本實用新型涉及變壓器冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變壓器冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，讓整個社會對能源的需求大大增加，使得電力供需矛盾愈加突出。當下，除了繼續(xù)探索新能源的開發(fā)利用之外，大力節(jié)約能源已成了重中之重，因此國家也將節(jié)能減排定為長期的國策。變壓器在選擇和運行上存在著很大的社會效益和節(jié)能減排潛力，降低變壓器的損耗是大勢所趨。變壓器是電力系統(tǒng)實現(xiàn)電能輸送與分配的基礎(chǔ)設(shè)備，使用量大、運行時間長。它是一個電磁能量的變換設(shè)備，但也是能耗大戶，據(jù)統(tǒng)計，它的損耗在網(wǎng)損中占據(jù)50％以上。

目前，自耦單相強油風(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器冷卻系統(tǒng)在運行中存在以下缺陷：(1)油泵與風(fēng)扇長時間工作，增大了電量損耗；(2)冷卻器散熱管嚴重老化，容易被空氣中的懸浮物和昆蟲堵塞，散熱效果大大降低了；(3)油泵長時間運行，軸承磨損產(chǎn)生的金屬雜質(zhì)對變壓器油的絕緣造成危害；(4)冷卻器運行中若控制柜出現(xiàn)故障，所有風(fēng)機、油泵一旦失電停止工作，變壓器延遲跳閘回路60分鐘即動作，就會造成變壓器退出運行等事故。而油浸自然循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)的片式散熱器散熱中心的高度作用較大、容易受現(xiàn)場環(huán)境溫度影響。

因此，如何有效的提高變壓器可靠性、減少電量損耗、節(jié)約檢修成本成為電力從業(yè)人員要解決的主要問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本實用新型的一個目的在于提出一種變壓器冷卻系統(tǒng)，該裝置對現(xiàn)有的油浸自然循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)做出了改進，能夠提高散熱效率和設(shè)備可靠性，減少電量損耗，節(jié)約檢修成本。

為達到上述目的，本實用新型實施例提出的變壓器冷卻系統(tǒng)，包括片式散熱器、吹風(fēng)裝置和儲油柜，所述系統(tǒng)的物理散熱中心的高度與變壓器發(fā)熱中心的高度之比小于或等于0.65。

進一步地，所述片式散熱器布置在變壓器的低壓側(cè)，采用掛裝的方式安裝在上下匯流管路上，所述上下匯流管路分別連接變壓器的上下進出油口；所述系統(tǒng)還包括在變壓器加強筋上焊接的匯流管路托架，用于固定和支撐所述上下匯流管路。

進一步地，每兩組所述片式散熱器的下部裝有一臺所述吹風(fēng)裝置，吹風(fēng)采用底吹式。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括控制裝置，所述控制裝置采用雙回路獨立電源作為所述系統(tǒng)的工作電源和備用電源，用于在工作電源故障時切換備用電源并發(fā)出故障信號，顯示故障的具體內(nèi)容，以及保留故障記錄。

進一步地，所述吹風(fēng)裝置的風(fēng)扇電動機設(shè)置為手動控制和/或自動控制，控制模式采用現(xiàn)場控制或遠程控制，用于根據(jù)變壓器負荷和變壓器溫度的變化啟動或停止運行。

進一步地，所述雙回路獨立電源設(shè)置在控制箱內(nèi)，所述控制箱內(nèi)還裝有用于調(diào)節(jié)控制箱內(nèi)的溫濕度的溫濕度控制回路和用于變壓器周圍照明的照明回路。

進一步地，所述儲油柜采用真空膠囊式儲油柜，用于根據(jù)變壓器的工作狀態(tài)變化進行補油或儲油，且所述儲油柜的位置與變壓器的帶電部分之間具有預(yù)設(shè)的安全距離。

進一步地，所述變壓器低壓側(cè)的母線支柱與所述變壓器的集油管路之間具有預(yù)設(shè)的安全距離。

進一步地，每臺單相變壓器采用PC3000型號的片式散熱器17組。

進一步地，所述系統(tǒng)的冷卻方式為：熱負荷在70％以下時采用片式散熱器自冷，熱負荷70％-100％時啟動吹風(fēng)裝置，采用片式散熱器風(fēng)冷。

