CN212032822U - 一种具有柔性冷却装置的变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有柔性冷却装置的变压器，包括变压器主体和柔性冷却装置，所述变压器主体包括壳体，安装于壳体内的铁芯和绕组，安装于壳体上的散热器，以及于壳体与散热器之间循环流动的变压器油，所述柔性冷却装置包括柔性冷却袋组和冷却液循环系统，所述柔性冷却袋组由若干柔性冷却袋串并联组成，且柔性冷却袋内通有循环流动冷却液，所述柔性冷却袋组的各柔性冷却袋贴附安装于散热器的换热壁面上，所述冷却液循环系统经连通管道与柔性冷却袋组连接，以驱动冷却液在各柔性冷却袋与冷却液循环系统之间循环流动，不断对变压器油进行冷却。该变压器不仅冷却效果好，而且运行安全可靠。

Description

一种具有柔性冷却装置的变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器冷却技术领域，特别是一种具有柔性冷却装置的变压器。

背景技术

传统变压器的冷却设备主要有：1）自然风冷；2）强制风冷；3）强油强风冷却；4）夹套水冷。前三种冷却方式中，由于空气热焓低，且在夏日季节，整个大气环境空气温度高，因此冷却效果差，效率低，常常在油温高时不得不通过减少变压器工作负荷，降低发热量来保证变压器的安全生产。第四种夹套水冷方式虽然效果好，但由于夹套内压力流动水直接与变压器器壁接触，当万一发生焊缝、裂隙、锈蚀、碰伤等渗漏发生时，水分会往变压器内部渗漏，在高电压高电场的变压器内部，即使只有少量水往变压器内部渗漏都将极大破坏变压器绝缘，从而造成严重事故，甚至造成大型变压器烧毁、爆炸的恶性后果，因此国内各变电站现在已不使用这种夹套水冷方式的变压器，绝大多数是使用空气介质来冷却。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有柔性冷却装置的变压器，该变压器不仅冷却效果好，而且运行安全可靠。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种具有柔性冷却装置的变压器，包括变压器主体和柔性冷却装置，所述变压器主体包括壳体，安装于壳体内的铁芯和绕组，安装于壳体上的散热器，以及于壳体与散热器之间循环流动的变压器油，所述柔性冷却装置包括柔性冷却袋组和冷却液循环系统，所述柔性冷却袋组由若干柔性冷却袋串并联组成，且柔性冷却袋内通有循环流动冷却液，所述柔性冷却袋组的各柔性冷却袋贴附安装于散热器的换热壁面上，所述冷却液循环系统经连通管道与柔性冷却袋组连接，以驱动冷却液在各柔性冷却袋与冷却液循环系统之间循环流动，不断对变压器油进行冷却。

进一步地，所述柔性冷却袋由具有导热性能的柔性碳素纤维材料制成，所述冷却液为冷冻盐水。

进一步地，所述柔性冷却袋组的柔性冷却袋还贴附安装于变压器壳体及其他需冷却的部件上。

进一步地，所述冷却液循环系统包括变频循环泵、制冷装置、电磁阀及进、出液管，所述变频循环泵的出口连接第一电磁阀的进口，所述第一电磁阀的出口连接进液管，并经进液管与柔性冷却袋组连接，所述柔性冷却袋组的各柔性冷却袋之间经连接管串联或并联在一起，以使由进液管流入的冷却液在各柔性冷却袋之间流动，然后汇流至与柔性冷却袋组连接的出液管，所述出液管经第二电磁阀连接制冷装置的进口，以对柔性冷却袋组流出的冷却液进行冷却，所述制冷装置的出口与变频循环泵的进口连接，以通过变频循环泵驱动冷却后的冷却液流入柔性冷却袋组，使冷却液在各柔性冷却袋与冷却液循环系统之间循环流动。

进一步地，还包括控制模块和温度传感器，所述温度传感器安装于变压器主体上，并与控制模块的输入端电性连接，以对变压器内变压器油温进行实时监测，并将测温数据传输至控制模块，所述控制模块的输出端分别与变频循环泵、制冷装置、第一电磁阀、第二电磁阀的控制端电性连接，以分别控制变频循环泵、制冷装置、第一电磁阀、第二电磁阀工作。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1）通过在变压器换热器的换热壁面上贴附安装具有良好强度、韧性、柔软性和导热性的柔性冷却袋，使其与换热器壁面的复杂形状形成良好贴合，极大增加了有效冷却面积。

2）通过在柔性冷却袋内充注冷冻盐水等具有热焓量大、降温温度低等优点的冷却液，极大提高了冷却效率。

3）冷却液充注在柔性冷却袋内，没有直接与换热器换热壁面接触，因此，即使变压器发生渗漏，也不会造成冷却液往变压器内部渗漏，大大提高了装置运行的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中变压器油冷却绕组、铁芯的示意图。

