CN107240485A - 变压器油冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器油冷却系统，包括：制冷系统、强制油路循环系统以及电控系统；制冷系统包括制冷压缩机、冷凝器、储液筒、干燥过滤器、膨胀装置、蒸发器、气液分离器和制冷管路，上述设备通过制冷管路依次连接成循环闭合回路；所述强制油路循环系统包括：油浸式变压器、循环油泵、蒸发器和油管路，上述设备通过油管路依次连接成闭合循环回路；电控系统包括温度感应元件以及温度控制器；温度控制器与温度感应元件、循环油泵、制冷压缩机以及冷凝风机电连接。本发明采用制冷系统将变压器内部的油进行强制降温，具有安装简单、控温精度高的特点，即使变压器在恶劣环境下也可以控制油温，减少故障。

Description

变压器油冷却系统

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及变压器油冷却系统。

背景技术

变压器在输送电网中是一个重要且不可缺少的电力设备,对调节电网的电压起到至关重要的作用。电力变压器在使用中会产生铁心损耗和绕组损耗，这些损耗将导致铁心和绕组温度升高。为了保证变压器安全可靠运行,需将变压器的绕组温度、铁心温度和变压器油的温度限定在安全范围以内,故需对变压器进行散热冷却。目前电网上运行的变压器大部分仍为油浸式变压器,通常的油浸式变压器是依靠设置在变压器周围的散热片来进行内部变压器油的降温，但由于散热片受环境的影响较大，往往在环境温度高时达不到预期效果，从而引起变压器的较大故障，如由于油温过高,造成变压器油绝缘性能下降、线圈老化甚至造成变压器起火、爆炸等事故。

因此，改进自然油循环冷却变压器的冷却结构、提高其控制油温精度,不论从散热冷却效率方面,还是延长变压器的使用寿命、减少热事故方面,都将带来巨大的社会经济效益。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种变压器油冷却系统，其特征在于，包括：制冷系统、强制油路循环系统以及电控系统，提高变压器的安全运行性能。

进一步的，所述制冷系统包括制冷压缩机、冷凝器、储液筒、气液分离器、干燥过滤器、膨胀装置、蒸发器和制冷管路。

进一步的，所述制冷压缩机、冷凝器、储液筒、干燥过滤器、膨胀装置、蒸发器、气液分离器通过制冷管路依次连接形成循环回路，即制冷压缩机出口与冷凝器进口接连，冷凝器出口与储液筒进口连接，储液筒出口通过干燥过滤器和膨胀装置与蒸发器一侧的第一进口连接，蒸发器上与第一进口同侧的第一出口与气液分离器进口连接，气液分离器出口与制冷压缩机进口连接，形成闭合循环回路；

进一步的，所述冷凝器上设置有冷凝风机；

优选的，所述冷凝器为翅片式冷凝器；通过在普通的基管上加装翅片来达到强化传热的目的。

优选的，所述膨胀装置为热力膨胀阀，它能使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果，膨胀阀通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量，防止出现蒸发器面积利用不足和敲缸现象。

优选的，所述蒸发器为板式蒸发器，本发明中的板式蒸发器一侧走油，一侧走制冷剂；由于采用波纹金属板结构，利用分流和逆流方式在两种不同流体间进行换热，因而极大地提高了换热效率，使制冷系统的制冷量得到充分发挥。

进一步的，所述强制油路循环系统包括油浸式变压器、循环油泵、蒸发器和油管路。

进一步的，所述油浸式变压器、循环油泵、蒸发器通过油管路依次连接形成循环回路，即油浸式变压器油的管道出口与循环油泵进口连接，循环油泵出口与蒸发器另一侧的第二进口连接，蒸发器上与第二进口同侧的第二出口与油浸式变压器的油管道进口连接，形成闭合循环回路。

进一步的，所述电控系统包括温度感应元件以及温度控制器。

进一步的，所述温度感应元件为设置在油浸式变压器的油管道出口的油温测温元件，用以测量油浸式变压器油的温度。

进一步的，所述温度控制器与温度感应元件、循环油泵、制冷压缩机以及冷凝风机电连接。

进一步的，所述变压器油冷却系统还包括设置在强制油路循环系统中的油泵和蒸发器之间的风冷冷却器以及设置在油浸式变压器外部所处环境中的环境温度测温元件；所述风冷冷却器包括换热器以及与之配套的冷却风机；所述冷却风机、环境温度测温元件与温度控制器电连接。

