CN2534658Y - 新型电力变压器冷却器系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是电力变压器的一种新型冷却器系统。本实用新型包括冷却器、制冷压缩机、控制器。其特征是采用新型冷却器，以制冷压缩机作为冷却器的制冷源，控制器根据变压器的绕组温度、顶层油温和负荷电流按分级循环原则控制N台制冷压缩机工作，通过冷却器实时、高效调节变压器的运行温度。较已有技术而言，增大了变压器的带负荷能力，保证变压器安全运行，减少变压器的维护，延长变压器使用寿命，且不易受变压器运行环境影响。
Description
本实用新型是电力变压器的一种新型冷却器系统，适用于与电力变压器的各类强迫油循环风冷却器或水冷却器组合使用，也可独立作为电力变压器的冷却器使用。
目前，电力变压器采用各类强迫油循环风冷却器、风冷散热器或水冷却器。它们共同的不足之处是现有的各类冷却器采用风冷或水冷的方式来冷却变压器绝缘油，普遍存在换热冷却效率低，难于快速降低油温，特别是换热冷却能力受电力变压器运行环境(高温、高湿、通风条件、多尘、盐雾等)影响太大，不能完全满足在电力变压器运行时对电力变压器进行实时快速调温的要求。
本实用新型的目的在于克服上述已有技术中的不足之处，提供一种根据电力变压器运行工况，实时调节电力变压器冷却器的冷却容量(大负荷情况时，快速加大冷却容量)，从而高效、实时、快速调节电力变压器运行温度，保证电力变压器安全运行，延长电力变压器使用寿命的新型电力变压器冷却器系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：由冷却器、制冷压缩机、控制器、电源部分组成新型变压器冷却系统，其关键是采用制冷压缩机作为变压器冷却器的制冷源。
冷却器图5部分由并/级联的N个冷却器单元图2、油路控制阀门(17)(18)和旁路油路管道组成。冷却器单元由冷却器单元外壳(1)和冷却芯子(2)组成。其中冷却器单元外壳(1)是按水平5度-15度倾斜角焊制的长圆桶，变压器绝缘油将在其中被冷却芯子(2)冷却；冷却器单元外壳的一端是敞口，并焊有与外壳同口径的冷却器单元外壳侧盖固定法兰盘(8)，用于冷却芯子(2)的安装和冷却器单元的维护；冷却器单元外壳(1)上焊有带法兰盘的冷却器单元进油口(3)和冷却器单元出油口(4)，用于变压器绝缘油的流入流出。冷却芯子(2)是由加工成螺旋形状的冷却芯子外套管(9)和冷却芯子内冷却管(10)组合而成。冷却芯子外套管(9)和冷却芯子内冷却管(10)之间有微小间隙，且靠近冷却芯子外套管(9)与冷却芯子内冷却管(10)焊接部分有两排冷却芯子外套管气孔(15)，用于保证冷却芯子外套管(9)和冷却芯子内冷却管(10)之间的间隙能保持常压和渗出的冷却液蒸发，微小间隙是用于避免冷却芯子内冷却管(10)中的冷却液因压力作用渗入变压器绝缘油中；冷却芯子外套管(9)直接焊接到冷却器单元外壳侧盖板(7)上，冷却芯子(2)通过外壳侧盖板(7)安装到冷却器单元外壳侧盖固定法兰盘(8)上，并保证冷却芯子(2)处于冷却器单元外壳(1)内中央部分；冷却芯子内冷却管(10)的冷却芯子冷却液进出口(5)(6)分别与制冷压缩机相接或与并/级联的其它冷却芯子冷却液进出口(5)(6)相接；运行时冷却液在内冷却管(10)中汽化，通过外套管(9)与变压器绝缘油进行换热。
