CN112038060A - 一种配电变压器过载能力提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电变压器过载能力提升方法，将若干蓄热胶囊投入在运变压器的绝缘油中，所述蓄热胶囊单个尺寸在1‑3mm之间，所述蓄热胶囊的投入的总体积占绝缘油提及的25％；每个所述蓄热胶囊内部充有90％的石蜡与10％的碳化硅粉末，每个所述蓄热胶囊由PP材质构成，其整体密度与绝缘油相同；将氧化铝陶瓷粉末投入在运变压器的绝缘油中，所述氧化铝陶瓷粉末不低于300目，其投入的容积不低于绝缘油容积的5％。与现有技术相比，本发明具有显著提高变压器过载能力、大幅降低配置高容量变压器带来的高额成本与空载能耗等优点。

Description

一种配电变压器过载能力提升方法

技术领域

本发明涉及电力设备优化技术领域，尤其是涉及一种配电变压器过载能力提升方法。

背景技术

配电变压器的安全稳定运行直接关系着电网的运行稳定性，随着国民经济的发展，配网负荷日益增加，另一方面随着电动汽车的普及、大功率直流充电桩的建设，各种短时大功率冲击性负荷越来越多的投入运行，很多地区的配电变压器不堪重负，故障、火灾频发，然而扩容更换变压器成本高昂、人力物力消耗巨大，且对于现有负荷率波动极大的城乡配网，面对大量低负荷季节时段，更换大容量变压器还存在容量利用率低、空载损耗大、功率因数低的问题。因此，新型高过载变压器应运而生，一定程度上解决了上述问题，然而常规的高过载变压器过载能力还不够强，例如典型产品过载2倍运行时间仅为1小时，过载1.5倍运行时间仅为2小时，对于夏季负荷高峰显然过载能力明显不够，变压器严重过负荷会引发起火事故，在各地夏季高峰用电期间，此类事故屡次发生，即使高过载型变压器也无法幸免。

传统高过载变压器仍基于普通油浸或干式变压器设计思路，即仅提升其绝缘等级。由于温升耐受能力提升有限，而变压器过载后温度上升很快，实际并不能连续长时间经历过负荷。现有技术中，有些高过载变压器采用强制冷却手段来控制温升，进而提高过负荷能力，但因强制方式冷却噪音大、且需要添加风控回路，对很多场合并不适用。另外，变压器绝缘油静电问题可对变压器内部绕组绝缘产生较大不利影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种配电变压器过载能力提升方法，该方法采用蓄热原理，借助蓄热介质的潜热蓄热能力，大幅提升绝缘油的比热，从而在变压器过载运行时有效吸收过量发热，平抑温升；同时还具有提升过载能力、保护变压器绝缘等优势。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种配电变压器过载能力提升方法，该方法将若干蓄热胶囊投入至在运变压器的绝缘油中，并将氧化铝陶瓷粉末投入至在运变压器的绝缘油中，各个所述蓄热胶囊的内部填充有石蜡与碳化硅粉末，各个所述蓄热胶囊的整体密度与在运变压器的绝缘油的密度相同。

进一步地，各个所述蓄热胶囊的内部填充有90％的石蜡与10％的碳化硅粉末。

进一步地，若干所述蓄热胶囊的投入的总体积占在运变压器的绝缘油的体积的25％。

进一步地，所述氧化铝陶瓷粉末不低于300目，所述氧化铝陶瓷粉末投入在运变压器的绝缘油的容积不低于在运变压器的绝缘油容积的5％。

进一步地，各个所述蓄热胶囊由PP材质构成。

进一步地，各个所述蓄热胶囊的单个尺寸在1～3mm之间。

本发明提供的配电变压器过载能力提升方法，相较于现有技术至少包括如下有益效果：

一、变压器过载能力高：本发明方法采用蓄热原理，并将蓄热介质做成微型胶囊，投入既有变压器的绝缘油中，改造过程无需对变压器结构做任何改动，甚至可在带电运行时改动，借助蓄热介质的潜热蓄热能力，大幅提升绝缘油的比热，从而在变压器过载运行时有效吸收过量发热，平抑温升，即采用极其方便的手段大幅提升了变压器的过载能力，实现了变压器过载时限的延长。