本實用新型實施例提出的變壓器冷卻系統(tǒng)，具有以下有益效果：降低油面溫度，保證變壓器的運行安全，提高設(shè)備使用效率，延長設(shè)備壽命，減少電量損耗，減輕運行的維護工作量，節(jié)約檢修成本。本申請實施例的冷卻系統(tǒng)的冷卻方式采用70％負荷以下片式散熱器自冷，70％-100％負荷片式散熱器風(fēng)冷(風(fēng)機啟動)，因片式散熱器有自冷能力，控制裝置出現(xiàn)故障時，風(fēng)機全停，也無需接變壓器延遲60分鐘跳閘回路。

為讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型一實施例的變壓器發(fā)熱散熱距離示意圖；

圖2是本實用新型一實施例的變壓器與冷卻系統(tǒng)位置關(guān)系示意圖(立面圖)；

圖3是本實用新型一實施例的變壓器與冷卻系統(tǒng)位置關(guān)系示意圖(俯視圖)。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在研究過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，影響油浸式自然循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)冷卻效果的主要因素有以下四個方面：1)片式散熱器散熱中心的高度，它決定了變壓器油循環(huán)，即油的流動速率，經(jīng)計算和反復(fù)時間驗證，變壓器冷卻系統(tǒng)散熱中心和發(fā)熱中心的高度之比≤0.65可使冷卻效果更佳；2)冷卻系統(tǒng)的熱負荷，即冷卻系統(tǒng)片式散熱器單位面積所承載的冷卻功率；3)現(xiàn)場環(huán)境溫度，因現(xiàn)場環(huán)境溫度受人的影響因素較少，一般按環(huán)境最高溫度40℃進行設(shè)計；4)散熱器是否加裝吹風(fēng)裝置。由于吹風(fēng)裝置可以提高空氣的流動速率，使變壓器油較快冷卻，與自然循環(huán)冷卻方式相比，加裝吹風(fēng)裝置可提高冷卻功率。據(jù)此，本申請將自耦單相強油風(fēng)冷變壓器冷卻系統(tǒng)改進為油浸自然循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)，并針對現(xiàn)有的油浸自然循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)的不足之處，對散熱器和控制裝置進行了重點改進，同時考慮了變壓器冷卻系統(tǒng)改進對周圍構(gòu)造物、儲油柜、瓦斯繼電器等的影響。下面參考附圖描述本實用新型實施例的變壓器冷卻系統(tǒng)。

本實用新型實施例提出的變壓器冷卻系統(tǒng)，包括片式散熱器、吹風(fēng)裝置和儲油柜，所述系統(tǒng)的物理散熱中心的高度與變壓器發(fā)熱中心的高度之比小于或等于0.65。

進一步地，所述片式散熱器布置在變壓器的低壓側(cè)，采用掛裝的方式安裝在上下匯流管路上，所述上下匯流管路分別連接變壓器的上下進出油口；所述系統(tǒng)還包括在變壓器加強筋上焊接的匯流管路托架，用于固定和支撐所述上下匯流管路?？稍诿績山M所述片式散熱器的下部安裝一臺所述吹風(fēng)裝置，吹風(fēng)采用底吹式。吹風(fēng)裝置可以選用CFZ-9Q吹風(fēng)裝置。

進一步地，可在每兩組所述片式散熱器的下部安裝一臺所述吹風(fēng)裝置，以滿足變壓器滿負荷長期運行。吹風(fēng)裝置可以選用CFZ-9Q吹風(fēng)裝置，吹風(fēng)采用底吹式。

以某地電網(wǎng)某臺500kV變壓器為例的變壓器冷卻系統(tǒng)，該變壓器型號為ODFPSZ-250000/500，風(fēng)冷卻器型號為YF-315，數(shù)量為3組，其中1組備用。根據(jù)現(xiàn)場運行情況，通過計算，采用PC3000型號片式散熱器。圖1是本申請一個實施例的變壓器發(fā)熱散熱距離示意圖。圖1中所示的尺寸單位為mm(毫米)，其中，改進后的變壓器出油口連管升高的尺寸為400mm，變壓器的本體高度為3645mm，變壓器油箱接口與下方匯流管的垂直距離為160mm，變壓器油箱接口與下方基礎(chǔ)的垂直距離為320mm。以散熱器的高度為3000mm，變壓器本體外循環(huán)油偏離幾何中心線的距離為120mm為例，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，本臺變壓器的發(fā)熱中心與散熱中心比值計算如下：發(fā)熱中心的高度/散熱中心的高度＝變壓器油底平面到發(fā)熱中心的高度/變壓器油底平面到散熱中心的高度＝[(3645+320)/2-120]/(3645+320+400-3000/2)＝1862.5/2865＝0.65。

