CN103779047A - 一种以sf6为冷媒介质的主变板式散热装置及方法 - Google Patents

一种以sf6为冷媒介质的主变板式散热装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置及方法，该装置由SF6冷媒循环系统和变压器油流冷却循环系统组成，所述SF6冷媒循环系统包括SF6制冷压缩机、冷却器、节流阀以及SF6板式蒸发器的SF6板槽组，所述变压器油流冷却循环系统包括主变本体、油泵以及SF6板式蒸发器的油流板槽组，所述SF6板槽组的每个SF6板槽与油流板槽组的每个油流板槽交错重叠。主变本体内流动的冷变压器油将线圈和铁芯产生的热量带走，油流板槽组内的热变压器油通过金属板壁与SF6板槽组内的低温SF6冷媒进行热交换。本发明具有安全可靠、冷却效率高、设备体积小、用油量少、维护少、整体运行经济等巨大优势，是主变冷却方式的革命性创新。

Description

一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置及方法
技术领域
本发明涉及一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置及方法。
背景技术
主变在运行过程中，由于电和磁的作用，其线圈和铁芯会发热，如不能及时将此热量带走，将导致主变烧毁甚至爆炸的严重事故，因此必须通过主变内充满的变压器油流来冷却线圈和铁芯，而变压器油流带走的热量又需通过散热装置来进行热交换，冷却后的冷油流再进入主变本体进行冷却。传统主变冷却方式主要为强制风冷、自然风冷及水冷三种，水冷虽然经济，效率也高，但如冷却系统中若发生冷却水向主变渗漏现象，哪怕是微小渗漏，也将导致严重后果；风冷因空气热焓低，使得主变冷却效率低，主变、散热器设备制造体积庞大，用油量多、运行成本高、维护量大等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，即提供一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置及方法，能安全、可靠、高效、经济地带走运行中主变产生的热能，有力保障电力系统主变的安全、经济运行。
为了实现上述目的，本发明的技术方案一是：一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置，包括SF6制冷压缩机、冷却器、节流阀以及SF6板式蒸发器，所述SF6板式蒸发器是由走SF6冷媒介质的SF6板槽组和走变压器油的油流板槽组组成，所述SF6板槽组的每个SF6板槽与油流板槽组的每个油流板槽交错重叠，所述SF6板槽组的出口连接SF6制冷压缩机的进口，所述SF6制冷压缩机的出口连接冷却器的进口，所述冷却器的出口通过节流阀连接SF6板槽组的进口；所述油流板槽组的进口连接主变本体下部的热油出口，所述热油出口安装有热油出油阀，所述油流板槽组的出口连接主变本体上部的冷油进口，所述冷油进口安装有冷油进油阀，所述主变本体内的热变压器油通过油泵输送至油流板槽组内。
进一步的，所述节流阀为电磁节流阀，所述电磁节流阀电性连接于控制模块。
进一步的，所述SF6板式蒸发器的油流板槽组出口与主变本体的冷油进口之间的管路上安装有油温在线检测装置，所述油温在线检测装置电性连接于控制模块。
为了实现上述目的，本发明的技术方案二是：一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热方法，采用如上所述的以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置，并按以下步骤进行：（1）开启主变本体的热油出油阀和冷油进油阀；（2）开启油泵、SF6制冷压缩机和冷却器；（3）主变本体内流动的冷变压器油将主变线圈和铁芯产生的热量带走，冷变压器油自身被加热而成为热变压器油；（4）热变压器油被油泵打入SF6板式蒸发器的油流板槽组，并通过金属板壁与交错相邻的SF6板槽组内的低温SF6冷媒进行热交换，其热量被低温SF6冷媒带走而又成为冷变压器油；（5）冷变压器油经冷油进油阀重新回到主变主体中，对线圈和铁芯进行下一轮冷却循环。
进一步的，在步骤（2）中，开启SF6制冷压缩机和冷却器时，SF6制冷压缩机将从SF6板式蒸发器SF6板槽组出来的低压SF6气体压缩成高压高温SF6气体，高压高温SF6气体进入冷却器内冷却成高温SF6液体，高温SF6液体经节流阀节流减压降温后流至SF6板式蒸发器SF6板槽组中并通过金属板壁与油流板槽组内的热变压器油进行热交换而蒸发成低压SF6气体，低压SF6气体又被抽至SF6制冷压缩机中压缩，以此反复循环。
进一步的，所述节流阀为电磁节流阀，所述电磁节流阀电性连接于控制模块。
进一步的，所述SF6板式蒸发器的油流板槽组出口与主变本体的冷油进口之间的管路上安装有油温在线检测装置，所述油温在线检测装置电性连接于控制模块。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：由于使用的SF6介质，其除了具有优良的绝缘、灭弧、熄燃性能和稳定理化性质外，还是一种有着较高热焓的优良冷媒，以其作为冷媒的板式蒸发吸热冷却方式与传统主变冷却方式相比，具有安全可靠、冷却效率高、设备体积小、用油量少、维护少、整体运行经济等巨大优势，是电力变压器冷却方式的革命性创新。
