CN114188127A - 一种电力变压器冷却装置及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力变压器冷却装置及冷却方法，包括内部安装有主变绕组的电力变压器本体，所述电力变压器本体内充注有绝缘油，电力变压器本体的上部设置有主变出热油管，所述主变出热油管经变频循环油泵与绝缘筒容积式冷却器的进热油管相连接，所述绝缘筒容积式冷却器由电力变压器本体的内腔下部穿入并设置有出冷油绝缘管，绝缘筒容积式冷却器上连接有SF6变频制冷机。该冷却装置，克服了传统主变冷却方式的缺点和不足，极大提高电力变压器冷却效率。

Description

一种电力变压器冷却装置及冷却方法

技术领域

本发明涉及一种电力变压器冷却装置及冷却方法，适用于电力变压器领域。

背景技术

现有电力变压器冷却技术方案如下：

1）自然空气冷却；2）强风冷却；3）强油循环强风冷却；4）水循环冷却。

以上4种方式中，1）、2）冷却效果差，需靠过度设计、过度制造，极大增加外挂散热器、增加绝缘油油量，以及增加主变体积，才能满足正常运行要求，但即使这样，冷却效果还是不好。

第3）种冷却方式，虽然在很大程度上能改善冷却效果，但强油循环的潜油泵高速运转，会造成负压区的汽蚀现象，还增加油流带电、气隙放电，以及潜油泵过热使周围绝缘油裂解等诸多危害，现220kV及以下主变已普遍不采用强油强风冷却方式，只有330kV及以上超高压或特高压主变，由于其体积庞大，结构纵深长，才使用强油强风循环冷却方式。

以上1）、2）、3）冷却方式，无法冷却至环境温度以下，这对于高热负荷，或户外炎热气候的主变，在冷却温度降不下时，只有靠压电、压负荷，或转负荷方式来进行维持，严重影响电网安全用电的可靠性。

以上第4）种方式，冷却效果虽然很好，且冷却成本低。但如万一发生冷却水往绝缘油系统渗漏的情况，对于主变内部高电压、高电场运行的环境，哪怕是只有微小水渗漏，都将造成灾难性后果。因此，除非特殊制造需要，一般主变不使用水冷却方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力变压器冷却装置及冷却方法，该冷却装置，克服了传统主变冷却方式的缺点和不足，极大提高电力变压器冷却效率。

本发明的技术方案在于：一种电力变压器冷却装置，包括内部安装有主变绕组的电力变压器本体，所述电力变压器本体内充注有绝缘油，电力变压器本体的上部设置有主变出热油管，所述主变出热油管经变频循环油泵与绝缘筒容积式冷却器的进热油管相连接，所述绝缘筒容积式冷却器由电力变压器本体的内腔下部穿入并设置有出冷油绝缘管，绝缘筒容积式冷却器上连接有SF6变频制冷机，所述电力变压器本体的上端安装有温度传感器，并安装有控制模块。

进一步地，所述绝缘筒容积式冷却器包括箱壳，所述箱壳内经竖向设置的密封固定花板分隔为封头室和冷却室，所述封头室经横向设置的隔板分隔为进SF₆腔和出SF₆腔，所述进SF₆腔与SF₆变频制冷机的出冷媒管相连接，所述出SF₆腔与SF₆变频制冷机的进冷媒管相连接，所述冷却室内设置有连通进SF₆腔和出SF₆腔的U型冷媒管束。

