CN103811152B - 一种以sf6为冷媒介质的主变夹套式散热装置及方法 - Google Patents
一种以sf6为冷媒介质的主变夹套式散热装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置及方法，该装置包括SF6制冷压缩机、冷却器、节流阀以及焊接于主变本体外壳上的SF6夹套式蒸发器，所述SF6夹套式蒸发器内的SF6冷媒通过SF6制冷压缩机和冷却器循环流动，所述主变本体内的变压器油通过油泵从出油口循环流动到进油口，冷变压器油将主变线圈和铁芯产生的热量带走而自身被加热成热变压器油，热变压器油通过主板本体外壳侧壁与SF6夹套式蒸发器内的低温SF6冷媒进行热交换而又成为冷变压器油，冷变压器油重新又对主变线圈和铁芯进行冷却。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
技术领域
本发明涉及一种以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置及方法。
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为冷媒介质的主变夹套式散热装置及方法，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为冷媒介质的主变夹套式散热装置，包括SF6制冷压缩机、冷却器、节流阀以及焊接于主变本体外壳上的SF6夹套式蒸发器，所述SF6夹套式蒸发器的出口连接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夹套式蒸发器的进口，所述SF6夹套式蒸发器内的SF6冷媒通过SF6制冷压缩机和冷却器循环流动；所述主变本体下部的出油口安装有主变出油阀，所述主变本体上部的进油口安装有主变进油阀，所述出油口通过油泵和管道连接进油口，所述主变本体内的变压器油通过油泵循环流动。
进一步的，所述SF6夹套式蒸发器包括两个分别焊接于主变本体外壳两侧的夹套。
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，所述主变本体的出油口与主变本体的进油口之间的连接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为冷媒介质的主变夹套式散热方法，采用如上所述的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置，并按以下步骤进行：（1）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；（2）开启SF6制冷压缩机和冷却器，热变压器油通过主板本体外壳侧壁与SF6夹套式蒸发器内的低温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，冷变压器油重新又对主变线圈和铁芯进行冷却；（3）开启主变本体的主变出油阀、主变进油阀和油泵，油泵将主变本体内的变压器油进行强制循环对流。
进一步的，在步骤（2）中，SF6制冷压缩机将从SF6夹套式蒸发器出来的低压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夹套式蒸发器内并通过主板本体外壳侧壁与主板本体内的热变压器油进行热传导而蒸发成低压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，所述主变本体的出油口与主变本体的进油口之间的连接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，以其作为冷媒的夹套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为本发明实施例的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置示意图。
图2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-A节流阀，7-SF6夹套式蒸发器的A夹套，8-A夹套的SF6进液阀，9-A夹套的SF6出气阀，10-B节流阀，11-SF6夹套式蒸发器的B夹套，12-B夹套的SF6进液阀，13-B夹套的SF6出气阀，14-油温在线检测装置，15-主变出油阀，16-油泵，17-油泵出油阀，18-主变进油阀，19-线圈和铁芯，20-变压器油，21-主变本体，22-油枕。
具体实施方式
如图1~2所示，一种以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置，包括SF6制冷压缩机1、冷却器3、节流阀6（10）以及焊接于主变本体21外壳上的SF6夹套式蒸发器7（11），所述SF6夹套式蒸发器的出口连接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的出口通过节流阀连接SF6夹套式蒸发器的进口，所述SF6夹套式蒸发器内的SF6冷媒通过SF6制冷压缩机1和冷却器3循环流动；所述主变本体21下部的出油口安装有主变出油阀15，所述主变本体21上部的进油口安装有主变进油阀18，所述出油口通过油泵16和管道连接进油口，所述主变本体21内的变压器油20通过油泵16循环流动。
在本实施例中，所述SF6制冷压缩机1、冷却器3、节流阀以及SF6夹套式蒸发器等组成了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夹套式蒸发器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21和油泵16等组成了变压器油流循环系统，其中主变本体21其内部充满的变压器油20主要起到绝缘和冷却的作用，主变线圈和铁芯19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。
在本实施例中，为了方便根据实际情况调节冷却效率，所述冷却器3的出口与SF6夹套式蒸发器的进口之间的连接管路上安装有节流阀，以对高温SF6液体进行节流减压。为了方便检测主变本体21的出油温度，所述主变本体21的出油口与主变本体21的进油口之间的连接管路上安装有油温在线检测装置14。所述SF6夹套式蒸发器具有安全可靠、换热效率高、清洗容易、维护简单等优点，其包括两个分别焊接于主变本体21外壳两侧的A夹套7和B夹套10，两个夹套分别配备有出气阀、进液阀和节流阀，当然夹套的数量和位置并不局限于此，还可以仅仅设置一个或多个；所述油泵16可以是潜油泵等，所述油泵16的出口安装有油泵出油阀17，变压器油20循环前应打开油泵出油阀17。
