CN206460845U - 一种变压器冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种变压器冷却系统，包括片式散热器、吹风装置和储油柜，所述系统的物理散热中心的高度与变压器发热中心的高度之比小于或等于0.65；片式散热器，布置在变压器低压侧，片式散热器采用挂装的方式安装在上下汇流管路上，上下汇流管路分别连接变压器上下进出油口，在变压器加强筋上焊接汇流管路托架用来固定和支撑汇流管路。该装置能够提高散热效率和设备可靠性，减少电量损耗，节约检修成本。

Description

一种变压器冷却系统

技术领域

本实用新型涉及变压器冷却技术领域，尤其涉及一种变压器冷却系统。

背景技术

近年来，我国经济持续高速发展，让整个社会对能源的需求大大增加，使得电力供需矛盾愈加突出。当下，除了继续探索新能源的开发利用之外，大力节约能源已成了重中之重，因此国家也将节能减排定为长期的国策。变压器在选择和运行上存在着很大的社会效益和节能减排潜力，降低变压器的损耗是大势所趋。变压器是电力系统实现电能输送与分配的基础设备，使用量大、运行时间长。它是一个电磁能量的变换设备，但也是能耗大户，据统计，它的损耗在网损中占据50％以上。

目前，自耦单相强油风冷有载调压变压器冷却系统在运行中存在以下缺陷：(1)油泵与风扇长时间工作，增大了电量损耗；(2)冷却器散热管严重老化，容易被空气中的悬浮物和昆虫堵塞，散热效果大大降低了；(3)油泵长时间运行，轴承磨损产生的金属杂质对变压器油的绝缘造成危害；(4)冷却器运行中若控制柜出现故障，所有风机、油泵一旦失电停止工作，变压器延迟跳闸回路60分钟即动作，就会造成变压器退出运行等事故。而油浸自然循环风冷系统的片式散热器散热中心的高度作用较大、容易受现场环境温度影响。

因此，如何有效的提高变压器可靠性、减少电量损耗、节约检修成本成为电力从业人员要解决的主要问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种变压器冷却系统，该装置对现有的油浸自然循环风冷系统做出了改进，能够提高散热效率和设备可靠性，减少电量损耗，节约检修成本。

为达到上述目的，本实用新型实施例提出的变压器冷却系统，包括片式散热器、吹风装置和储油柜，所述系统的物理散热中心的高度与变压器发热中心的高度之比小于或等于0.65。

进一步地，所述片式散热器布置在变压器的低压侧，采用挂装的方式安装在上下汇流管路上，所述上下汇流管路分别连接变压器的上下进出油口；所述系统还包括在变压器加强筋上焊接的汇流管路托架，用于固定和支撑所述上下汇流管路。

进一步地，每两组所述片式散热器的下部装有一台所述吹风装置，吹风采用底吹式。

进一步地，所述系统还包括控制装置，所述控制装置采用双回路独立电源作为所述系统的工作电源和备用电源，用于在工作电源故障时切换备用电源并发出故障信号，显示故障的具体内容，以及保留故障记录。

进一步地，所述吹风装置的风扇电动机设置为手动控制和/或自动控制，控制模式采用现场控制或远程控制，用于根据变压器负荷和变压器温度的变化启动或停止运行。

进一步地，所述双回路独立电源设置在控制箱内，所述控制箱内还装有用于调节控制箱内的温湿度的温湿度控制回路和用于变压器周围照明的照明回路。

进一步地，所述储油柜采用真空胶囊式储油柜，用于根据变压器的工作状态变化进行补油或储油，且所述储油柜的位置与变压器的带电部分之间具有预设的安全距离。

进一步地，所述变压器低压侧的母线支柱与所述变压器的集油管路之间具有预设的安全距离。

进一步地，每台单相变压器采用PC3000型号的片式散热器17组。

进一步地，所述系统的冷却方式为：热负荷在70％以下时采用片式散热器自冷，热负荷70％-100％时启动吹风装置，采用片式散热器风冷。

本实用新型实施例提出的变压器冷却系统，具有以下有益效果：降低油面温度，保证变压器的运行安全，提高设备使用效率，延长设备寿命，减少电量损耗，减轻运行的维护工作量，节约检修成本。本申请实施例的冷却系统的冷却方式采用70％负荷以下片式散热器自冷，70％-100％负荷片式散热器风冷(风机启动)，因片式散热器有自冷能力，控制装置出现故障时，风机全停，也无需接变压器延迟60分钟跳闸回路。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的变压器发热散热距离示意图；