二、保护变压器绝缘：本发明方法设置的氧化铝陶瓷粉末与蓄热胶囊在油中共同循环，可有效均匀电场、从而规避静电产生条件，保护变压器绝缘；

三、散热能力高：氧化铝粉末与蓄热胶囊中的碳化硅材料均有5-15W/(m·K)的导热系数，是绝缘材料中相当高的导热系数，将二者在绝缘油中仪器参与循环，能够极大地提升传导散热效果，进一步降低温升，提升过载能力。

四、避免变压器火灾隐患：由于蓄热介质的蓄热，使得变压器温升越限的概率大幅降低，又因氧化铝陶瓷粉末自身是很好的阻燃剂，当以5％的体积比例添加至绝缘油中时，能有效提升绝缘油的闪点，从而预防变压器火灾的发生。

五、延长变压器绕组寿命：蓄热介质的蓄热效用能够将变压器油的温升变化趋于缓和，使得在负荷骤变的情况下，变压器的温升不会忽高忽低，从而降低绕组绝缘材料的热胀冷缩，延长绕组寿命。

六、大幅降低变压器设备能耗：本发明方法可应用于很多负荷波动平凡的场合，无需更换大规格容量的变压器，从而有效降低大规格变压器在低谷时的低效率高损耗问题；此外蓄热手段的应用也有效降低了变压器的平均温度，而导电材料的电阻率与温度成正比，当温度降低后，铜损也同时降低，进一步起到节能作用。

附图说明

图1为实施例中配电变压器过载能力提升方法的原理示意图；

图2为实施例中采用普通变压器过载运行的温升随时间变化曲线；

图3为实施例中采用配电变压器过载能力提升方法下的变压器过载运行的温升随时间变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

本发明涉及一种配电变压器过载能力提升方法，该方法在现有油浸高过载变压器的基础上，提出了特殊的蓄热胶囊系统，利用高分子相变蓄热材料对变压器过负荷运行时的热量进行吸收，由于相变材料的储能特性，可实现2倍过负荷连续至少运行5小时油温不越限的良好性能。

具体地，本发明配电变压器过载能力提升方法将若干蓄热胶囊投入在运变压器的绝缘油中，蓄热胶囊投入的总体积占绝缘油体积的25％；这基本可满足增加绝缘油整体比热的要求，蓄热胶囊可在80-100度温度范围内，具备绝缘油5倍以上的比热，通过25％的蓄热胶囊的掺入，可使绝缘油的蓄热能力提升1倍，从而实现数小时的过负荷工况油温不越限的要求。其中，每个蓄热胶囊由PP材质构成，其整体密度与绝缘油相同。每个蓄热胶囊的内部充有90％的石蜡与10％的碳化硅粉末。碳化硅用来实现胶囊内部的石蜡导热能力的提高，本发明方法使用的蓄热胶囊的单个尺寸(长度、宽度、厚度)在1～3mm之间，这使得蓄热胶囊能随着绝缘油悬浮流动，并不会阻塞变压器内部油道。

本发明方法还将氧化铝陶瓷粉末投入在运变压器的绝缘油中，该氧化铝陶瓷粉末不低于300目，可使氧化铝粉末形成悬浮能力，在循环的绝缘油中均匀分布，实现绝缘油导热能力的整体优化；其投入的容积不低于绝缘油容积的5％。

相变蓄热材料可以在固体向液体转化过程中起手大量的热量，对于常用的中温蓄热材料石蜡，在40-60℃的相变温度区间内的比热可达液态水的数十倍，当变压器过载运行温度升高后，绝缘油通过散热筋将内部热量传导至配电变压器自身的蓄热槽以及蓄热胶囊中，蓄热槽和蓄热胶囊内的蓄热材料升温，逐步由固态转化为液态，在相变转换过程中，由于蓄热材料可在温度上升不多的条件下吸收大量的热量，因此即使经过较长时间，绝缘油的温度仍旧较低，实现了长时间过载运行的油温控制。当变压器负荷恢复到正常值以下后，油温逐步降低，相变材料也通过环境的散热作用逐步凝固为固体，等待下一次过负荷运行。

