CN105225795B - 一种油浸式变压器的地埋式油冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器冷却领域，具体为一种油浸式变压器的地埋式油冷系统，包括设于地面的变压器和设于地下的冷却系统，冷却系统包括油冷却循环系统、水冷却循环系统、风冷却循环系统；油冷却循环系统包括冷却油管和油泵，油管与变压器通过油泵连通形成循环的油冷通道；风冷却循环系统是包括风扇、进风通道、回气通道、地下室构成的循环冷却通道；水冷却循环系统由包括水泵、水塔、进水通道和回水通道构成的循环冷却通道。有效利用大地的温度低、且温度恒定的特性，受昼夜温差变化影响小于10%，受季节影响小。充分有效的利用大地作为冷却源冷却。具有植被层作为隔热层，经过合理的搭配，有效的避免地表层温度升高过高的问题。

Description

一种油浸式变压器的地埋式油冷系统

技术领域

本发明涉及变压器冷却领域，具体为一种油浸式变压器的地埋式油冷系统。

背景技术

油浸式变压器：也称油式变压器。它是变压器的一种结构型式，即变压器的线圈是浸泡在油中的。油浸式变压器由于防火的需要，一般安装在单独的变压器室内或室外。 采用全充油的密封型,波纹油箱壳体能以自身弹性适应油的膨胀。具有体积大、成本低、环保、节能、耐用、维修简单、散热好、过负荷能力强、适应环境广泛的特点。 油浸式变压器是依靠油作冷却介质，如油浸自冷，油浸风冷，油浸水冷及强迫油循环等。油的作用是绝缘、散热、消灭电弧。本系列产品为低损耗型油式/电力变压器，由于油箱内部与外界完全密封隔离，能有效防止空气和水分，减缓油/纸绝缘的老化速度，大大延长变压器的使用寿命，是一种节能省电、安全可靠的产品。

油浸式变压器就是将变压器的线圈和磁芯浸泡在专用的变压器油里面，这样的好处是，即可以散热又可以使线圈与空气隔绝防止空气中的湿气对变压器的磁芯造成腐蚀，同时还可以起到一定的灭弧作用，因此我国早期的电力变压器和电力开关都是泡在油中的。油浸试变压器则需要有人值守，因为如果变压器油温度过高会引起爆炸。油浸式变压器油绝缘性能好、导热性能好,同时变压器油廉价。能够解决变压器大容量散热问题和高电压绝缘问题。

现有的变压器的冷却系统常常位于底面上，受环境温度的影响比较大，特别在北方这种昼夜温差较大，四季温差也较大的地方，室外的冷却系统往往需要更多的人看护，也需要投入大量的人力物力，另外由于温差变化大，严重降低设备的寿命，维护成本增大，置于室外的水容易结冰，而结冰引起的冷却系统损坏的不易被清理，严重影响生产。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种油浸式变压器的地埋式油冷系统，利用地下温度低、且温度恒定的特点，将冷却系统设于地下，解决由于昼夜温差大、季节温差大而需要投入大量人力物力的特点，而且，地下的温度冬暖夏凉，极不容易结冰，此外，该冷却系统设于地下，可以在地面上增设，还具有避雨的功能，具有冬天保暖，夏天隔热的效果，而且本系统具有两种水冷和风冷的两种可切换的冷却方式，对地域温度的限制更小，便于推广。

本发明采用的技术方案如下：

一种油浸式变压器的地埋式油冷系统，包括设于地面的变压器1和设于地下的冷却系统，冷却系统包括油冷却循环系统、水冷却循环系统、风冷却循环系统；

油冷却循环系统包括冷却油管13和油泵，油管与变压器1通过油泵连通形成循环的油冷通道；

风冷却循环系统是包括风扇33、进风通道31、回气通道32、地下室3构成的循环冷却通道；

水冷却循环系统由包括水泵23、水塔2、进水通道21和回水通道22构成的循环冷却通道，水塔2设于地下室3内；

进水通道21与冷却油管13相互贴紧用于对冷却油管13散热；

进风通道31用于对进水通道21散热；

进水通道21、回水通道22、冷却油管13、进风通道31和回气通道32都埋设于土中。

由于上述结构，冷却系统的各个管道被埋设在土中，直接与泥土接触，能够是冷却系统快速、充分、直接的利用大地作为冷却源，而且冷却系统的各个子系统均能利用大地作为冷却源，因此其冷却的效率更高，维持的温度更为恒定，受昼夜环境的温度影响明显减小，使变压器1油温受昼夜温度影响的变化率低于10%。

