CN104252945B - 一种海上风电塔筒用干式变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的海上风电塔筒用干式变压器，包括壳体及容纳在壳体内的变压器，壳体的侧壁上开设置有一进风口及一出风口，其中进风口设置在壳体侧壁邻近地面的一端，出风口设置在所述壳体侧壁远离地面的一端，壳体的外侧进一步设置一风机及一内空水冷却器，风机与所述内空水冷却器均设于壳体进风口与出风口所在的位置处，其中内空水冷却器设置在风机与进风口之间，使得该干式变压器在工作时，风机通过出风口从壳体内部吸入热空气并将其排入内空水冷却器，热空气经由内空水冷却器冷却后变成冷空气，并所述进风口排入到壳体的内部。本发明在工作时可以对变压器起到很好的散热、降温的作用，进而保障了变压器安全有效的运行。

Description

一种海上风电塔筒用干式变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器装置，尤其涉及一种海上风电塔筒用干式变压器。

背景技术

目前，国内陆上风能资源开发已比较充分，而我国海域及海岸线的长度非常大，海上风能资源待开发量相对充足，海上风电作为风能的组成部分将得到迅速发展。

变压器是海上风力发电场配套于风力发电机用于输送电力的主要设备，作用是将海上风电机组发出的电能通过变压器转换成方便输送的高压电，以便将其输送到岸上的变电站，再经过岸上变电站并网至电网中。由于受海洋气候、环境等因素影响，海上风电专用变压器需要放置在海上风机塔筒内使用，而塔筒内的空间相对狭小且密闭，这样要求着所使用的变压器具有较高的散热性能，故此，设计一种高效的冷却系统，就显得尤为必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能解决上述问题的海上风电塔筒用干式变压器。

本发明所述的海上风电塔筒用干式变压器，包括壳体及容纳在所述壳体内的变压器，所述壳体的侧壁上开设置有一进风口及一出风口，其中所述进风口设置在所述壳体侧壁邻近地面的一端，所述出风口设置在所述壳体侧壁远离地面的一端，所述壳体的外侧进一步设置一风机及一内空水冷却器，所述风机与所述内空水冷却器均设于所述壳体进风口与出风口所在的位置处，其中所述内空水冷却器设置在所述风机与所述进风口之间，使得该干式变压器在工作时，所述风机通过出风口从壳体内部吸入热空气并将其排入内空水冷却器，所述热空气经由内空水冷却器冷却后变成冷空气，并从所述进风口排入到壳体的内部。

优选地，所述风机为离心式风机，其具有抽风口的一端嵌接在所述壳体的侧壁上，从而使抽风口与所述出风口重合；所述风机的送风口对准所述内空水 冷却器且其轴向垂直于所述出风口的轴向；所述内空水冷却器具有冷风出口的一端嵌接在所述壳体的侧壁上，从而使冷风出口与所述壳体上的进风口重合。

优选地，该干式变压器进一步包括外壳，所述外壳固定在壳体的侧壁上并与侧壁形成一基本封闭的空间，所述风机和内空水冷却器均收容于该外壳内。

优选地，所述外壳的内部进一步设置有一热风挡板设置在所述内空水冷却器靠近风机的一端，该热风挡板往靠近地面的一侧倾斜设置，从而使得从风机吹过来的热风从内空水冷却器与外壳之间的通道吹入内空水冷却器；所述外壳侧壁靠近进风口的位置处进一步设置有一冷风挡板设置在所述壳体侧壁与变压器之间，从而使得所述冷风仅从所述变压器靠近地面的一端进入。

优选地，该干式变压器进一步包括风压开关，所述风压开关设于所述风机与内空水冷却器相连通的通道上。

优选地，该干式变压器在外壳的外部进一步设置有水泵组件及外空水冷却器，所述水泵组件、外空水冷却器及内空水冷却器通过冷却管道相互连接形成一水冷循环系统，使得该干式变压器工作时，所述水泵组件驱动所述内空水冷却器内因吸热而温度上升的冷却液排入到外空水冷却器进行冷却降温，并把经由所述外空水冷却器冷却降温处理后的冷却液排入到所述内空水冷却器的内部。