本发明巧妙地通过相变蓄热材料，对变压器过载运行的过量热损耗进行吸收，无需风扇油泵温控回路的使用，同时变压器体积小、成本低。使用普通变压器与本发明方法的变压器过载运行的温升随时间变化曲线如图2、3所示，可见当过载时间较长时，普通变压器油温急剧上升，远远超过60℃的允许值，而采用本发明方法的蓄热技术的变压器长时间过载后，过载发热大部分被蓄热材料以潜热方式吸收，油温上升缓慢，基本温升不会超过65℃，控制油温越限能力显著优于普通变压器。

本发明提出的技术方案，巧妙地采用蓄热原理，并且将蓄热介质做成微型胶囊，投入既有变压器的绝缘油中，改造过程无需对变压器结构做任何改动，甚至可以在带电运行时改动，借助蓄热介质的潜热蓄热能力，大幅提升绝缘油的比热，从而在变压器过载运行时有效吸收过量发热，平抑温升用极方便的手段实现了变压器过载时限的延长，与现有技术单纯加强绝缘的方案相比，有了实质性的进步。采用的氧化铝粉末与蓄热胶囊中的碳化硅材料均有5-15W/(m·K)的导热系数，这在绝缘材料中相当高，当它们在绝缘油中仪器参与循环，将能极大地提升传导散热效果，进一步降低温升，提升过载能力。此外，设置的氧化铝陶瓷粉末与蓄热胶囊在油中共同循环，可有效均匀电场、从而规避静电产生条件，保护变压器绝缘，解决了绝缘油静电问题。

由于蓄热介质的蓄热，使得变压器温升越限的概率大幅降低，同时氧化铝陶瓷粉末本身是很好的阻燃剂，当以5％的比例添加在绝缘油中时，能有效提升绝缘油的闪点，从而预防变压器火灾的发生。蓄热介质的蓄热效用合适的变压器油的温升变化趋于缓和，这样在负荷骤变的情况下，变压器的温升也不会忽高忽低，从而降低绕组绝缘材料的热胀冷缩，延长绕组寿命。

本发明大幅降低变压器设备的能耗。利用本发明，在很多负荷波动平凡的场合，就无须更换大一个规格容量的变压器，从而有效降低大规格变压器在低谷时的低效率高损耗问题。此外蓄热手段的应用也有效降低了变压器的平均温度，而导电材料的电阻率与温度成正比，当温度降低后，铜损也同时降低，进一步起到节能作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种配电变压器过载能力提升方法，其特征在于，将若干蓄热胶囊投入至在运变压器的绝缘油中，并将氧化铝陶瓷粉末投入至在运变压器的绝缘油中，各个所述蓄热胶囊的内部填充有石蜡与碳化硅粉末，各个所述蓄热胶囊的整体密度与在运变压器的绝缘油的密度相同。

2.根据权利要求1所述的配电变压器过载能力提升方法，其特征在于，各个所述蓄热胶囊的内部填充有90％的石蜡与10％的碳化硅粉末。

3.根据权利要求2所述的配电变压器过载能力提升方法，其特征在于，若干所述蓄热胶囊的投入的总体积占在运变压器的绝缘油的体积的25％。

4.根据权利要求1所述的配电变压器过载能力提升方法，其特征在于，所述氧化铝陶瓷粉末不低于300目，所述氧化铝陶瓷粉末投入在运变压器的绝缘油的容积不低于在运变压器的绝缘油容积的5％。

5.根据权利要求1所述的配电变压器过载能力提升方法，其特征在于，各个所述蓄热胶囊由PP材质构成。

6.根据权利要求1所述的配电变压器过载能力提升方法，其特征在于，各个所述蓄热胶囊的单个尺寸在1～3mm之间。

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