更进一步，在冷却系统上方的土表层设有植被层6。植被层6能够有效的隔绝太阳温度，对地下的影响，还能保证绿化，具有环保性和隔热性。

更进一步，所述进水通道21和进风通道31位于同一管道内，进水通道21为管道下部的水膜层，进风通道31为管道上方的空气层。

这种结构具有水风冷气系统的切换功能，当水膜层完全干涸后，风冷却循环系统能够直接作用于油冷却系统，用于替代水冷却系统，复合电力系统一用一备的要求，避免其中的一个冷却系统故障而必须要停产的情况。

更进一步，在冷却系统和地面之间设有加强层4和隔水层5，加强层4用于强化土质结构避免管道被破坏。隔水层5可用于防止其上层雨水下流至其下层。

更进一步，所述隔水层5由20-40份低温烘干的条状棉麻制品、5-10份丝膨化处理的状尼龙制品、4-8份聚苯乙烯颗粒、2-3.6份胶水均匀混合后，由1.2-3.4Mpa的压力挤压为饼状制品，在饼状制品的下层固定钢丝网、上层打磨粗糙形成毛刺。

这种结构不尽能够更有效的保持水分，为其上方的植被层6补充水分，还具有防水性，避免其下方的泥土被雨水浸入，引发塌陷，造成管路损坏。

更进一步，所述加强层4是由直径1-2mm的钢丝混合直径为4-6mm的钢条混合编织成的目数为5-8目的钢网。

更进一步，回气通道32或回水通道22呈弯曲状便于利用地下冷却源。可选择S型或螺旋形，增长通道的长度，更有利的利用大地的冷却作用。

更进一步，变压器1的进油口12和出油口11设于变压器1底部，出油口11和进油口12分别连通油冷却循坏系统的进口和出口。

更进一步，所述植被层6种植有耐旱且根系发达的植株，选用株高50cm以上的耐旱植株以横向间距30-45cm、纵向间距10-35cm栽种，选用株高5-20cm的耐旱植物以间距不大于10cm的密度栽种。

这种种植方法能够将充分利用太阳的直射性，避免太阳光对地面的直接加热，从而使太阳光经多重过滤，降低地表的温度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、有效利用大地的温度低、且温度恒定的特性，受昼夜温差变化影响小于10%，受季节影响小。

2、充分有效的利用大地作为冷却源冷却。

3、具有植被层6作为隔热层，经过合理的搭配，有效的避免地表层温度升高过高的问题。

4、冷却系统完全埋设与地下，将地表空气环境对冷却系统的影响降低至趋近与零。

5、具有水冷却循环系统和风冷却循环系统切换的功能，方便实用，复合电力行业一用一备的要求。

附图说明

图1是本发明中一种油浸式变压器的地埋式油冷系统结构图；

图中标记：1-变压器，11-出油口，12-进油口，13-冷却油管，2-水塔，21-进水通道，22-回水通道，23-水泵，3-地下室，31-进风通道，32-回气通道，33-风扇，4-加强层，5-隔水层，6-植被层。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施例1：

如图1所示，本发明的一种油浸式变压器的地埋式油冷系统，包括设于地面的变压器1和设于地下的冷却系统，冷却系统设于地面以下至少一米，冷却系统包括油冷却循环系统、水冷却循环系统和风冷却循环系统；