图2是本实用新型一实施例的变压器与冷却系统位置关系示意图(立面图)；

图3是本实用新型一实施例的变压器与冷却系统位置关系示意图(俯视图)。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在研究过程中，发明人发现，影响油浸式自然循环风冷系统冷却效果的主要因素有以下四个方面：1)片式散热器散热中心的高度，它决定了变压器油循环，即油的流动速率，经计算和反复时间验证，变压器冷却系统散热中心和发热中心的高度之比≤0.65可使冷却效果更佳；2)冷却系统的热负荷，即冷却系统片式散热器单位面积所承载的冷却功率；3)现场环境温度，因现场环境温度受人的影响因素较少，一般按环境最高温度40℃进行设计；4)散热器是否加装吹风装置。由于吹风装置可以提高空气的流动速率，使变压器油较快冷却，与自然循环冷却方式相比，加装吹风装置可提高冷却功率。据此，本申请将自耦单相强油风冷变压器冷却系统改进为油浸自然循环风冷系统，并针对现有的油浸自然循环风冷系统的不足之处，对散热器和控制装置进行了重点改进，同时考虑了变压器冷却系统改进对周围构造物、储油柜、瓦斯继电器等的影响。下面参考附图描述本实用新型实施例的变压器冷却系统。

本实用新型实施例提出的变压器冷却系统，包括片式散热器、吹风装置和储油柜，所述系统的物理散热中心的高度与变压器发热中心的高度之比小于或等于0.65。

进一步地，所述片式散热器布置在变压器的低压侧，采用挂装的方式安装在上下汇流管路上，所述上下汇流管路分别连接变压器的上下进出油口；所述系统还包括在变压器加强筋上焊接的汇流管路托架，用于固定和支撑所述上下汇流管路。可在每两组所述片式散热器的下部安装一台所述吹风装置，吹风采用底吹式。吹风装置可以选用CFZ-9Q吹风装置。

进一步地，可在每两组所述片式散热器的下部安装一台所述吹风装置，以满足变压器满负荷长期运行。吹风装置可以选用CFZ-9Q吹风装置，吹风采用底吹式。

以某地电网某台500kV变压器为例的变压器冷却系统，该变压器型号为ODFPSZ-250000/500，风冷却器型号为YF-315，数量为3组，其中1组备用。根据现场运行情况，通过计算，采用PC3000型号片式散热器。图1是本申请一个实施例的变压器发热散热距离示意图。图1中所示的尺寸单位为mm(毫米)，其中，改进后的变压器出油口连管升高的尺寸为400mm，变压器的本体高度为3645mm，变压器油箱接口与下方汇流管的垂直距离为160mm，变压器油箱接口与下方基础的垂直距离为320mm。以散热器的高度为3000mm，变压器本体外循环油偏离几何中心线的距离为120mm为例，根据现场实际情况，本台变压器的发热中心与散热中心比值计算如下：发热中心的高度/散热中心的高度＝变压器油底平面到发热中心的高度/变压器油底平面到散热中心的高度＝[(3645+320)/2-120]/(3645+320+400-3000/2)＝1862.5/2865＝0.65。

如图2和3所示，通过发热中心与散热中心的计算值、本实施例冷却系统的散热功率和现场实际情况，每台单相变压器可采用PC3000型号的片式散热器17组；改进后的片式散热器布置在变压器低压侧，片式散热器采用挂装的方式安装在上下汇流管路上，上下汇流管路分别连接变压器上下进出油口，在变压器加强筋上焊接汇流管路托架用来固定和支撑汇流管路；每两组片式散热器下部装有一台CFZ-9Q吹风装置，吹风采用底吹式。图2和3中标号含义如下：1-片式散热器，2-储油柜，3-低压侧套管，4-第一高压侧套管，5-第二高压侧套管，6-上方汇流管，7-下方汇流管，8-变压器油池，9-托架。