本实用新型中制冷压缩机的制冷量，制冷压缩机和冷却器单元的个数根据具体电力变压器参数确定。制冷压缩机联接的冷却器单元个数根据具体电力变压器运行工况确定。
控制器由80C196单片机电路构成。控制器实时接收电力变压器绕组温度、顶层油温和负荷电流传感器信号，控制器分别对其进行处理，并在液晶显示器上实时显示；当电力变压器负荷电流超过规定的限值，并超过规定的持续时间限值，且电力变压器绕组温度、顶层油温呈上升趋势时；或电力变压器绕组温度、顶层油温超过规定的限值，并超过规定的持续时间限值时，由控制器按分级循环的原则自动控制驱动电路启动一台或几台制冷压缩机，通过冷却器快速、大制冷量地冷却变压器绝缘油，以实现对电力变压器进行调温。当电力变压器负荷电流低于规定的限值，并超过规定的持续时间限值，且电力变压器绕组温度、顶层油温呈下降趋势时；或电力变压器绕组温度、顶层油温低于规定的限值，并超过规定的持续时间限值时，由控制器按分级循环的原则自动控制驱动电路关闭一台或几台制冷压缩机。
上述判定条件中的限值分为投入和切除限值，且分别划分为若干级的。具体实施根据电力变压器参数设定。
控制器统计制冷压缩机的使用频率，按使用频率低的先投入，使用频率高的先切除的分级循环原则控制制冷压缩机的投/切操作，以延长制冷压缩机使用寿命。
上述判定条件中电力变压器绕组温度和顶层油温之间可以相互换算，以保证温度传感器出现故障情况下，控制器依然能正常工作。
针对强迫油循环风冷变压器首先检测确认有油压和油流后，控制器才能正常控制制冷压缩机的投入操作，否则给出报警并记录报警数据。
控制器实时监测系统各设备状态和信号，并进行故障判断，及时处理、记录和上报故障数据，主要故障信号有：负荷电流过高、绕组温度过高、顶层油温过高、电流/温度传感器故障、制冷压缩机故障、电源故障。
控制器记录电力变压器运行的整点值(负荷电流、绕组温度、顶层油温)，为电力变压器的维护提供参考数据。
控制器采用基于RS-485的现场总线网络，与变电站计算机监控系统通信，采用标准协议(如IEC-5-101)。同时具有本地RS-232接口，便于调试和维护。
控制器具有两种操作方式供选择。手动启停控制操作和自动控制操作。自动控制操作时控制器按上述控制原则控制制冷压缩机工作；手动启停控制操作时，在液晶显示器上通过操作界面控制对应的制冷压缩机的启停。
采用两路外部交流输入电源，在任一路交流电源发生故障时，进行内部无扰动自动切换，确保控制电源可靠。
在本冷却器系统检修和维护时，可通过打开油路控制阀门(18)，关闭油路控制阀门(17)，利用旁路油路管道隔离本冷却器系统，从而保证电力变压器的其它冷却器正常工作。
本实用新型与已有电力变压器的其它冷却器系统相比其优势在于：
本实用新型采用了新型冷却器，其特有的结构设计，提高了它的换热冷却效率。
本实用新型采用制冷压缩机作为变压器冷却器的制冷源，保证了冷却器的换热冷却能力。
本实用新型采用模糊逻辑温度控制理论根据电力变压器的绕组温度、顶层油温和负荷电流分级循环控制冷却器的投入或切除，因此可根据电力变压器的运行工况决定冷却器的冷却容量。当电力变压器负荷增加时，控制器可控制加大冷却器的冷却容量，快速、高效地控制电力变压器的温升，从而增大电力变压器的带负荷能力，保证电力变压器的安全运行，减少电力变压器的维护，相应地延长电力变压器使用寿命。
本实用新型作为智能控制系统具有故障自诊断报警功能和容错处理能力，同时记录电力变压器负荷、温度变化数据，为电力变压器的维护提供参考数据。