在本实施例中，为了方便智能自动控制，所述节流阀可以具体是电磁节流阀，所述油温在线检测装置14可以具体是温度监视器，所述SF6夹套式蒸发器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主变本体21进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。当主变本体21进油温度过高时，所述控制模块控制调小电磁节流阀的阀门开度，降低SF6夹套式蒸发器内的SF6蒸发压力，进而降低SF6夹套式蒸发器内的SF6蒸发温度，以降低主变本体21进油温度，反过来则相反。
如图1~2所示，一种以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热方法，采用如上所述的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置，并按以下步骤进行：（1）主变本体21内流动的冷变压器油将主变线圈和铁芯19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；（2）开启SF6制冷压缩机1和冷却器3，热变压器油通过主板本体外壳侧壁与SF6夹套式蒸发器内的低温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，冷变压器油重新又对主变线圈和铁芯19进行冷却；（3）开启主变本体21的主变出油阀15、主变进油阀18和油泵16，油泵16将主变本体21内的变压器油20进行强制循环对流，极大增加主变内油流的热交换能力。
在本实施例中，在步骤（2）中，SF6制冷压缩机1将从SF6夹套式蒸发器出来的低压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液体经节流阀节流减压降温后流至SF6夹套式蒸发器内并通过主板本体外壳侧壁与主板本体内的热变压器油进行热传导而蒸发成低压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液体经节流阀节流后流至SF6夹套式蒸发器的进口，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。
在本实施例中，为了方便检测主变本体21的出油温度，所述主变本体21的出油口与主变本体21的进油口之间的连接管路上安装有油温在线检测装置14。为了方便智能自动控制，所述节流阀可以具体是电磁节流阀，所述油温在线检测装置14可以具体是温度监视器；所述SF6夹套式蒸发器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2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夹套式蒸发器内的SF6蒸发压力和SF6蒸发温度，以保证主变本体21的进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 (8)
1.一种以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置，其特征在于：包括SF6制冷压缩机、冷却器、节流阀以及焊接于主变本体外壳上的SF6夹套式蒸发器，所述SF6夹套式蒸发器的出口连接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夹套式蒸发器的进口，所述SF6夹套式蒸发器内的SF6冷媒通过SF6制冷压缩机和冷却器循环流动；所述主变本体下部的出油口安装有主变出油阀，所述主变本体上部的进油口安装有主变进油阀，所述出油口通过油泵和管道连接进油口，所述主变本体内的变压器油通过油泵循环流动。
2.根据权利要求1所述的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置，其特征在于：所述SF6夹套式蒸发器包括两个分别焊接于主变本体外壳两侧的夹套。
3.根据权利要求1所述的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置，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。
4.根据权利要求1、2或3所述的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置，其特征在于：所述主变本体的出油口与主变本体的进油口之间的连接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。
5.一种以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热装置，并按以下步骤进行：（1）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；（2）开启SF6制冷压缩机和冷却器，热变压器油通过主板本体外壳侧壁与SF6夹套式蒸发器内的低温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，冷变压器油重新又对主变线圈和铁芯进行冷却；（3）开启主变本体的主变出油阀、主变进油阀和油泵，油泵将主变本体内的变压器油进行强制循环对流。
6.根据权利要求5所述的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热方法，其特征在于：在步骤（2）中，SF6制冷压缩机将从SF6夹套式蒸发器出来的低压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夹套式蒸发器内并通过主板本体外壳侧壁与主板本体内的热变压器油进行热传导而蒸发成低压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。
7.根据权利要求5所述的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热方法，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。
8.根据权利要求5、6或7所述的以SF6为冷媒介质的主变夹套式散热方法，其特征在于：所述主变本体的出油口与主变本体的进油口之间的连接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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