优选地，所述内空水冷却器的进水口通过冷却管道与水泵组件的出水口连接，出水口与外空水冷却器的进水口相连接，所述水泵组件的进水口与外空水冷却器的出水口通过冷却管道相连接。

优选地，所述内空水冷却器上固定有一压力控制器，所述水泵组件中的水泵内存有一气囊，并与所述水泵内的冷却液一道填充于所述水泵的容置腔；所述压力控制器与所述水泵组件中水泵的气囊相连接，用于检测所述水泵中气囊内的气体压强。

优选地，所述水泵容置腔内气囊的体积为所述水泵容置腔体积的二分之一。

一种海上风电塔筒用干式变压器，包括外壳及容纳在所述外壳内的变压器本体，其中所述变压器本体包含有壳体及设置在壳体内部的变压器，所述壳体的侧壁上开设置有一进风口及一出风口，其中所述进风口设置在所述壳体侧壁 邻近地面的一端，所述出风口设置在所述壳体侧壁远离地面的一端，所述外壳的内部进一步设置有一风机及一内空水冷却器，外部设置有一水泵组件及一外空水冷却器；所述内空水冷却器、水泵组件及外空水冷却器通过冷却管道相互连接形成一水冷循环系统；所述风机与所述内空水冷却器均设于壳体的外侧，并位于所述壳体进风口与出风口所在的位置处，其中所述内空水冷却器设置在所述风机与所述进风口之间，使得该干式变压器在工作时，所述风机通过出风口从壳体内部吸入热空气并将其排入内空水冷却器，所述热空气经由内空水冷却器冷却后变成冷空气，并从所述进风口排入到壳体的内部。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的海上风电塔筒用干式变压器工作时，风机吸收变压器工作时所产生的热空气并将其排入到内空水冷却器进行冷却降温，之后再排入到变压器，一形成以风冷循环对变压器进行散热，降温。上述风冷循环可以对变压器起到很好的散热、降温的作用，进而保障了变压器安全有效的运行。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中海上风电塔筒用干式变压器的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例中海上风电塔筒用干式变压器的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

请参阅图1、图2，本发明较佳实施例所提供的一种海上风电塔筒用干式变压器100，包括外壳10及容纳在外壳10中的变压器20、壳体，其中所述变压器20容纳于壳体上。所述外壳10的内部进一步设置有一风机30及一内空水冷却器40，外部设置有一水泵组件50及一外空水冷却器60。

所述外壳10包裹住变压器20、壳体、风机30及内空水冷却器40，以便对变压器20形成一基本密封的空间。本实施例中的干式变压器本体是放置于海上发电用风机塔筒内使用，由于塔筒内进出门的宽度较小，为了严格控制该干式变压器100的尺寸，优选地，所述外壳10为八边形柱状结构。可以理解，本实施例中的干式变压器100应用于海上风电塔筒内使用，其海上环境是处于重盐雾的地区，这对所使用的外壳10的防腐要求高，其表面需做好防盐雾处理，本实施例中，所述外壳10选用防腐材料或者作防腐处理，优选地，所述 外壳10采用不锈钢材质制成，且其上的螺栓螺母等连接件需要进行热镀锌处理。

所述变压器20的外围用壳体包裹住，由于本实施例中的变压器20应用在塔筒内使用，而其塔筒内的空间相对狭小且密闭，使得该变压器20在工作时需要有较好的散热性。所述壳体为壳体结构，所述壳体的侧壁上开设置有一进风口及一出风口，并通过在壳体侧壁上设置有的进风口与出风口与风机30及内空水冷却器40连接，用于对设于壳体内部的变压器20进行散热，降温。所述进风口设置在所述壳体侧壁邻近地面的一端，所述出风口设置在所述壳体侧壁远离地面的一端。

所述风机30与内空水冷却器40均设于所述壳体进风口与出风口所在的位置处，其中所述内空水冷却器40设置在所述风机30与所述进风口之间。所述风机30在工作时，用于对所述壳体内的变压器20形成一风循环，以便对变压器20进行散热，降温。具体地，所述风机30通过出风口从壳体内部吸入热空气并将其排入内空水冷却器40，所述热空气经由内空水冷却器40冷却后变成冷空气，并从所述进风口排入到壳体的内部。上述用于对变压器20进行散热的风循环进过了所述内空水冷却器40的降温，冷却处理，大大地提高了其对变压器20的散热，降温效率。本实施例中，所述风机30优选地为离心式风机，所述风机30具有抽风口的一端嵌接在所述壳体的侧壁上，并与壳体侧壁上的出风口相连通，以便所述风机30从壳体内变压器20吸收热空气。优选地，所述抽风口与所述出风口相重合；所述风机30的送风口对准于所述内空水冷却器40且其轴向垂直于所述出风口的轴向，即，所述风机30的送风口与抽风口相互垂直设置。