进一步地，所述绝缘筒容积式冷却器的外壳由高强度绝缘板卷制而成，绝缘筒容积式冷却器以横卧方式半伸入电力变压器本体的下部内腔。

进一步地，所述进热油管设置于冷却室的左侧底部并位于电力变压器本体的外侧，所述出冷油绝缘管设置于冷却室的右端侧壁上并位于电力变压器本体的内腔。

进一步地，所述密封固定花板上间隔布设有偶数个用于与U型冷媒管束相连接的安装孔。

进一步地，所述主变出热油管经管路与变频循环油泵的进管相连接，所述变频循环油泵出管与进热油管相连接相连接。

一种电力变压器的冷却方法，包括一种电力变压器冷却装置，包括以下步骤：

1）控制模块预先根据主变油温负荷参数，设置自动控制变频SF₆制冷机和变频循环油泵运行的程序；

2）当温度传感器监测油温达到设置值时，启动变频循环油泵，绝缘油开始循环冷却流程：从绝缘筒容积式冷却器的出冷油绝缘管输出对主变绕组冷却，冷却后被加热的热绝缘油经电力变压器本体上部的主变出热油管、变频循环油泵输入到绝缘筒容积式冷却器的冷却室中，通过绝缘筒容积式冷却器内U型冷媒管束的SF₆冷媒冷却，冷却后的冷绝缘油通过绝缘筒容积式冷却器的出冷油绝缘管对主变绕组冷却，以此不断循环进行冷却；

当温度传感器监测油温达到设置值时，也同时启动变频SF₆制冷机开始制冷；

3）当电力变压器本体内的绝缘油油温越高，控制模块自动控制变频SF₆制冷机和变频循环油泵加大出力，反之亦然；

4）当电力变压器本体内的绝缘油油温降到设置值时，控制模块自动控制变频SF₆制冷机和变频循环油泵停止工作，以节省能耗。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1）根据电力变压器结构、运行方式和特点，在电力变压器冷却设备领域创新的发明绝缘筒容积式冷却器以及配套的制冷装置，这样一种电力变压器的冷却装置及冷却方式，克服了传统主变冷却方式的缺点和不足，极大提高电力变压器冷却效率，并能将冷却温度降低至环境温度以下，为保障电力变压器的安全、经济、环保运行做出有力贡献，与传统电力变压器冷却设备相比有着显著优势。

2）在电力变压器设备领域首创容积式热交换，这种大容量的冷却方式；

3）将变频SF₆制冷机、变频循环油泵与绝缘筒容积式冷却器配套进行运用，达到了电力变压器的安全、可靠、经济、环保的冷却目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的绝缘筒容积式冷却器结构及工作原理图；

图3为本发明的密封固定花板结构示意图；

图4为本发明的控制模块控制工作原理方框图；

图中：1-电力变压器本体；2-主变绕组；3-绝缘油；4-主变出热油管；5-变频循环油泵的进管；6、变频循环油泵；7-变频循环油泵的出管；8-进热油管；9-绝缘筒容积式冷却器；10-出冷油绝缘管；11-出SF₆冷媒管；12-进冷媒管；13-SF₆变频制冷机；14-出冷媒管；15-进SF₆冷媒管；16-温度传感器；17-隔板；18- U型冷媒管束；19-冷却室；20-密封固定花板；21-出SF₆腔；22-进SF₆腔；23-箱壳；24-安装孔。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图4

一种电力变压器冷却装置，包括内部安装有主变绕组2的电力变压器本体1，所述电力变压器本体内充注有绝缘油3，电力变压器本体的上部设置有主变出热油管4，所述主变出热油管经变频循环油泵6与绝缘筒容积式冷却器9的进热油管8相连接，所述绝缘筒容积式冷却器由电力变压器本体的内腔下部穿入并设置有出冷油绝缘管10，绝缘筒容积式冷却器上连接有SF6变频制冷机13，所述电力变压器本体的上端安装有温度传感器16，并安装有控制模块，所述温度传感器的输出端电性连接于控制模块的输入端，所述控制模块的输出端分别电性连接于变频SF₆制冷机和变频循环油泵的输入端。

由于电力变压器绕阻在运行中由于电磁作用，会产生大量热，需通过充注于其内部循环流动的绝缘油来冷却，才能保证主变的安全运行，主变本体上部安装有主变出热油管，顶部还安装有油温传感器，用于监测主变本体内的油温，同时将测温数据传输给控制模块，进行自动控制。

本实施例中，所述绝缘筒容积式冷却器包括箱壳23，所述箱壳内经竖向设置的密封固定花板20分隔为封头室和冷却室19，所述封头室经横向设置的隔板17分隔为进SF₆腔22和出SF₆腔21，所述进SF₆腔与SF₆变频制冷机的出冷媒管14相连接，所述出SF₆腔与SF₆变频制冷机的进冷媒管12相连接，所述冷却室内设置有连通进SF₆腔和出SF₆腔的U型冷媒管束18。