本发明既克服了现有技术当中以水冷方式的主变在运行中如冷却系统发生向主变本体渗漏，哪怕是微小的渗漏，在主变内高电压环境下都将产生严重故障，甚至爆炸的严重后果；又克服了现有技术当中以强制风冷或自然风冷的主变，由于空气热焓低，使得主变冷却效率低，设备制造体积大，用油量多、运行成本高、维护工作量大等诸多缺点；与现广泛使用传统主变散热方式相比，本发明有着巨大优势。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的变压器油流冷却循环系统示意图。
图2为本发明实施例的SF6冷媒循环系统示意图。
图3为本发明实施例的SF6板式蒸发器侧视图。
图4为本发明实施例的以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置示意图。
图5为本发明实施例的控制模块自动控制冷却油流温度原理方框图。
图中：1-SF6制冷压缩机，2-冷却器进管，3-冷却器，4-冷却风机，5-冷却器出管，6-节流阀，7-SF6板式蒸发器，8-SF6板槽组的进口，9-SF6板槽组的出口，10-热油出油阀，11-油泵，12-油泵出油阀，13-油流板槽组的进口，14-油流板槽组的出口，15-油温在线检测装置，16-冷油进油阀，17-线圈和铁芯，18-变压器油，19-主变本体，20-油枕，a-单个SF6板槽，b-单个油流板槽。
具体实施方式
如图1~4所示，一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置，包括SF6制冷压缩机1、冷却器3、节流阀6以及SF6板式蒸发器7，所述SF6板式蒸发器7是由走SF6冷媒介质的SF6板槽组和走变压器油18的油流板槽组组成，所述SF6板槽组的每个SF6板槽与油流板槽组的每个油流板槽交错重叠，所述SF6板槽组的出口9连接SF6制冷压缩机1的进口，所述SF6制冷压缩机1的出口连接冷却器3的进口，所述冷却器3的出口通过节流阀6连接SF6板槽组的进口8；所述油流板槽组的进口13连接主变本体19下部的热油出口，所述热油出口安装有热油出油阀10，所述油流板槽组的出口14连接主变本体19上部的冷油进口，所述冷油进口安装有冷油进油阀16，所述主变本体19内的热变压器油通过油泵11输送至油流板槽组内。
在本实施例中，所述SF6制冷压缩机1、冷却器3、节流阀6以及SF6板式蒸发器7的SF6板槽组等组成了SF6冷媒循环系统，其中冷却器3可以是由冷却风机4进行强制吹风冷却的风冷却器，也可以是水冷却器，由于冷却器3中是SF6介质换热，因此万一冷却水渗漏也与主变油流无关；所述SF6板式蒸发器7具有安全可靠、换热效率高、清洗容易、维护简单等优点。所述主变本体19、油泵11以及SF6板式蒸发器7的油流板槽组等组成了变压器油流冷却循环系统，所述油泵11的出口安装有油泵出油阀12，其中主变本体19其内部充满的变压器油18主要起到绝缘和冷却的作用，主变线圈和铁芯17在运行中由于电、磁的作用会发热，如不及时将此热量带走，将导致主变烧毁甚至爆炸的严重事故。为了方便根据实际情况调节冷却速度，所述冷却器3的出口与SF6板槽组的进口8之间的管路上安装有节流阀6，以对高温SF6液体进行节流减压。为了方便检测蒸发器内油流板槽组的出油温度，所述SF6板式蒸发器7的油流板槽组出口与主变本体19的冷油进口之间的管路上安装有油温在线检测装置15。
在本实施例中，为了方便智能自动控制，所述节流阀6可以具体是电磁节流阀，所述油温在线检测装置15可以具体是温度监视器，所述SF6板式蒸发器7内可以安装有感应内部SF6气体压力的压力传感器；所述温度监视器、电磁节流阀和压力传感器均电性连接于控制模块，所述温度监视器将其所检测到蒸发器油流板槽组出油温度信号发送给控制模块，所述控制模块调节电磁节流阀的阀门开度，所述控制模块可以是按工艺要求设计编程制作构成的PLC或单片机等。当SF6板式蒸发器7油流板槽组的出油温度过高时，所述控制模块控制调小电磁节流阀的阀门开度，降低SF6板式蒸发器SF6板槽组内的SF6蒸发压力，进而降低SF6板式蒸发器SF6板槽组内的SF6蒸发温度，以降低SF6板式蒸发器7油流板槽组的出油温度，反过来则相反。
如图1~4所示，一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热方法，采用如上所述的以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置，并按以下步骤进行：（1）开启主变本体19的热油出油阀10和冷油进油阀16；（2）开启油泵11、SF6制冷压缩机1和冷却器3；（3）主变本体19内流动的冷变压器油将主变线圈和铁芯17产生的热量带走，冷变压器油自身被加热而成为热变压器油；（4）热变压器油被油泵11打入SF6板式蒸发器7的油流板槽组，并通过金属板壁与交错相邻的SF6板槽组内的低温SF6冷媒进行热交换，其热量被低温SF6冷媒带走而又成为冷变压器油；（5）冷变压器油经冷油进油阀16重新回到主变主体中，对线圈和铁芯17进行下一轮冷却循环。