需要理解的是，片式散热器可以设置在低压侧也可以设置在高压侧，性能上没有实质性的区别。考虑到美观的作用，本实施例仅放在了低压侧。

本实施例的变压器冷却系统结构紧凑、布局美观，冷却系统满足表1所示，即冷却方式为：热负荷在70％以下时采用片式散热器自冷，热负荷70％-100％时启动吹风装置，采用片式散热器风冷。

表1冷却系统改进后，变压器运行情况

其中：ONAN为油侵自然风冷冷却方式、ONAF为油侵风冷冷却方式；K为单位开尔文，1K＝1℃。

进一步地，本申请一个实施例的冷却系统还包括控制装置，所述控制装置采用双回路独立电源作为所述系统的工作电源和备用电源，用于在工作电源故障时切换备用电源并发出故障信号，显示故障的具体内容，以及保留故障记录。

进一步地，所述吹风装置的风扇电动机设置为手动控制和/或自动控制，控制模式采用现场控制或远程控制，用于根据变压器负荷和变压器温度的变化启动或停止运行。

进一步地，所述双回路独立电源设置在控制箱内，所述控制箱内还装有用于调节控制箱内的温湿度的温湿度控制回路和用于变压器周围照明的照明回路。

本实施的冷却系统中，吹风装置启动情况下的工作电源为双回路独立电源，其中一路工作电压为380V，控制装置的控制电源为直流220V。两路电源可巡回切换，互为备用；当一段电源或二段电源消失，启动备用电源自动投入供能，发出“一电源故障”或“二电源故障”的远方信号，就近显示故障的具体内容，并保留故障记录。风扇电动机可以手动、自动控制，具有“两模式”、“四功能”。两模式为“现场控制”和“远程控制”；四功能即：“现场手动”、“现场自动”、“远程手动”、“远程自动”，可根据变压器的负荷和温度的变化启动和结束运行。控制箱内可以安装温湿度控制加热回路、照明回路和其它负载回路。

本实用新型储油柜改进前YF-315kW冷却器每组容油量为146kg，3组冷却器容油量为438kg。改进后每组片式散热器容油量为262kg，17组片式散热器容油量为4454kg。上下汇流管采用DN200的钢管，约计18m，容油量约为600kg。由此可计算得变压器共增加油重为4454+600-438＝4616Kg。根据变压器储油柜90℃时，其容油量应为变压器油重的10％，所以新储油柜应增加约460kg的变压器油。原储油柜的容油量不能满足变压器补油和储油的要求，必须对储油柜进行更换。本申请一个实施例的储油柜采用真空胶囊式储油柜，用于根据变压器的工作状态变化进行补油或储油，且所述储油柜的位置与变压器的带电部分之间具有预设的安全距离。该储油柜能够满足变压器在各种工作状态下补油和储油的功能，并且与原带电体的距离保持在安全范围之内，以避免导致放电，还可以和变压器本体一起抽真空注油。

进一步地，变压器低压侧的母线支柱与所述变压器的集油管路之间具有预设的安全距离。具体地，为满足冷却系统对变压器自冷的要求，根据片式散热器设计要求和变压器现场实际布局，需将低压侧母线支柱平移至事故油池外，事故油池的范围与变压器匹配，通常为变压器外周一米范围。为保证改进后冷却系统的上部集油管路与低压母线带电体的安全距离大于400mm，需将低压母线上移200-300mm，以保证安全距离。

本实施例的冷却系统采用的是片式散热器自冷与片式散热器风冷的形式，变压器油在循环过程中比油泵油流速要慢，不会形成油涌，造成冲击瓦斯继电器的误动作。

采用本实用新型的冷却系统后，变压器的绕组平均温升限值取60K，变压器正常使用寿命的年平均气温按20℃考虑，绕组最热点与平均温升之差为13℃(即铜油温差为13℃，这是一个定值)，因此改进后的绕组最热点温度为60+20+13＝93℃(小于国标规定的绕组最热点温度98℃)。综上分析，保证变压器安全运行性能的情况下，在不改变绕组内部结构，通过冷却系统外部改进，可以实现降低油面温度和变压器易于维护的目标。