本实施例中，进SF₆腔、出SF₆腔及U型冷媒管束部分形成绝缘筒容积式冷却器的管程部分，走SF₆冷媒循环；冷却室内部其它部分为壳程，走绝缘油换热循环，即在绝缘筒容积式冷却器内SF₆冷媒循环走管程部分，绝缘油走壳程，并通过冷却室和U型冷媒管束进行SF₆冷媒和绝缘油的间接热交换。SF₆介质有着优异的电气绝缘性能、电负性性能、化学稳定性和良好的热力性能，以及能满足冷却绝缘油的蒸发温度，非常适合作为冷却绝缘油的冷媒，在安全性方面是水冷却方式所无法比拟。

本实施例中，密封固定花板安装在绝缘箱壳封头的左侧端，与箱壳一端隔开一段距离并保持密封，形成封头室。封头室内横向安装的隔板将封头室分为两个相互密封密闭空间的进SF₆腔和出SF₆腔，以便正常进SF₆冷媒和出SF₆冷媒的运行。

本实施例中，所述绝缘筒容积式冷却器的外壳由高强度绝缘板卷制而成，绝缘筒容积式冷却器以横卧方式半伸入电力变压器本体的下部内腔。

本实施例中，所述进热油管设置于冷却室的左侧底部并位于电力变压器本体的外侧，所述出冷油绝缘管设置于冷却室的右端侧壁上并位于电力变压器本体的内腔。

本实施例中，所述进SF₆腔上设置有进SF₆冷媒管15，所述进SF₆冷媒管与出冷媒管之间经管路相连接；所述出SF₆腔上设置有出SF₆冷媒管11，所述出SF₆冷媒管与进冷媒管之间经管路相连接。

本实施例中，为了方便U型冷媒管束，安装所述密封固定花板上间隔布设有偶数个用于与U型冷媒管束相连接的安装孔24。

本实施例中，所述主变出热油管经管路与变频循环油泵的进管相连接，所述变频循环油泵出管与进热油管相连接相连接。

工作原理：经绝缘筒容积式冷却器冷却的绝缘油，通过出冷油绝缘管流出绝缘筒容积式冷却器，对电力变压器本体内部的主变绕组进行冷却。冷却后被加热的热绝缘油，又由主变本体上部的主变出热油管流出，通过变频循环泵输入进行绝缘筒容积式冷却器进行循环冷却，冷却后的冷绝缘油，从绝缘筒容积式冷却器的出冷油绝缘管出来，进入主变内部，再对电力变压器本体内部的主变绕组进行冷却，以此不断循环进行冷却。

一种电力变压器的冷却方法，包括一种电力变压器冷却装置，包括以下步骤：

1）控制模块预先根据主变油温负荷参数，设置自动控制变频SF₆制冷机13和变频循环油泵6运行的程序；

2）当温度传感器16监测油温达到设置值时，启动变频循环油泵6，绝缘油3开始循环冷却流程：从绝缘筒容积式冷却器9的出冷油绝缘管10输出对主变绕组2冷却，冷却后被加热的热绝缘油经电力变压器本体1上部的主变出热油管4输入到变频循环油泵6的进管，变频循环油泵的出管输入到绝缘筒容积式冷却器9的进热油管中并送入冷却室中；通过绝缘筒容积式冷却器内U型冷媒管束的SF₆冷媒冷却，冷却后的冷绝缘油通过绝缘筒容积式冷却器的出冷油绝缘管10对主变绕组2冷却，以此不断循环进行冷却。