如圖2和3所示，通過發(fā)熱中心與散熱中心的計算值、本實施例冷卻系統(tǒng)的散熱功率和現(xiàn)場實際情況，每臺單相變壓器可采用PC3000型號的片式散熱器17組；改進后的片式散熱器布置在變壓器低壓側(cè)，片式散熱器采用掛裝的方式安裝在上下匯流管路上，上下匯流管路分別連接變壓器上下進出油口，在變壓器加強筋上焊接匯流管路托架用來固定和支撐匯流管路；每兩組片式散熱器下部裝有一臺CFZ-9Q吹風(fēng)裝置，吹風(fēng)采用底吹式。圖2和3中標號含義如下：1-片式散熱器，2-儲油柜，3-低壓側(cè)套管，4-第一高壓側(cè)套管，5-第二高壓側(cè)套管，6-上方匯流管，7-下方匯流管，8-變壓器油池，9-托架。

需要理解的是，片式散熱器可以設(shè)置在低壓側(cè)也可以設(shè)置在高壓側(cè)，性能上沒有實質(zhì)性的區(qū)別?？紤]到美觀的作用，本實施例僅放在了低壓側(cè)。

本實施例的變壓器冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、布局美觀，冷卻系統(tǒng)滿足表1所示，即冷卻方式為：熱負荷在70％以下時采用片式散熱器自冷，熱負荷70％-100％時啟動吹風(fēng)裝置，采用片式散熱器風(fēng)冷。

表1冷卻系統(tǒng)改進后，變壓器運行情況

其中：ONAN為油侵自然風(fēng)冷冷卻方式、ONAF為油侵風(fēng)冷冷卻方式；K為單位開爾文，1K＝1℃。

進一步地，本申請一個實施例的冷卻系統(tǒng)還包括控制裝置，所述控制裝置采用雙回路獨立電源作為所述系統(tǒng)的工作電源和備用電源，用于在工作電源故障時切換備用電源并發(fā)出故障信號，顯示故障的具體內(nèi)容，以及保留故障記錄。

進一步地，所述吹風(fēng)裝置的風(fēng)扇電動機設(shè)置為手動控制和/或自動控制，控制模式采用現(xiàn)場控制或遠程控制，用于根據(jù)變壓器負荷和變壓器溫度的變化啟動或停止運行。

進一步地，所述雙回路獨立電源設(shè)置在控制箱內(nèi)，所述控制箱內(nèi)還裝有用于調(diào)節(jié)控制箱內(nèi)的溫濕度的溫濕度控制回路和用于變壓器周圍照明的照明回路。

本實施的冷卻系統(tǒng)中，吹風(fēng)裝置啟動情況下的工作電源為雙回路獨立電源，其中一路工作電壓為380V，控制裝置的控制電源為直流220V。兩路電源可巡回切換，互為備用；當一段電源或二段電源消失，啟動備用電源自動投入供能，發(fā)出“一電源故障”或“二電源故障”的遠方信號，就近顯示故障的具體內(nèi)容，并保留故障記錄。風(fēng)扇電動機可以手動、自動控制，具有“兩模式”、“四功能”。兩模式為“現(xiàn)場控制”和“遠程控制”；四功能即：“現(xiàn)場手動”、“現(xiàn)場自動”、“遠程手動”、“遠程自動”，可根據(jù)變壓器的負荷和溫度的變化啟動和結(jié)束運行。控制箱內(nèi)可以安裝溫濕度控制加熱回路、照明回路和其它負載回路。

本實用新型儲油柜改進前YF-315kW冷卻器每組容油量為146kg，3組冷卻器容油量為438kg。改進后每組片式散熱器容油量為262kg，17組片式散熱器容油量為4454kg。上下匯流管采用DN200的鋼管，約計18m，容油量約為600kg。由此可計算得變壓器共增加油重為4454+600-438＝4616Kg。根據(jù)變壓器儲油柜90℃時，其容油量應(yīng)為變壓器油重的10％，所以新儲油柜應(yīng)增加約460kg的變壓器油。原儲油柜的容油量不能滿足變壓器補油和儲油的要求，必須對儲油柜進行更換。本申請一個實施例的儲油柜采用真空膠囊式儲油柜，用于根據(jù)變壓器的工作狀態(tài)變化進行補油或儲油，且所述儲油柜的位置與變壓器的帶電部分之間具有預(yù)設(shè)的安全距離。該儲油柜能夠滿足變壓器在各種工作狀態(tài)下補油和儲油的功能，并且與原帶電體的距離保持在安全范圍之內(nèi)，以避免導(dǎo)致放電，還可以和變壓器本體一起抽真空注油。