可以理解，上述方案中用于对变压器20进行散热、降温处理的风冷循环系统，其风循环回路流经的区域越集中在所述内空水冷却器40及变压器20之间，其风冷循环系统对该变压器20所能够起到的散热效果越好。这样该干式变压器100在外壳的内部进一步设置有一热风挡板31,及一冷风档板32，其中所述热风档板31设置在所述内空水冷却器40靠近风机30的一端，且该热风挡板31往靠近地面的一侧倾斜设置，使得从风机30吹过来的热风从内空水冷却器40与外壳10之间的通道吹入内空水冷却器40，并由所述内空水冷却 器40进行冷却降温，即，把风机30送风口吹出来热空气引流到内空水冷却器40上。所述冷风挡板32设置在外壳21侧壁与变压器20之间的位置处，使得经由内空水冷却器40冷却处理过后的冷风仅从变压器20靠近地面的一端进入。

为了对上述风冷循环系统进行实时的检测报警，本实施例中干式变压器100进一步包括用于检测由风机30驱动形成的风循环回路的风压开关33，所述风压开关33设于所述风机30与内空水冷却器40相连通的通道上，用于检测风循环回路中的风压的压强，进而实现了对上述风冷循环系统的风压差压报警。

所述内空水冷却器40工作时，其承接从风机40吹风口吹出的热空气，然后通过所述内空水冷却器40的吸热，变成冷空气，再从壳体侧壁上的进风口输入到变压器20中，用于对变压器20进行散热、降温。可以理解，所述内空水冷却器40在工作时，其内的冷却液吸收了热空气中的热量，温度上升，为了保证内空水冷却器40正常的工作，本实施例中还包含有对内空水冷却器40中的冷却液进行交换降温的水冷循环系统。本实施例在外壳10的外部进一步设置水泵组件50及外空水冷却器60，其中所述水泵组件50、外空水冷却器60及内空水冷却器40通过冷却管道相互连接形成一水冷循环系统。具体地，所述内空水冷却器40的进水口通过冷却管道与水泵组件50的出水口连接，出水口与外空水冷却器60的进水口相连接，所述水泵组件50的进水口与外空水冷却器60的出水口通过冷却管道相连接。上述水冷循环系统工作时，在水泵组件50的驱动下，其内空水冷却器40内因吸热而温度上升的冷却液排入到外空水冷却器60中用于冷却降温，然后把经由外空水冷却器60冷却降温后的冷却液输送到内空水冷却器40中，用于对风冷循环系统中的热空气进行吸热，降温。

本实施例为了方便对上述的水冷循环系统进行监测，本实施例中还设置有一水泄报警装置。具体地，所述内空水冷却器40上固定有一压力控制器41，所述水泵组件50中的水泵51内存有一气囊。所述压力控制器41与所述水泵组件50中的水泵51的气囊相连接，用于检测所述水泵中气囊内的气体压强。其中所述气囊与水泵51中的冷却液一起填充于所述水泵51的容置腔，其中冷 却液是内空水冷却器40、水泵51与外空水冷却器60之间进行循环流动的。本实施例为了达到压力控制器41能够精准地对该干式变压器100进行水泄报警的目的，其气囊在水泵51容置腔的占比，优选地，所述水泵51容置腔内气囊与冷却液的体积比为1:1。