油冷却循环系统包括冷却油管13和油泵，油管与变压器1通过油泵连通形成循环的油冷通道；油冷系统的进出口分别与变压器1的进油口12和出油口11连通，该变压器1的进油口12和出油口11均位于变压器1的底部或下部侧壁，冷却油管13形成包括形成网状的若干冷却支管，冷却支管的两端为冷却总管，当根冷却支管的层菱形。在冷却支管处于进水通道21的管壁面接触，以便于冷却支管的热量传递到进水通道21中。

风冷却循环系统是包括风扇33、进风通道31、回气通道32、地下室3构成的循环冷却通道；风冷却循环系统的地下室3位于6-8米深的地下，地下室3具有连通进风通道31和回气通道32的风口，其风口可以为一个也可以有若干，风别对用不同的进风通道31和回气通道32，进风通道31与进水通道21并行且相互靠拢，以便于进风通道31带走进气通道中的热量，也可以将进风通道31和进气通道合并到同一管道中，使进水通道21和进风通道31位于同一管道内，进水通道21为管道下部的水膜层，水膜层的厚度为管道内径的五分之一到三份之一，进风通道31为管道上方的空气层。这种结构具有水风冷气系统的切换功能，当水膜层完全干涸后，风冷却循环系统能够直接作用于油冷却系统，用于替代水冷却系统，复合电力系统一用一备的要求，避免其中的一个冷却系统故障而必须要停产的情况。

水冷却循环系统是由包括水泵23、水塔2、进水通道21和回水通道22构成的循环冷却通道，水塔2设于地下室3内；水塔2的容量为2.5-3吨的水，在水塔2的下部设有出水口，出水口通过水泵23和阀门连接到进水通道21中，在进水通道21的另一端连接有回水通道22，回水通道22上设有水泵23并连通到水塔2中，回水通道22呈弯曲状便于利用地下冷却源。可选择S型或螺旋形，增长通道的长度，更有利的利用大地的冷却作用。

进水通道21与冷却油管13相互贴紧以便于对冷却油管13散热；进风通道31用于对进水通道21散热；进水通道21、回水通道22、冷却油管13、进风通道31和回气通道32都埋设于土中。

在冷却系统和地面之间设有加强层4和隔水层5，加强层4用于强化土质结构避免管道被破坏。隔水层5可用于防止其上层雨水下流至其下层。隔水层5由20-40份低温烘干的条状棉麻制品、5-10份丝膨化处理的状尼龙制品、4-8份聚苯乙烯颗粒、2-3.6份胶水均匀混合后，由1.2-3.4Mpa的压力挤压为饼状制品，在饼状制品的下层固定钢丝网、上层打磨粗糙形成毛刺。这种结构不尽能够更有效的保持水分，为其上方的植被层6补充水分，还具有防水性，避免其下方的泥土被雨水浸入，引发塌陷，造成管路损坏。

加强层4是由直径1-2mm的钢丝混合直径为4-6mm的钢条混合编织成的目数为5-8目的钢网。

在冷却系统上方的土表层设有植被层6。植被层6能够有效的隔绝太阳温度，对地下的影响，还能保证绿化，具有环保性和隔热性。植被层6种植有耐旱且根系发达的植株，选用株高50cm以上的耐旱植株以横向间距30-45cm、纵向间距10-35cm栽种，选用株高5-20cm的耐旱植物以间距不大于10cm的密度栽种。这种种植方法能够将充分利用太阳的直射性，避免太阳光对地面的直接加热，从而使太阳光经多重过滤，降低地表的温度。耐旱植物可选择白麻、花棒、白刺、沙冬青、沙葱、长穗柳、胡杨、红皮沙拐枣等植物。

由于上述结构，冷却系统的各个管道被埋设在土中，直接与泥土接触，能够是冷却系统快速、充分、直接的利用大地作为冷却源，而且冷却系统的各个子系统均能利用大地作为冷却源，因此其冷却的效率更高，维持的温度更为恒定，受昼夜环境的温度影响明显减小，使变压器1油温受昼夜温度影响的变化率低于10%。

