計畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II第1章 緒論 1 電力變壓器冷卻裝置設計的意義 1 電力變壓器冷卻裝置的發(fā)展 3 傳統(tǒng)的電力變壓器冷卻裝置 3 現(xiàn)有的電力變壓器冷卻裝置 5 繼電式電力變壓器冷卻裝置的缺陷 6 本次設計主要完成內(nèi)容 7第2章 變壓器冷卻控制裝置原理 8 冷卻裝置的組成部件和作用 8 冷卻裝置應滿足的要求 9 變壓器運行允許溫度 10 變壓器運行允許溫升 11 變壓器溫度限值 11 對變壓器的冷卻裝置的要求 12 冷卻裝置二次接線應滿足的要求 12 變壓器冷卻裝置設計原理 13第3章 變壓器冷卻控制裝置的硬件設計 14 硬件總體設計 15 硬件系統(tǒng)部件設計 16 單片機的選擇 16 溫度采集電路 22 外圍設備保護電路 27 A/D轉(zhuǎn)換電路 29 輸出控制電路 32 通訊電路 35 鍵盤和顯示電路 37 電源電路 40 光電隔離技術 41 冷卻裝置風扇控制的實現(xiàn) 43第4章 軟件設計 45 系統(tǒng)流程圖 45 綜合投切模塊 47 按鍵模塊 48 通訊模塊 49 LCD1602顯示模塊 50第5章 硬件電路仿真 51結(jié) 論 56致 謝 57參考文獻 58附 錄 60CONTENTSABSTRACT IABSTRACT IIChapter 1 Introduction 1 The meaning of power transformer cooling device design 1 The development of power tranformer cooling device 3 The traditional power transformer cooling device 3 The existing power transformer cooling device 5 Relay type power transformer cooling device defects 6 The design mainly plete content 7Chapter 2 Transformer cooling control principle 8 Components and function of the cooling unit 8 Cooling unit shall meet the requirements 9 Transformer operation allows the temperature 10 Transformer operation allows the temperature rise 11 Transformer temperature limit 11 Requirements for transformer cooling device 12 Cooling device for secondary wiring shall meet the requirements 12 Transformer cooling device design principle 13Chapter 3 Hardware design of the transformer cooling control mechanism 15 The hardware system design 15 Hardware system ponents design 16 The choice of MCU 16 Temperature acquisition circuit 22 Peripheral protection circuit 27 A/D conversion circuit 30 Output control switch circuit 32 Communication circuit 35 The keyboard and display circuit 37 Power circuit 40 Photoelectric is olation technology 41 The realization of the cooling fan control 43Chapter 4 Software design 45 System flowchart 45 Comprehensive cutting module 47 Key scan module 48 Communication module 49 LCD 1602 display module 50Chapter 5 Hardware circuit simulation 51Conclusion 56Thanks 57References 58Appendix 60IV第1章 緒論在科學技術飛速發(fā)展的今天，電力的重要性日益突出。