当制冷系统工作时，制冷压缩机将制冷剂气体吸入进行压缩后变成高温高压的气体，然后排出送入翅片式冷凝器，与由冷凝风机产生的穿过冷凝器的低温进风进行热交换，使高温高压的制冷剂气体冷凝为常温高压的液体，同时低温进风变成高温出风被排出。常温高压的制冷剂液体经过储液筒、干燥过滤器后，被热力膨胀阀节流成低温低压的液体进入板式蒸发器，在板式蒸发器内与同时进入的由循环用泵带入的较高温度的油形成热交换，使低温低压的液体制冷剂吸热蒸发为低温低压的气体，最后流经气液分离器后被制冷压缩机吸入重新循环运行，较高温度的油则被降温后流出板式蒸发器返回到油浸式变压器与其中的油混合，降低油温。

本发明的有益效果是：采用制冷系统与传统的油浸式变压器相结合，使本发明具有了实质性特点和显著的进步，本发明将油浸式变压器内部的油进行强制降温，使油浸式变压器中的油的温度可在一定范围内自由设定。具有安装简单、控温精度高的特点，即使变压器在恶劣的状态下工作，也可很好的将油温控制住，不至于因为油温的升高而引起故障。

附图说明

图1是变压器油冷却系统实施例1示意图；

图2是变压器油冷却系统实施例2示意图；

图中标记：1、制冷压缩机，2、翅片式冷凝器，3、储液筒，4、干燥过滤器，5、热力膨胀阀，6、板式蒸发器，7、气液分离器，8、冷凝风机，9、油浸式变压器，10、油温感温元件，11、循环油泵，12、温度控制器，13、换热器，14、冷却风机，15、环境温度感温元件。

具体实施方案

为了使本发明实现的技术手段，改进特征，达到的目的更容易明白，以下结合附图实施例对本发明作进行清楚、完整的描述。

实施例1：

如图1所示：

变压器油冷却系统，包括：制冷系统、强制油路循环系统以及电控系统。

制冷系统包括：制冷压缩机1、翅片式冷凝器2、储液筒3、干燥过滤器4、热力膨胀阀5、板式蒸发器6、气液分离器7和制冷管路。

强制油路循环系统包括：油浸式变压器9、循环油泵11、板式蒸发器6和油管路。

电控系统包括：温度控制器12以及温度感应元件即油温感温元件10。

其中制冷压缩机1、翅片式冷凝器2、储液筒3、干燥过滤器4、热力膨胀阀5、板式蒸发器6、气液分离器7通过制冷管路依次连接形成循环闭合回路，即制冷压缩机1出口与翅片式冷凝器2进口接连，翅片式冷凝器2出口与储液筒3进口连接，储液筒3出口通过干燥过滤器4和热力膨胀阀5与板式蒸发器6一侧的第一进口连接，板式蒸发器6上与第一进口同侧的第一出口与气液分离器7进口连接，气液分离器7出口与制冷压缩机1进口连接，形成闭合循环回路；所述冷凝器2设置有冷凝风机8；

其中油浸式变压器9、循环油泵11、板式蒸发器6通过油管路依次连接形成循环闭合回路，即油浸式变压器9的油管道出口与循环油泵11进口连接，循环油泵11出口与板式蒸发器6另一侧的第二进口连接，板式蒸发器6上与第二进口同侧的第二出口与油浸式变压器9的油管道进口连接，形成闭合循环回路。

制冷系统中的热力膨胀阀，它能使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果，膨胀阀通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量，防止出现蒸发器面积利用不足和敲缸现象。

制冷系统中的板式蒸发器一侧走油，一侧走制冷剂。由于采用波纹金属板结构，利用分流和逆流方式在两种不同流体间进行换热，因而极大地提高了换热效率，使制冷系统的制冷量得到充分发挥。

循环油泵是油路循环的动力源，通过它使油从油箱中被抽出送入制冷系统中进行冷却；即循环油泵将变压器油箱中的油抽出，通过油管路送入制冷系统中的的蒸发器，与低温低压的液态制冷剂进行热交换达到降温的目的。降温后的油返回油箱混合后，再被油泵抽出重新循环。