進一步地，變壓器低壓側(cè)的母線支柱與所述變壓器的集油管路之間具有預(yù)設(shè)的安全距離。具體地，為滿足冷卻系統(tǒng)對變壓器自冷的要求，根據(jù)片式散熱器設(shè)計要求和變壓器現(xiàn)場實際布局，需將低壓側(cè)母線支柱平移至事故油池外，事故油池的范圍與變壓器匹配，通常為變壓器外周一米范圍。為保證改進后冷卻系統(tǒng)的上部集油管路與低壓母線帶電體的安全距離大于400mm，需將低壓母線上移200-300mm，以保證安全距離。

本實施例的冷卻系統(tǒng)采用的是片式散熱器自冷與片式散熱器風(fēng)冷的形式，變壓器油在循環(huán)過程中比油泵油流速要慢，不會形成油涌，造成沖擊瓦斯繼電器的誤動作。

采用本實用新型的冷卻系統(tǒng)后，變壓器的繞組平均溫升限值取60K，變壓器正常使用壽命的年平均氣溫按20℃考慮，繞組最熱點與平均溫升之差為13℃(即銅油溫差為13℃，這是一個定值)，因此改進后的繞組最熱點溫度為60+20+13＝93℃(小于國標規(guī)定的繞組最熱點溫度98℃)。綜上分析，保證變壓器安全運行性能的情況下，在不改變繞組內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過冷卻系統(tǒng)外部改進，可以實現(xiàn)降低油面溫度和變壓器易于維護的目標。

舉例而言，在本實施例改進之前的變壓器冷卻系統(tǒng)，共有風(fēng)扇電機9臺，額定功率為1.5kW，受負荷和溫度的影響，不完全統(tǒng)計，基本24小時連續(xù)運行。改進后冷卻方式為片式散熱器+風(fēng)機型式，在70％負荷以下為片式散熱器自冷型式，風(fēng)機不投入運行。當變壓器負荷在70％以上時，片式散熱器為風(fēng)冷型式，風(fēng)機投入運行。本實施例吹風(fēng)裝置改進后為9臺(實際CFZ-9Q風(fēng)機8臺，功率1.5kW/臺，CFZ-4Q風(fēng)機2臺，功率0.25kW/臺)，額定功率為1.5kW，由于具有70％的自冷容量，預(yù)計平均每天8小時運行。改進前，潛油泵共3臺，額定輸入功率為3kW，與風(fēng)扇電機同時起停；本實施例改進后不需要安裝油泵。因此，改進前后每年吹風(fēng)裝置運行消耗電量節(jié)約(1.5×9×24-1.5×9×8)×365＝78840kWh，以0.521元/kWh計算，大約節(jié)約4.1萬元。改進前后每年油泵運行消耗電量節(jié)約3×3×24×365＝78840kWh，以0.521元/kWh計算，相當于節(jié)約4.1萬多元?？傆嬅磕旯?jié)約運行電量消耗費用約8.2萬元。按照變壓器還可以運行20年計算，節(jié)約運行消耗費用164萬元?？梢?，僅從節(jié)約電量消耗看，經(jīng)濟效益非常明顯。

本實用新型改進前由于YF系列冷卻器需要進行沖洗消除堵塞現(xiàn)象，并經(jīng)常需要檢修、更換電機和油泵，冷卻系統(tǒng)滲漏點維修、控制系統(tǒng)二次維護。改進后，片式散熱器基本沒有維護檢修工作，在夏季不會因堵塞需要沖洗，所需的備品備件數(shù)量少。能節(jié)約的檢修成本及備件成本亦相當可觀。

本實用新型的變壓器冷卻系統(tǒng)具有以下有益效果：降低油面溫度，保證變壓器的運行安全，提高設(shè)備使用效率，延長設(shè)備壽命，減少電量損耗，減輕運行的維護工作量，節(jié)約檢修成本。本申請實施例的冷卻系統(tǒng)的冷卻方式采用70％負荷以下片式散熱器自冷，70％-100％負荷片式散熱器風(fēng)冷(風(fēng)機啟動)，因片式散熱器有自冷能力，即使控制裝置出現(xiàn)故障，風(fēng)機全停，也無需接變壓器延遲60分鐘跳閘回路，搶修人員可以從容排除故障。

需要說明的是，在本實用新型的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

應(yīng)當理解，本實用新型的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實現(xiàn)。例如，如果用硬件來實現(xiàn)，和在另一實施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項或他們的組合來實現(xiàn)：具有用于對數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。