图2是本实用新型实施例中安装有散热器的变压器的正面示意图。

图3是本实用新型实施例中安装有散热器的变压器的侧面示意图。

图4是本实用新型实施例的装置工作原理图。

图5是本实用新型实施例中冷冻盐水在柔性冷却袋的流动示意图。

图6是本实用新型实施例的装置控制原理图。

图中：1-变压器壳体；2-铁芯；3-绕组；4-变压器油；5-套管；6-温度传感器；7-散热器；8-柔性冷却袋；9-进液管；10-出液管；11-第一电磁阀；12-第二电磁阀；13-制冷装置；14-变频循环泵。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型提供了一种具有柔性冷却装置的变压器，如图1-5所示，包括变压器主体和柔性冷却装置，所述变压器主体包括壳体1，安装于壳体1内的铁芯2、绕组3及相关组件，安装于壳体1上的散热器7，以及于壳体1与散热器7之间循环流动的变压器油4。所述柔性冷却装置包括柔性冷却袋组和冷却液循环系统，所述柔性冷却袋组由若干柔性冷却袋8串并联组成，且柔性冷却袋8内通有循环流动冷却液，所述柔性冷却袋组的各柔性冷却袋8贴附安装于散热器7的换热壁面上。必要时，所述柔性冷却袋组的柔性冷却袋也贴附安装于变压器壳体及其他需冷却的部件上。所述冷却液循环系统经连通管道与柔性冷却袋组连接，以驱动冷却液在各柔性冷却袋与冷却液循环系统之间循环流动，不断对变压器油进行冷却。

在本实施例中，所述柔性冷却袋由具有导热性能的柔性碳素纤维材料（或其它适合的具有高强度、高韧性以及良好的软性和导热性能的材料）制成，所述冷却液为冷冻盐水（或其它适合的循环流动冷却介质）。

在本实施例中，所述冷却液循环系统包括变频循环泵14、制冷装置13、第一电磁阀11、第二电磁阀12、进液管9及出液管10。所述变频循环泵14的出口连接第一电磁阀11的进口，所述第一电磁阀11的出口连接进液管9，并经进液管9与柔性冷却袋组连接，所述柔性冷却袋组的各柔性冷却袋8之间经连接管串联或并联在一起，以使由进液管9流入的冷却液在各柔性冷却袋8之间流动，然后汇流至与柔性冷却袋组连接的出液管10，所述出液管10经第二电磁阀12连接制冷装置13的进口，以对柔性冷却袋组流出的冷却液进行冷却，所述制冷装置13的出口与变频循环泵14的进口连接，以通过变频循环泵14驱动冷却后的冷却液流入柔性冷却袋组，使冷却液在各柔性冷却袋与冷却液循环系统之间循环流动。

如图6所示，为了实现变压器冷却的自动控制，变压器还包括控制模块和温度传感器6，所述温度传感器6安装于变压器主体上，并与控制模块的输入端电性连接，以对变压器内变压器油温进行实时监测，并将测温数据传输至控制模块。所述控制模块的输出端分别与变频循环泵14、制冷装置13、第一电磁阀11、第二电磁阀12的控制端电性连接，以分别控制变频循环泵、制冷装置、第一电磁阀、第二电磁阀工作。所述控制模块根据变压器油温和主变负荷自动控制制冷装置、变频循环泵的启停和出力，以及控制第一、二电磁阀的开闭。

本实用新型具有柔性冷却装置的变压器的工作过程为：将柔性冷却袋贴附安装于变压器的散热器上；必要时，在变压器壳体及其他需冷却的部件上也安装柔性冷却袋；然后将各柔性冷却袋组成柔性冷却袋组并与冷却液循环系统连接。根据变压器的运行状况，在控制模块内预先设置好根据变压器油温和主变负荷自动控制制冷装置、变频循环泵的启停和出力，以及控制第一、二电磁阀的开闭的控制程序。当温度传感器检测到变压器油温达到第一设置值时，控制模块控制第一电磁阀和第二电磁阀打开，然后控制制冷装置和变频循环泵启动，柔性冷却装置开始运行。当变压器负荷持续增大，变压器油温度持续上升到第二设置值时，控制模块控制制冷装置和变频循环泵增大出力，并随着变压器油温和变压器负荷的不断上升而相应增大出力，以达到冷却效果，保证变压器安全运行。当变压器负荷减小，变压器油温下降时，控制模块控制制冷装置和变频循环泵减小出力，并随着变压器油温和负荷的不断降低而相应减小出力，以合理优化匹配，节约能耗。当温度传感器检测到变压器油温下降到第三设置值时，控制模块控制制冷装置和变频循环泵停止工作，然后控制第一电磁阀和第二电磁阀关闭，柔性冷却装置停止运行。