其中温度控制器12与循环油泵11、油温感温元件10以及制冷压缩机1、冷凝风机8电连接。电控系统控制着所有冷却装置中的动力部件，包括循环油泵、制冷压缩机、冷凝风机。当置于油箱内或置于油管内的油温感温元件11感受到油温高于设定温度时，自动启动制冷系统进行降温，当低于一定值时又自动停止制冷装置。

当制冷系统工作时，制冷压缩机1将制冷剂气体吸入进行压缩后变成高温高压的气体，然后排出送入翅片式冷凝器2，与由冷凝风机8产生的穿过冷凝器的低温进风进行热交换，使高温高压的制冷剂气体冷凝为常温高压的液体，同时低温进风变成高温出风被排出。常温高压的制冷剂液体经过储液筒3、干燥过滤器4后，被热力膨胀阀5节流成低温低压的液体进入板式蒸发器6，在板式蒸发器内与同时进入的由循环用泵11带入的较高温度的油形成热交换，使低温低压的液体制冷剂吸热蒸发为低温低压的气体，最后流经气液分离器7后被制冷压缩机1吸入重新循环运行，较高温度的油则被降温后流出板式蒸发器6返回到油浸式变压器与其中的油混合，降低油温。

实施例2：

为进一步优化上述方案，如图2所示：

制冷系统还包括：设置在强制油路循环系统中的循环油泵11和板式蒸发器6之间的风冷冷却器以及设置在油浸式变压器外部所处环境的环境温度测温元件15，风冷冷却器包括：换热器13，以及与之配套的冷却风机14。

实施例2中是考虑到节能效果而设计的，它是在实施例1的装置的基础上，在油路中再加装一个风冷冷却器。油通过油泵进入换热器主体，由于换热器的油路通道外有很多散热翅片，由冷却风机将周围的冷空气流经散热翅片，从而将油流道内的变压器油降下温度。

其中制冷压缩机1、翅片式冷凝器2、储液筒3、干燥过滤器4、热力膨胀阀5、板式蒸发器6、气液分离器7通过制冷管路依次连接形成循环回路，即制冷压缩机1出口与翅片式冷凝器2进口接连，翅片式冷凝器2出口与储液筒3进口连接，储液筒3出口通过干燥过滤器4和热力膨胀阀5与蒸发器6一侧的第一进口连接，板式蒸发器6上与第一进口同侧的第一出口与气液分离器7进口连接，气液分离器7出口与制冷压缩机1进口连接，形成闭合循环回路；所述冷凝器2设置有冷凝风机8；

其中油浸式变压器9、循环油泵11、板式蒸发器6通过油管路依次连接形成循环回路，即油浸式变压器9的油管道出口与循环油泵11进口连接，循环油泵11出口与板式蒸发器6另一侧的第二进口连接，板式蒸发器6上与第二进口同侧的第二出口与油浸式变压器9的油管道进口连接，形成闭合循环回路。

制冷系统中的热力膨胀阀，它能使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果，膨胀阀通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量，防止出现蒸发器面积利用不足和敲缸现象。

制冷系统中的板式蒸发器一侧走油，一侧走制冷剂。由于采用波纹金属板结构，利用分流和逆流方式在两种不同流体间进行换热，因而极大地提高了换热效率，使制冷系统的制冷量得到充分发挥。

进一步的，所述温度控制器与循环油泵油温感温元件、环境温度感温元件、制冷压缩机、冷凝风机以及冷却风机电连接。

着重说明的是电控系统：由于风冷冷却器的冷却效果取决于周围环境温度的高低。例如要将油温控制在35度，环境温度低于35度时才有效果，当环境温度高于35度时不但没效果，还起反作用，会加热油温，因此此设备所处环境温度越低效果越好。

所以电控系统会自动根据环境温度和实际油温来控制冷却风机的启停。

当环境温度感温元件反馈温度低于油温感温元件反馈温度，且低于设定的所需油温温度≥10℃时，只启动冷却风机对变压器油温进行冷却；此时循环油泵使油从油箱中被抽出送入风冷冷却器中进行冷却。即油通过油泵进入换热器主体，由于换热器的油路通道外有很多散热翅片，由冷却风机将周围的冷空气流经散热翅片，从而将油流道内的变压器油降下温度。