在本实施例中，在步骤（2）中，开启SF6制冷压缩机1和冷却器3时，SF6制冷压缩机1将从SF6板式蒸发器SF6板槽组出来的低压SF6气体压缩成高压高温SF6气体，高压高温SF6气体进入冷却器3内冷却成高温SF6液体，高温SF6液体经节流阀6节流减压降温后流至SF6板式蒸发器SF6板槽组中并通过金属板壁与油流板槽组内的热变压器油进行热交换而蒸发成低压SF6气体，低压SF6气体又被抽至SF6制冷压缩机1中压缩，以此反复循环。
在本实施例中，在步骤（2）中，从冷却器3出来的高温SF6液体经节流阀6节流后流至SF6板式蒸发器7的SF6板槽组的进口8，此时由于体积突然扩大而导致部分高温SF6液体转变为低压SF6气体，液体蒸发成气体的过程中会大量吸热而使得高温SF6液体温度急剧下降，温度下降后的低温SF6液体在吸收大量热变压器油的热量后全部蒸发成低压SF6气体，低压SF6气体经SF6板式蒸发器的油流板槽组出口回至SF6制冷压缩机1的进口，进行下一轮换热循环。
在本实施例中，为了方便检测蒸发器内油流板槽组的出油温度，所述SF6板式蒸发器7的油流板槽组出口与主变本体19的冷油进口之间的管路上安装有油温在线检测装置15。为了方便智能自动控制，所述节流阀6可以具体是电磁节流阀，所述油温在线检测装置15可以具体是温度监视器，所述SF6板式蒸发器7内可以安装有感应内部SF6气体压力的压力传感器，所述温度监视器、电磁节流阀和压力传感器均电性连接于控制模块。如图5所示，可根据温度监视器的实时在线数据，由控制模块调节电磁节流阀自动控制SF6板式蒸发器SF6板槽组内的SF6蒸发压力和SF6蒸发温度，以保证SF6板式蒸发器油流板槽组内被冷却变压器油的出油温度控制在设置的范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置，其特征在于：包括SF6制冷压缩机、冷却器、节流阀以及SF6板式蒸发器，所述SF6板式蒸发器是由走SF6冷媒介质的SF6板槽组和走变压器油的油流板槽组组成，所述SF6板槽组的每个SF6板槽与油流板槽组的每个油流板槽交错重叠，所述SF6板槽组的出口连接SF6制冷压缩机的进口，所述SF6制冷压缩机的出口连接冷却器的进口，所述冷却器的出口通过节流阀连接SF6板槽组的进口；所述油流板槽组的进口连接主变本体下部的热油出口，所述热油出口安装有热油出油阀，所述油流板槽组的出口连接主变本体上部的冷油进口，所述冷油进口安装有冷油进油阀，所述主变本体内的热变压器油通过油泵输送至油流板槽组内。
2.根据权利要求1所述的以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置，其特征在于：所述节流阀为电磁节流阀，所述电磁节流阀电性连接于控制模块。
3.根据权利要求1或2所述的以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置，其特征在于：所述SF6板式蒸发器的油流板槽组出口与主变本体的冷油进口之间的管路上安装有油温在线检测装置，所述油温在线检测装置电性连接于控制模块。
4.一种以SF6为冷媒介质的主变板式散热方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的以SF6为冷媒介质的主变板式散热装置，并按以下步骤进行：（1）开启主变本体的热油出油阀和冷油进油阀；（2）开启油泵、SF6制冷压缩机和冷却器；（3）主变本体内流动的冷变压器油将主变线圈和铁芯产生的热量带走，冷变压器油自身被加热而成为热变压器油；（4）热变压器油被油泵打入SF6板式蒸发器的油流板槽组，并通过金属板壁与交错相邻的SF6板槽组内的低温SF6冷媒进行热交换，其热量被低温SF6冷媒带走而又成为冷变压器油；（5）冷变压器油经冷油进油阀重新回到主变主体中，对线圈和铁芯进行下一轮冷却循环。
5.根据权利要求4所述的以SF6为冷媒介质的主变板式散热方法，其特征在于：在步骤（2）中，开启SF6制冷压缩机和冷却器时，SF6制冷压缩机将从SF6板式蒸发器SF6板槽组出来的低压SF6气体压缩成高压高温SF6气体，高压高温SF6气体进入冷却器内冷却成高温SF6液体，高温SF6液体经节流阀节流减压降温后流至SF6板式蒸发器SF6板槽组中并通过金属板壁与油流板槽组内的热变压器油进行热交换而蒸发成低压SF6气体，低压SF6气体又被抽至SF6制冷压缩机中压缩，以此反复循环。
6.根据权利要求4所述的以SF6为冷媒介质的主变板式散热方法，其特征在于：所述节流阀为电磁节流阀，所述电磁节流阀电性连接于控制模块。
7.根据权利要求4或6所述的以SF6为冷媒介质的主变板式散热方法，其特征在于：所述SF6板式蒸发器的油流板槽组出口与主变本体的冷油进口之间的管路上安装有油温在线检测装置，所述油温在线检测装置电性连接于控制模块。
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