当温度传感器16监测油温达到设置值时，也同时启动变频SF₆制冷机13开始制冷，SF₆冷媒介质循环冷却流程：SF₆冷媒介质在变频SF₆制冷机13进行制冷后通过变频SF₆制冷机的出SF₆冷媒管14送入到绝缘筒容积式冷却器的进SF₆冷媒管15中，从而进入绝缘筒容积式冷却器的进SF₆腔22中，通过密封固定花板20送入SF₆U型冷媒管束18中，流过各个SF₆U型冷媒管束18内的冷SF₆介质冷却U型冷媒管束外的绝缘油，被加热后的热SF₆介质通SF₆U型冷媒管束18的另外一头进入绝缘筒容积式冷却器的出SF₆腔11，最终通过变频SF₆制冷机13的进SF₆冷媒管15进入变频SF₆制冷机13进行制冷后。冷却后SF₆冷媒介质通过变频SF₆制冷机的出SF₆冷媒管14再进入绝缘筒容积式冷却器9的管程部分进行冷却绝缘油3，不断循环。

3）当电力变压器本体内的绝缘油油温越高，控制模块自动控制变频SF₆制冷机13和变频循环油泵5加大出力，反之亦然。

4）当电力变压器本体内的绝缘油3油温降到设置值时，控制模块自动控制变频SF₆制冷机13和变频循环油泵5停止工作，以节省能耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的电力变压器冷却装置并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种电力变压器冷却装置，包括内部安装有主变绕组的电力变压器本体，其特征在于，所述电力变压器本体内充注有绝缘油，电力变压器本体的上部设置有主变出热油管，所述主变出热油管经变频循环油泵与绝缘筒容积式冷却器的进热油管相连接，所述绝缘筒容积式冷却器由电力变压器本体的内腔下部穿入并设置有出冷油绝缘管，绝缘筒容积式冷却器上连接有SF₆变频制冷机，所述电力变压器本体的上端安装有温度传感器，并安装有控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种电力变压器冷却装置，其特征在于，所述绝缘筒容积式冷却器包括箱壳，所述箱壳内经竖向设置的密封固定花板分隔为封头室和冷却室，所述封头室经横向设置的隔板分隔为进SF₆腔和出SF₆腔，所述进SF₆腔与SF₆变频制冷机的出冷媒管相连接，所述出SF₆腔与SF₆变频制冷机的进冷媒管相连接，所述冷却室内设置有连通进SF₆腔和出SF₆腔的U型冷媒管束。

3.根据权利要求2所述的一种电力变压器冷却装置，其特征在于，所述绝缘筒容积式冷却器的外壳由高强度绝缘板卷制而成，绝缘筒容积式冷却器以横卧方式半伸入电力变压器本体的下部内腔。

4.根据权利要求2或3所述的一种电力变压器冷却装置，其特征在于，所述进热油管设置于冷却室的左侧底部并位于电力变压器本体的外侧，所述出冷油绝缘管设置于冷却室的右端侧壁上并位于电力变压器本体的内腔。

5.根据权利要求2或3所述的一种电力变压器冷却装置，其特征在于，所述密封固定花板上间隔布设有偶数个用于与U型冷媒管束相连接的安装孔。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种电力变压器冷却装置，其特征在于，所述主变出热油管经管路与变频循环油泵的进管相连接，所述变频循环油泵出管与进热油管相连接相连接。

7.一种电力变压器的冷却方法，包括权利要求1或2所述的一种电力变压器冷却装置，其特征在于，包括以下步骤：

1）控制模块预先根据主变油温负荷参数，设置自动控制变频SF₆制冷机和变频循环油泵运行的程序；

2）当温度传感器监测油温达到设置值时，启动变频循环油泵，绝缘油开始循环冷却流程：从绝缘筒容积式冷却器的出冷油绝缘管输出对主变绕组冷却，冷却后被加热的热绝缘油经电力变压器本体上部的主变出热油管、变频循环油泵输入到绝缘筒容积式冷却器的冷却室中，通过绝缘筒容积式冷却器内U型冷媒管束的SF₆冷媒冷却，冷却后的冷绝缘油通过绝缘筒容积式冷却器的出冷油绝缘管对主变绕组冷却，以此不断循环进行冷却；

当温度传感器监测油温达到设置值时，也同时启动变频SF₆制冷机开始制冷；

3）当电力变压器本体内的绝缘油油温越高，控制模块自动控制变频SF₆制冷机和变频循环油泵加大出力，反之亦然；

4）当电力变压器本体内的绝缘油油温降到设置值时，控制模块自动控制变频SF₆制冷机和变频循环油泵停止工作，以节省能耗。

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