具体实施例2：

实施例1中的一种油浸式变压器的地埋式油冷系统的安装方法：

（1）、挖掘一个长宽高分别为13m*15m*3.5m的深坑，将深坑底部填平并夯实；

（2）、在深坑的一侧边搭设一个地下室，在地下室中搭设一水塔；

（3）、在深坑底部铺设一层颗颗粒度小于10目、厚度为3-3.5cm的第一粉末层，在第一粉末层上方采用内径为3-5cm的钢管搭设S型的回水通道，然后在回水通道的上方铺设颗粒度小于10目、厚度为4-4.5cm厚的第二粉末层；将第二粉末层铺平并采用压强为100-150kpa的夯土设备将第二粉末层夯实；

（4）、在第二粉末层上方采用外径为1-2.5cm的细石敷设15-20cm厚的细石层，在细石层的上方敷设颗颗粒度小于10目、厚度为5-8cm的第三粉末层，将第三粉末层填平并采用压强为50-70kpa的夯土设备夯实；

（5）、在第三粉末层上采用若干内径为4-6cm钢管，以2-3cm为间距平行排列在10m*10m的面积上，每相邻10根钢管组成一个钢管组，钢管组中各个钢管的两端分别连接在一根副进油管上、一根副出油管上，副进油管和副出油管均为内径为15-20cm的上，副进油管上连接有油泵，若干副进/出油管连接到一根主进/出油管， 副管上的油泵安装在地下室中；钢管组和副进/出油管网状设置，构成冷却油管；

（6）、在冷却油管上装设上部为平面、下部带卡扣的散热器，在散热器的上部放设内径为12-15cm且下部平滑的散热钢管，散热钢管的下部与散热器的上部紧贴，将散热钢管两端的下部与回水通道或水塔连接，在散热钢管的上层铺设颗粒度小于10目、厚度为20-25cm的第四粉末层；将第四粉末层填平并采用压强为60-80kpa的夯土机夯实；

（7）、在第四粉末层上方采用外径为1.5-2cm的碎石敷设厚度为30-60cm的第一碎石层，并在第一碎石层中埋设内径为5-8cm的回气管道；回气管道的两端分别连接到散热钢管的两端；

（8）、在第四粉末层上搭设加强层，该加强层4是由直径1-2mm的钢丝混合直径为4-6mm的钢条混合编织成的目数为5-8目的钢网；

（8）在钢网上层采用外径为1.5-2.0的碎石敷设10-20cm厚的第二碎石层，然后采用外径大于8cm的鹅卵石敷设50-80cm厚的鹅卵石层，鹅卵石层上采用外径为1.5-2.0的碎石敷设10-20cm厚的第三碎石层；