因此，更加安全的使用電力變壓器就顯得十分重要，尤其是保證變壓器維持低的油溫是電力變壓器安全運行的基礎，所以配備功能齊全的冷卻裝置更加重要。變壓器是一個能量轉(zhuǎn)換的裝置，轉(zhuǎn)換過程中必然有能量損失，損失的能量大部分表現(xiàn)為熱能。其中，油箱是油浸式變壓器的外殼，變壓器主體放在油箱中，箱內(nèi)充滿變壓器油。傳統(tǒng)的繼電式冷卻裝置的優(yōu)點在于裝置造價低廉，但缺陷是控制器件，邏輯控制功能低下，無通訊和保護功能；維護難度大，自動化水平低，安全運行水平低。而強迫油循環(huán)變壓器的散熱過程則是：用潛油泵將油上送入鐵心中或繞組間的油道中，使其中的熱量直接由具有一定流速的冷油帶走，而變壓器上層的熱油用潛油泵抽出，經(jīng)冷卻器冷卻后再送入變壓器油箱底部，強迫變壓器油進行油循環(huán)冷卻，從而實現(xiàn)變壓器冷卻的目的，使變壓器在安全的溫度下運行。 電力變壓器冷卻裝置的發(fā)展隨著電力變壓器容量與電壓等級的不斷提高，以前普及的常規(guī)冷卻裝置開始不斷暴露出許多缺點，這些缺點成為大型電力變壓器發(fā)展的障礙。1885年匈牙利成功制造了具有閉合磁路的電力變壓器，采用的也是空氣冷卻。從80年代開始，以日本為首的科學家開始研究生產(chǎn)以蒸發(fā)冷卻為主的變壓器?，F(xiàn)代大型電力變壓器冷卻裝置的發(fā)展方向主要分冷卻劑的革新和冷卻方式的革新，冷卻方式的革新以冷卻劑的革新為前提。當時的水冷卻器銅管與管座采用漲管技術，從制造技術到運行應用水平都不高，給變壓器安全運行帶來一定的影響，發(fā)生了冷卻器凍壞、冷卻器差壓繼電器彈性膜漏水、冷卻器水管滲漏等一系列問題。 油浸式變壓器根據(jù)油的循環(huán)方式的不同可以分為：自然循環(huán)式、強迫循環(huán)式和強油導向式；根據(jù)散熱器冷卻方式的不同可分為：自然風冷、強迫風冷和強迫水冷等，這幾種油循環(huán)和冷卻方式之間可形成多種組合。（1）電源數(shù)量為兩套，兩套互相協(xié)助。反之，當轉(zhuǎn)換開關處于“停止”擋，繼電器線圈失電分閘，潛油泵和風扇相應停止工作。（5）發(fā)生故障時，信號指示燈發(fā)出直流燈光信號。突出缺陷是控制器件、邏輯控制功能低下，無通訊和保護功能；執(zhí)行元件觸點多，接觸不良，交流接觸器、熱偶等損壞率較高；電機保護問題一直未根本解決，尤其是缺相保護幾乎起不到作用。國外變壓器強迫油循環(huán)風冷卻裝置的研究與國內(nèi)沒有太大差異，目前還沒有查閱到更先進的強迫油循環(huán)冷卻裝置。裝置另配有保護電路，分別檢測風扇工作電流與油流繼電器的工作狀況，通過它門的運行狀況了解風扇與潛油泵是否故障，在保護風扇和油泵的同時，也可以提高裝置安全運行的穩(wěn)定性。這是本設計目前可以實現(xiàn)的功能，較之以前使用的油循環(huán)風冷卻裝置的功能更加全面，控制更加方便與人性化。運行中為滿足變壓器的各種運行工況，一般要求冷卻裝置1臺備用（運行冷卻裝置故障時可自動投入運行），其余所有冷卻裝置全部投入運行。在電力變壓器的強迫油循環(huán)風冷卻裝置中，主要由潛油泵、冷卻設備、油流繼電器、分控箱、主控制箱、遠方信號系統(tǒng)等部分組成。 凈油器：它是充滿吸附劑（活性氧化鋁）的容器，安裝在冷卻器的下方，與下集油室鏈接。 遠方信號系統(tǒng)：方便運行人員監(jiān)控冷卻裝置或者變壓器的運行狀況。當變壓器溫度高于周圍介質(zhì)的溫度時，就會向外散熱。因為絕緣長期受熱后要老化，溫度愈高，絕緣老化得愈快。 我國電力變壓器大部分采用A極絕緣，即浸漬處理過的有機材料，如紙、木材、棉紗等。由于繞組的平均溫度比油溫高10℃，同時為了防止油質(zhì)劣化，所以規(guī)定變壓器上層油最高不超過95℃。 變壓器運行允許溫升 變壓器溫度與周圍介質(zhì)溫度的差值稱作變壓器的溫升。對A級絕緣的變壓器，當周圍空氣溫度最高為40℃時，根據(jù)國家標準規(guī)定，繞組的溫升為65℃。為了便于檢查和正確反映出繞組的溫度，不但要規(guī)定上層油溫的允許值，而且還必須規(guī)定上層油溫的允許溫升。 油浸式變壓器頂層油溫一般限值 冷卻方式冷卻介質(zhì)最高溫度（℃）最高頂層油溫（℃）強迫油循環(huán)風冷4085 對變壓器的冷卻裝置的要求 （1）要求油浸式變壓器本體的冷卻裝置、溫度測量裝置等應符合GB6451的要求。（5）風扇、水泵及油泵的附屬電動機應有過負荷、短路及斷相保護；應有監(jiān)視油泵電機旋轉(zhuǎn)方向的裝置。（3）當工作或輔助冷卻器故障時，備用冷卻器能自動投