变压器内部的绕组和铁芯，由于电流和磁场的作用，在运行中会产生大量的热量，需通过循环流动的变压器油将热量带走。在现有技术中，带走热量的变压器油流动到安装在变压器外壳的散热器中被外部空气冷却，冷却后的变压器油又流回变压器中对绕组和铁芯进行冷却，如此不断循环，达到冷却的目的。本实用新型用不断循环的冷冻盐水代替外部空气对变压器油进行更加高效的冷却。冷冻盐水充注在柔性冷却袋内，各柔性冷却袋紧密贴附在变压器壳体、散热器及相关部件的外壁面上，各冷却袋之间由连接管连接，若干柔性冷却袋串并联成柔性冷却袋组，柔性冷却袋组上安装进液管和出液管，在进液管与变频循环泵之间安装第一电磁阀，在出液总管和变频制冷装置进口之间安装有第二电磁阀，进液管连接于第一电磁阀的一端，第一电磁阀的另一端连接于变频循环泵的一端，变频循环泵的另一端连接制冷装置的出口，制冷装置的进口连接第二电磁阀的一端，第二电磁阀的另一端连接柔性冷却袋的出液管，柔性冷却袋内的冷冻盐水通过紧贴覆盖于散热器、变压器壳体及相关部件上的具有良好导热性能的碳素纤维袋体对变压器油进行冷却，再由变压器油冷却绕组和铁芯，在柔性冷却袋内热交换被加热的冷冻盐水，通过出液管流至制冷装置内进行冷却后，从制冷装置出口通过变频循环泵打回至柔性冷却袋内，以此不断循环，由于冷冻盐水具有远高于空气的热焓和在夏日季节远低于大气的温度，且成本低廉，因此具有显著冷却优越性。

本实用新型的柔性冷却装置可设置为可拆式结构，可作为变压器的临时性加强冷却方式，也可作为永久固定冷却方式，可根据实际情况灵活配置、运用。本实用新型还可针对变压器局部过热部分，如变压器有载开关、套管等，进行局部冷却，实现精准靶向冷却。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有柔性冷却装置的变压器，其特征在于，包括变压器主体和柔性冷却装置，所述变压器主体包括壳体，安装于壳体内的铁芯和绕组，安装于壳体上的散热器，以及于壳体与散热器之间循环流动的变压器油，所述柔性冷却装置包括柔性冷却袋组和冷却液循环系统，所述柔性冷却袋组由若干柔性冷却袋串并联组成，且柔性冷却袋内通有循环流动冷却液，所述柔性冷却袋组的各柔性冷却袋贴附安装于散热器的换热壁面上，所述冷却液循环系统经连通管道与柔性冷却袋组连接，以驱动冷却液在各柔性冷却袋与冷却液循环系统之间循环流动，不断对变压器油进行冷却。

2.根据权利要求1所述的一种具有柔性冷却装置的变压器，其特征在于，所述柔性冷却袋由具有导热性能的柔性碳素纤维材料制成，所述冷却液为冷冻盐水。

3.根据权利要求1所述的一种具有柔性冷却装置的变压器，其特征在于，所述柔性冷却袋组的柔性冷却袋还贴附安装于变压器壳体上。

4.根据权利要求1所述的一种具有柔性冷却装置的变压器，其特征在于，所述冷却液循环系统包括变频循环泵、制冷装置、电磁阀及进、出液管，所述变频循环泵的出口连接第一电磁阀的进口，所述第一电磁阀的出口连接进液管，并经进液管与柔性冷却袋组连接，所述柔性冷却袋组的各柔性冷却袋之间经连接管串联或并联在一起，以使由进液管流入的冷却液在各柔性冷却袋之间流动，然后汇流至与柔性冷却袋组连接的出液管，所述出液管经第二电磁阀连接制冷装置的进口，以对柔性冷却袋组流出的冷却液进行冷却，所述制冷装置的出口与变频循环泵的进口连接，以通过变频循环泵驱动冷却后的冷却液流入柔性冷却袋组，使冷却液在各柔性冷却袋与冷却液循环系统之间循环流动。

5.根据权利要求4所述的一种具有柔性冷却装置的变压器，其特征在于，还包括控制模块和温度传感器，所述温度传感器安装于变压器主体上，并与控制模块的输入端电性连接，以对变压器内变压器油温进行实时监测，并将测温数据传输至控制模块，所述控制模块的输出端分别与变频循环泵、制冷装置、第一电磁阀、第二电磁阀的控制端电性连接，以分别控制变频循环泵、制冷装置、第一电磁阀、第二电磁阀工作。

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