本实用新型具有不易受电力变压器运行环境(高温、高湿、通风条件、多尘、盐雾等)影响，占地面积小等特点。
附图说明：
图1是本实用新型的整体结构方框图；
图2是本实用新型的冷却器单元结构图；
图3是本实用新型的冷却器单元冷却芯子结构主视图；
图4是本实用新型的冷却器单元冷却芯子结构侧视图；
图5是本实用新型的冷却器级联结构图；图中(1)冷却器单元外壳(2)冷却芯子(3)冷却器单元进油口(4)冷却器单元出油口(5)冷却芯子冷却液出口(6)冷却芯子冷却液进口(7)冷却器单元外壳侧盖板(8)冷却器单元外壳侧盖固定法兰盘(9)冷却芯子外套管(10)冷却芯子内冷却管(11)冷却芯子外套管气孔(12)冷却芯子外套管与内冷却管焊接点(13)冷却芯子外套管(14)冷却芯子内冷却管(15)冷却芯子外套管气孔(16)冷却器进油口(17)冷却器单元进油阀门(18)冷却器旁路阀门(19)冷却器单元(1-N)(20)冷却器出油口
本实用新型发明的新型电力变压器冷却器系统参照图1，叙述实施例：新型电力变压器冷却器系统包括冷却器、制冷压缩机、控制器、电源部分。参见图5，冷却器部分由并/级联的N个冷却器单元图2、油路控制阀门(17)(18)和旁路油路管道组成。其中冷却器单元由冷却器单元外壳(1)和冷却芯子(2)组成。参见图2，冷却器单元外壳(1)是按水平5度-15度倾斜角焊制的长圆桶，冷却器单元外壳(1)上焊有带法兰盘的冷却器单元进油口(3)和冷却器单元出油口(4)，加工时冷却器单元外壳的一端是敞口，并焊有与外壳同口径的冷却器单元外壳侧盖固定法兰盘(8)。参见图2，为增加散热面积，提高冷却效率，本实用新型采用的冷却芯子(2)加工呈螺旋形状；为避免冷却芯子的冷却液因压力作用渗入变压器绝缘油中，本实用新型采用的冷却芯子(2)由外套管(9)和冷却芯子内冷却管(10)组合而成，选用外套管(9)和冷却芯子内冷却管(10)时，参见图3、4，要求保证冷却芯子外套管(9)和冷却芯子内冷却管(10)之间有微小间隙，参见图3，且靠近冷却芯子外套管(9)与冷却芯子内冷却管(10)焊接部分有两排冷却芯子外套管气孔(15)，用于保证冷却芯子外套管(9)和冷却芯子内冷却管(10)之间的间隙保持常压和渗出的冷却液蒸发。
参见图2，本实用新型采用的冷却芯子(2)通过冷却芯子外套管(9)直接焊接到冷却器单元外壳侧盖板(7)上，冷却芯子(2)通过外壳侧盖板(7)安装到冷却器单元外壳侧盖固定法兰盘(8)上，并保证冷却芯子(2)处于冷却器单元外壳(1)内中央部分，冷却芯子内冷却管(10)的冷却芯子冷却液进出口(5)(6)分别与制冷压缩机相接或与并/级联的其它冷却芯子冷却液进出口(5)(6)相接；运行时冷却液在内冷却管(10)中汽化，通过外套管(9)与变压器绝缘油进行换热冷却。
参见图5，当电力变压器运行时，电力变压器内的绝缘油被加热，热的绝缘油通过冷却器单元外壳(1)上的冷却器单元进油口(3)进入冷却器单元，在冷却器单元内流过冷却芯子(2)得到冷却，冷却后的绝缘油经冷却器单元外壳(1)上冷却器单元出油口(4)返回电力变压器或进入另一个冷却器单元进一步冷却。
本实用新型实施中制冷压缩机的制冷量，制冷压缩机和冷却器单元的个数根据具体电力变压器参数确定。制冷压缩机联接的冷却器单元个数根据具体电力变压器运行工况确定。
在本实用新型检修和维护时，可通过打开油路控制阀门(18)，关闭油路控制阀门(17)，利用旁路油路管道隔离本冷却器系统，从而保证电力变压器的其它冷却器正常工作。