举例而言，在本实施例改进之前的变压器冷却系统，共有风扇电机9台，额定功率为1.5kW，受负荷和温度的影响，不完全统计，基本24小时连续运行。改进后冷却方式为片式散热器+风机型式，在70％负荷以下为片式散热器自冷型式，风机不投入运行。当变压器负荷在70％以上时，片式散热器为风冷型式，风机投入运行。本实施例吹风装置改进后为9台(实际CFZ-9Q风机8台，功率1.5kW/台，CFZ-4Q风机2台，功率0.25kW/台)，额定功率为1.5kW，由于具有70％的自冷容量，预计平均每天8小时运行。改进前，潜油泵共3台，额定输入功率为3kW，与风扇电机同时起停；本实施例改进后不需要安装油泵。因此，改进前后每年吹风装置运行消耗电量节约(1.5×9×24-1.5×9×8)×365＝78840kWh，以0.521元/kWh计算，大约节约4.1万元。改进前后每年油泵运行消耗电量节约3×3×24×365＝78840kWh，以0.521元/kWh计算，相当于节约4.1万多元。总计每年节约运行电量消耗费用约8.2万元。按照变压器还可以运行20年计算，节约运行消耗费用164万元。可见，仅从节约电量消耗看，经济效益非常明显。

本实用新型改进前由于YF系列冷却器需要进行冲洗消除堵塞现象，并经常需要检修、更换电机和油泵，冷却系统渗漏点维修、控制系统二次维护。改进后，片式散热器基本没有维护检修工作，在夏季不会因堵塞需要冲洗，所需的备品备件数量少。能节约的检修成本及备件成本亦相当可观。

本实用新型的变压器冷却系统具有以下有益效果：降低油面温度，保证变压器的运行安全，提高设备使用效率，延长设备寿命，减少电量损耗，减轻运行的维护工作量，节约检修成本。本申请实施例的冷却系统的冷却方式采用70％负荷以下片式散热器自冷，70％-100％负荷片式散热器风冷(风机启动)，因片式散热器有自冷能力，即使控制装置出现故障，风机全停，也无需接变压器延迟60分钟跳闸回路，抢修人员可以从容排除故障。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种变压器冷却系统，其特征在于，包括片式散热器、吹风装置和储油柜，所述系统的物理散热中心的高度与变压器发热中心的高度之比小于或等于0.65。

2.如权利要求1所述的变压器冷却系统，其特征在于，所述片式散热器布置在变压器的低压侧，采用挂装的方式安装在上下汇流管路上，所述上下汇流管路分别连接变压器的上下进出油口；所述系统还包括在变压器加强筋上焊接的汇流管路托架，用于固定和支撑所述上下汇流管路。

3.如权利要求1所述的变压器冷却系统，其特征在于，每两组所述片式散热器的下部装有一台所述吹风装置，吹风采用底吹式。

4.如权利要求1所述的变压器冷却系统，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置采用双回路独立电源作为所述系统的工作电源和备用电源，用于在工作电源故障时切换备用电源并发出故障信号，显示故障的具体内容，以及保留故障记录。

5.如权利要求3所述的变压器冷却系统，其特征在于，所述吹风装置的风扇电动机设置为手动控制和/或自动控制，控制模式采用现场控制或远程控制，用于根据变压器负荷和变压器温度的变化启动或停止运行。

6.如权利要求4所述的变压器冷却系统，其特征在于，所述双回路独立电源设置在控制箱内，所述控制箱内还装有用于调节控制箱内的温湿度的温湿度控制回路和用于变压器周围照明的照明回路。

7.如权利要求1所述的变压器冷却系统，其特征在于，所述储油柜采用真空胶囊式储油柜，用于根据变压器的工作状态变化进行补油或储油，且所述储油柜的位置与变压器的带电部分之间具有预设的安全距离。

8.如权利要求1-7任一项所述的变压器冷却系统，其特征在于，所述变压器低压侧的母线支柱与所述变压器的集油管路之间具有预设的安全距离。

9.如权利要求2所述的变压器冷却系统，其特征在于，每台单相变压器采用PC3000型号的片式散热器17组。

10.如权利要求9所述的变压器冷却系统，其特征在于，所述系统的冷却方式为：热负荷在70％以下时采用片式散热器自冷，热负荷70％-100％时启动吹风装置，采用片式散热器风冷。