（9）、在第三碎石层填平并采用压强为120-150kpa的压力夯实后敷设20-30cm厚的防水层，在防水层上方铺设土壤至与地面齐平；在土壤上种植有植被层；

（10）、将变压器安装在植被层的一侧，主进/出油管分别连接到变压器的进/出油口上，

（11）、从水塔中向散热钢管抽水，使散热钢管中的水膜厚度为3-5cm，在散热钢管中以水膜作为进水通道，以水膜上方的空气层作为近期通道。

具体实施例3：

实施例1或实施例2中的一种油浸式变压器的地埋式油冷系统的启动方法：

（1）、启动部分风扇使冷空气在回气通道、进气通道、地下室中循环；

（2）、启动油泵使变压器油在冷却油管、变压器中循环；

（3）、对变压器进行调档升压电压为正常使用的一半时，等待变压器油温升至其正常使用时温度值时，启动全部风扇；

（4）、变压器继续调档升压至正常使用的四分之三时，启动部分水泵，使冷却水在进水通道、回水通道、水塔之间循环；

（5）、将变压器调档升压至正常使用的电压值，观察变压器油温的数值；视情况启动或关闭部分或全部水泵。

具体实施例4：

实施例1或实施例2中的一种油浸式变压器的地埋式油冷系统的启动方法，该启动方法更适用于夏季变压器的启动：

（1）、启动部分水泵，使冷却水在进水通道、回水通道、水塔之间循环；

（2）、启动油泵使变压器油在冷却油管、变压器中循环；

（3）、对变压器进行调档升压电压为正常使用的一半时，等待变压器油温升至其正常使用时温度值时，启动部分风扇，使冷空气在回气通道、进气通道、地下室中循环；

（4）、变压器继续调档升压至正常使用的四分之三时，启动全部风扇；

（5）、将变压器调档升压至正常使用的电压值，观察变压器油温的数值；视情况启动或关闭部分水泵或部分风扇。

综上，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、有效利用大地的温度低、且温度恒定的特性，受昼夜温差变化影响小于10%，受季节影响小。

2、充分有效的利用大地作为冷却源冷却。

3、具有植被层6作为隔热层，经过合理的搭配，有效的避免地表层温度升高过高的问题。

4、冷却系统完全埋设与地下，将地表空气环境对冷却系统的影响降低至趋近与零。

5、具有水冷却循环系统和风冷却循环系统切换的功能，方便实用，复合电力行业一用一备的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油浸式变压器的地埋式油冷系统，其特征在于，包括设于地面的变压器（1）和设于地下的冷却系统，冷却系统包括油冷却循环系统、水冷却循环系统、风冷却循环系统；

油冷却循环系统包括冷却油管（13）和油泵，油管与变压器（1）通过油泵连通形成循环的油冷通道；

风冷却循环系统包括风扇（33）、进风通道（31）、回气通道（32）、地下室（3）构成的循环冷却通道；

水冷却循环系统包括水泵（23）、水塔（2）、进水通道（21）和回水通道（22）构成的循环冷却通道，水塔（2）设于地下室（3）内；

进水通道（21）与冷却油管（13）相互贴紧用于对冷却油管（13）散热；

进风通道（31）用于对进水通道（21）散热；

进水通道（21）、回水通道（22）、冷却油管（13）、进风通道（31）和回气通道（32）都埋设于土中;

在冷却系统上方的土表层设有植被层（6）; 变压器（1）的进油口（12）和出油口（11）设于变压器（1）底部，出油口（11）和进油口（12）分别连通油冷却循坏系统的进口和出口。

2.根据权利要求1所述的油浸式变压器的地埋式油冷系统，其特征在于，所述进水通道（21）和进风通道（31）位于同一管道内，进水通道（21）为管道下部的水膜层，进风通道（31）为管道上方的空气层。

3.根据权利要求1所述的油浸式变压器的地埋式油冷系统，其特征在于，在冷却系统和地面之间设有加强层（4）和隔水层（5），加强层（4）用于强化土质结构避免管道被破坏。

4.根据权利要求3所述的油浸式变压器的地埋式油冷系统，其特征在于，所述隔水层（5）由20-40份低温烘干的条状棉麻制品、5-10份丝膨化处理的状尼龙制品、4-8份聚苯乙烯颗粒、2-3.6份胶水均匀混合后，由1.2-3.4Mpa的压力挤压为饼状制品，在饼状制品的下层固定钢丝网、上层打磨粗糙形成毛刺。

5.根据权利要求3所述的油浸式变压器的地埋式油冷系统，其特征在于，所述加强层（4）是由直径1-2mm的钢丝混合直径为4-6mm的钢条混合编织成的目数为5-8目的钢网。

6.根据权利要求1所述的油浸式变压器的地埋式油冷系统，其特征在于，回气通道（32）或回水通道（22）呈弯曲状便于利用地下冷却源。

7.根据权利要求1所述的油浸式变压器的地埋式油冷系统，其特征在于，所述植被层（6）种植有耐旱且根系发达的植株，选用株高50cm以上的耐旱植株以横向间距30-45cm、纵向间距10-35cm栽种，选用株高5-20cm的耐旱植物以间距不大于10cm的密度栽种。