本实用新型实施中应先对控制器各限值参数进行设置。限值参数分为投入和切除限值，且分别划分为若干级的。具体根据电力变压器参数设定。
参见图1，本实用新型运行时控制器实时接收电力变压器绕组温度、顶层油温和负荷电流传感器信号，控制器分别对其进行处理，并在液晶显示器上实时显示；当电力变压器负荷电流超过规定的限值，并超过规定的持续时间限值，且电力变压器绕组温度、顶层油温呈上升趋势时；或电力变压器绕组温度、顶层油温超过规定的限值，并超过规定的持续时间限值时，由控制器按分级循环的原则自动控制驱动电路启动一台或几台制冷压缩机，通过冷却器快速、大制冷量地冷却变压器绝缘油，以实现对电力变压器进行调温。当电力变压器负荷电流低于规定的限值，并超过规定的持续时间限值，且电力变压器绕组温度、顶层油温呈下降趋势时；或电力变压器绕组温度、顶层油温低于规定的限值，并超过规定的持续时间限值时，由控制器按分级循环的原则自动控制驱动电路关闭一台或几台制冷压缩机。
控制器可通过RS-485的现场总线网络与变电站计算机监控系统通信，通过变电站计算机监控系统可对控制器进行遥控操作。同时利用本地RS-232接口，便于现场调试。
Claims (7)
1.一种新型电力变压器冷却器系统，它由冷却器、制冷压缩机、控制器组成，其特征在于：冷却器由并/级联的N个冷却器单元、油路控制阀门(17)(18)和旁路油路管道组成；制冷压缩机作为电力变压器冷却器的制冷源；冷却器单元由冷却器单元外壳(1)和冷却芯子(2)组成；控制器根据电力变压器的绕组温度、顶层油温和负荷电流信号按分级循环原则控制M台制冷压缩机，且具有数据记录、故障检测、远程通信功能。
2.权利要求1所述的新型电力变压器冷却器系统，其特征在于：冷却器单元外壳(1)是按水平5度-15度倾斜角焊制的长圆桶，冷却器单元外壳的一端是敞口，并焊有与外壳同口径的冷却器单元外壳侧盖固定法兰盘(8)，冷却器单元外壳(1)上下两端焊有带法兰盘的冷却器单元进油口(3)和冷却器单元出油口(4)。
3.权利要求1所述的新型电力变压器冷却器系统，其特征在于：冷却芯子(2)是由加工成螺旋形状的冷却芯子外套管(9)和冷却芯子内冷却管(10)组合而成，冷却芯子外套管(9)和冷却芯子内冷却管(10)之间有微小间隙，靠近冷却芯子外套管(9)与冷却芯子内冷却管(10)焊接部分有两排冷却芯子外套管气孔(15)。
4.权利要求1所述的新型电力变压器冷却器系统，其特征在于：冷却芯子外套管(9)直接焊接到冷却器单元外壳侧盖板(7)上，冷却芯子(2)通过外壳侧盖板(7)安装到冷却器单元外壳侧盖固定法兰盘(8)上，并保证冷却芯子(2)处于冷却器单元外壳(1)内中央部分。
5.权利要求1所述的新型电力变压器冷却器系统，其特征在于：冷却芯子内冷却管(10)的冷却芯子冷却液进出口(5)(6)分别与制冷压缩机相接或与并/级联的其它冷却芯子冷却液进出口(5)(6)相接。
6.权利要求1所述的新型电力变压器冷却器系统，其特征在于：可通过打开油路控制阀门(18)，关闭油路控制阀门(17)，利用旁路油路管道隔离本冷却器系统。
7.权利要求1所述的新型电力变压器冷却器系统，其特征在于：控制器的分级循环原则是控制限值参数分为投入和切除限值，且分别划分为若干级，根据电力变压器参数可设定；根据制冷压缩机的使用频率，按使用频率低的先投入，使用频率高的先切除的原则控制制冷压缩机的投/切操作。
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