可以理解，本实施例在使用时，其是通过压力控制器41所测得气囊内气体压强的变化，来实现对干式变压器100工作时的水泄报警。具体地，当该干式变压器100工作时发生了冷却液泄露的情形，这样其用于进行循环流动的冷却液的含量就会减少，即，所述水泵组件50中水泵51容置腔内冷却液的液面就会下降，由于水泵51容置腔在其冷却液液面的上方还设置有一气囊，而气囊内的气流具有流动性。故此，其气囊会相应地进行膨胀，以保持气囊与冷却液充满于所述水泵51的容置腔。气囊的体积增大，就意味着气囊内气体的压强减少，这样设于内空水冷却器40上的压力控制器41对气囊内气体所测得的压强数值就会发生相应的变化，即，所测得的压强数值减少。综上所述，本实施例中的压力控制器41通过其所测得气囊的压强的数值变化，实现了对上述水冷循环系统中的水泄报警的功能。当然了，本实施例在具体使用的过程中，可以通过后台的计算机来与压力控制器41连接，并通过计算机的计算可以准确地计算出上述水冷循环系统中具体水泄的严重程度。由于本实施例中对冷却液泄露的具体程度，不是本发明所要求保护的发明点，故在此，不做过多的描述。

本实施例中为了确保上述风冷、水冷冷却循环系统能够根据所述变压器20的需求来进行适时启用或者关闭。该水冷干式变压器100进一步包括温控系统，用于对该变压器20的温度进行测量与控制。上述温控系统主要由温控仪(图中未示出)和测温元件(图中未示出)组成，其中所述测温元件安装在所述变压器20的线圈上，用于对该变压器20的温度进行监测，并发出相关的警报信号。所述温控仪可根据测温元件所测得的温度来选择控制风冷循环系统及水冷循环系统的开启或者关闭。可以理解，所述测温元件在具体工作时，其会率先设定一个限定值与安全值。当所述测温元件所测得的温度值高于所设定的温度限定值，则会发出报警信号并传送到温控仪。而当所述测温元件所测得的温度值超过了预先设定的安全值时，该测温元件就会发出跳闸信号，这样所 述温控仪就可以来控制风冷、水冷冷却循环系统的开启或者关闭。即，控制与所述风机30，内空水冷却器40，及水泵组件50和外空水冷却器60相连接的电机70的开闭，即，用于控制上述风冷、水冷冷却循环系统的开启或者关闭。本实施例通过上述温控系统的设置，其可以直接显示出变压器20运行过程中三相绕组的温度，并可实现与计算机后台相连接，实现了集中管控。

本实施例中的水冷干式变压器100其在塔筒内使用，而塔筒又是设置在海上的。因而，塔筒内部的环境容易潮湿，而由于变压器20在工作时，其是带电运行的。这样潮湿的工作环境会对变压器20的正常运行存在一定的安全隐患。本实施例为了保证变压器20安全有效的运行，该水冷干式变压器100增设了一防凝露系统，其中所述防凝露系统包含有湿度传感器(图中未示出)、凝露控制器(图中未示出)和加热器(图中未示出)。所述凝露控制器在使用时，把上述湿度传感器收集到信息，即所述变压器20工作环境中的湿度，与预先设定的湿度标准值相比较。当湿度传感器测得的湿度高于预先的湿度标准值时，凝露控制器就会发出信号，启动加热器，并通过加热器的运行来进行除湿。且当加热器工作一段时间后，其湿度传感器所测得的湿度数值下降到预先设定湿度标准值以下时，凝露控制器也会发送信号，用于关闭加热器。故此，通过上述的防凝露系统，本实施例可以切实地把变压器20工作环境中的湿度降到标准值一下，进而保障了变压器20安全有效的运行。可以理解，本实施例中的加热器优选选用电加热器。为了便于对该加热器的控制，除了上述采用凝露控制器的自动式控制方式外，本实施例也可以采用手动的控制方式。具体地，可以在所述加热器上设置一手动开关，并可以用该手动开关来控制该加热器的开关。

由于变压器20正常的工作状态了通电运行的，这样工作人员在对该变压器20进行维护时，为了确保工作人员的人身安全，要求着在对变压器20进行维护的过程中，该变压器20是不带有电的。本实施例在开启该变压器20的柜门(图中未示出)上设置有一电磁联锁系统，其中所述电磁联锁系统主要由连接的户内电磁锁(图中未示出)、带电显示器(图中未示出)和传感器(图中未示出)组成。本实施例通过电磁联锁系统中传感器来监测该变压器20的带电状况。当测得该变压器20带电，则其上户内电磁锁就锁闭了变压器20的柜 门，反之则可以正常打开变压器20的柜门。其中所述传感器所测得该变压器20的带电状况，可以通过与其相连接的带电显示器进行显示出来，方便工作人员的了解。