当环境温度感温元件反馈温度低于油温感温元件反馈温度，且低于设定的所需油温温度≤10℃时，启动冷却风机和制冷系统对变压器油温同时进行冷却；此时循环油泵使油从油箱中被抽出送入风冷冷却器，通过换热器进行换热降温，同时制冷系统通过制冷压缩机将制冷剂气体吸入进行压缩后变成高温高压的气体，然后排出送入翅片式冷凝器，与由翅片式冷凝风机产生的穿过冷凝器的低温进风进行热交换，使高温高压的制冷剂气体冷凝为常温高压的液体，同时低温进风变成高温出风被排出；常温高压的制冷剂液体经过储液筒、干燥过滤器后，被热力膨胀阀节流成低温低压的液体进入板式蒸发器，在板式蒸发器内与同时进入的较高温度的油形成热交换进行冷却。

当环境温度感温元件反馈温度高于油温感温元件反馈温度，此时停止冷却风机，只启动制冷系统，即启动制冷压缩机制冷对变压器油温进行冷却；

由于在一年之中，有相当一部分时间的环境温度低于用户要求的变压器油油温。并且冷却风机14功率低，此时实施例2中的变压器油冷却系统相比较于实施例1在实现冷却变压器的基础上还可很大程度的节约电能。

在具体实施过程中，采用制冷系统将油浸式变压器内部的油进行强制降温，使油浸式变压器的油的温度可在一定范围内自由设定。具有安装简单、控温精度高的特点，即使变压器在恶劣的状态下工作，也可很好的将油温控制住，不至于因为油温的升高而引起故障，解决了背景技术中所提及的由于油温过热而出现的各种问题，带来了巨大的经济效益，适合进一步的推广。

在具体实施过程中，制冷系统中的储液筒和气液分离器只选其一或两个都用，优选的，储液筒和气液分离器同时使用。

本发明不局限于上述的优选实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或者相近似的技术方案，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.变压器油冷却系统，其特征在于，包括：制冷系统、强制油路循环系统以及电控系统；

所述制冷系统包括制冷压缩机、冷凝器、储液筒、干燥过滤器、膨胀装置、蒸发器、气液分离器和制冷管路；所述制冷压缩机出口与冷凝器进口接连，冷凝器出口与储液筒进口连接，储液筒出口通过干燥过滤器和膨胀装置与蒸发器一侧的第一进口连接，蒸发器上与第一进口同侧的第一出口与气液分离器进口连接，气液分离器出口与制冷压缩机进口连接，所述制冷压缩机、冷凝器、储液筒、干燥过滤器、膨胀装置、蒸发器和气液分离器通过制冷管路形成闭合循环回路；所述冷凝器上设置有冷凝风机；

所述强制油路循环系统包括：油浸式变压器、循环油泵、蒸发器和油管路；所述油浸式变压器的油管道出口与循环油泵进口连接，循环油泵出口与蒸发器另一侧的第二进口连接，蒸发器上与第二进口同侧的第二出口与油浸式变压器的油管道进口连接，所述油浸式变压器、循环油泵和蒸发器通过油管路形成闭合循环回路；

所述电控系统包括温度感应元件以及温度控制器；所述温度感应元件为设置在油浸式变压器的油管道出口位置的油温测温元件；所述温度控制器与温度感应元件、循环油泵、制冷压缩机以及冷凝风机电连接。

2.根据权利要求1所述的变压器油冷却系统，其特征在于，所述冷凝器为翅片式冷凝器。

3.根据权利要求1所述的变压器油冷却系统，其特征在于，所述膨胀装置为热力膨胀阀。

4.根据权利要求1所述的变压器油冷却系统，其特征在于，所述蒸发器为板式蒸发器，所述板式蒸发器设置有两个进出口，一侧走制冷剂，另一侧走油。

5.根据权利要求1-4任一项所述的变压器油冷却系统，其特征在于，所述变压器油冷却系统还包括设置在强制油路循环系统中的油泵和蒸发器之间的风冷冷却器以及设置在变压器外部所处环境中的环境温度测温元件；所述风冷冷却器包括换热器以及与之配套的冷却风机；所述冷却风机、环境温度测温元件与温度控制器电连接。