本发明所述的海上风电塔筒用干式变压器工作时，风机30吸收变压器20工作时所产生的热空气并将其排入到内空水冷却器40进行冷却降温，之后再排入到变压器，一形成以风冷循环对变压器进行散热，降温。其中内空水冷却器40与设于外壳10外侧的水泵组件50及外空水冷却器60通过冷却管道相连接形成一水冷循环系统，用于把内空水冷却器40因吸热而温度上升的冷却液，排送到外空水冷却器60中进行冷却，降温再回送到内空水冷却器40用于吸热。本发明通过上述风冷循环系统及水冷循环系统的配合作用可以对变压器20起到很好的散热、降温的作用，进而保障了变压器20安全有效的运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种海上风电塔筒用干式变压器，包括壳体及容纳在所述壳体内的变压器，所述壳体的侧壁上开设置有一进风口及一出风口，其中所述进风口设置在所述壳体侧壁邻近地面的一端，所述出风口设置在所述壳体侧壁远离地面的一端，其特征在于：所述壳体的外侧进一步设置一风机及一内空水冷却器，所述风机与所述内空水冷却器均设于所述壳体进风口与出风口所在的位置处，其中所述内空水冷却器设置在所述风机与所述进风口之间，使得该干式变压器在工作时，所述风机通过出风口从壳体内部吸入热空气并将其排入内空水冷却器，所述热空气经由内空水冷却器冷却后变成冷空气，并从所述进风口排入到壳体的内部；该干式变压器在外壳的外部进一步设置有水泵组件及外空水冷却器，所述水泵组件、外空水冷却器及内空水冷却器通过冷却管道相互连接形成一水冷循环系统，使得该干式变压器工作时，所述水泵组件驱动所述内空水冷却器内因吸热而温度上升的冷却液排入到外空水冷却器进行冷却降温，并把经由所述外空水冷却器冷却降温处理后的冷却液排入到所述内空水冷却器的内部；所述内空水冷却器上固定有一压力控制器，所述水泵组件中的水泵内存有一气囊，并与所述水泵内的冷却液一道填充于所述水泵的容置腔；所述压力控制器与所述水泵组件中水泵的气囊相连接，用于检测所述水泵中气囊内的气体压强。

2.根据权利要求1所述的海上风电塔筒用干式变压器，其特征在于：所述风机为离心式风机，其具有抽风口的一端嵌接在所述壳体的侧壁上，从而使抽风口与所述出风口重合；所述风机的送风口对准所述内空水冷却器且其轴向垂直于所述出风口的轴向；所述内空水冷却器具有冷风出口的一端嵌接在所述壳体的侧壁上，从而使冷风出口与所述壳体上的进风口重合。

3.根据权利要求1所述的海上风电塔筒用干式变压器，其特征在于：该干式变压器进一步包括外壳，所述外壳固定在壳体的侧壁上并与侧壁形成一基本封闭的空间，所述风机和内空水冷却器均收容于该外壳内。

4.根据权利要求3所述的海上风电塔筒用干式变压器，其特征在于：所述外壳的内部进一步设置有一热风挡板设置在所述内空水冷却器靠近风 机的一端，该热风挡板往靠近地面的一侧倾斜设置，从而使得从风机吹过来的热风从内空水冷却器与外壳之间的通道吹入内空水冷却器；所述外壳侧壁靠近进风口的位置处进一步设置有一冷风挡板设置在所述壳体侧壁与变压器之间，从而使得所述冷风仅从所述变压器靠近地面的一端进入。

5.根据权利要求1所述的海上风电塔筒用干式变压器，其特征在于：该干式变压器进一步包括风压开关，所述风压开关设于所述风机与内空水冷却器相连通的通道上。

6.根据权利要求1所述的海上风电塔筒用干式变压器，其特征在于：所述内空水冷却器的进水口通过冷却管道与水泵组件的出水口连接，出水口与外空水冷却器的进水口相连接，所述水泵组件的进水口与外空水冷却器的出水口通过冷却管道相连接。

7.根据权利要求1所述的海上风电塔筒用干式变压器，其特征在于：所述气囊的体积为所述水泵的容置腔体积的二分之一。