阅读说明：本技术 一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置及其控制方法 (Cooling device for overload of oil immersed transformer and control method thereof ) 是由 王耀龙 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置及其控制方法,所述冷却装置包括冷却机构、进油管和回油管。在变压器原有冷却器或散热器的基础上,将所述冷却机构通过所述进油管和回油管连接在变压器油箱上,通过冷却机构内冷却介质与变压器油的高效热交换,有效增强变压器的散热能力；依据热量平衡、温度限制等条件,提出冷却装置容积、油流流速、冷却介质流速的计算方法,在此基础上实现运行控制。本申请提供的冷却装置及其控制方法,可有效避免不利外界大气环境对散热的影响,能满足变压器短期或长期过负荷运行的散热能力,避免因过负荷能力不足而更换变压器,大幅节约成本,所述的冷却装置使用简单、维护方便,可以永久安装,也可以临时设置。(The application provides a cooling device for overload of an oil immersed transformer and a control method thereof. On the basis of an original cooler or radiator of the transformer, the cooling mechanism is connected to an oil tank of the transformer through the oil inlet pipe and the oil return pipe, and the heat dissipation capacity of the transformer is effectively enhanced through efficient heat exchange between a cooling medium in the cooling mechanism and transformer oil; according to the conditions of heat balance, temperature limitation and the like, a calculation method of the volume of the cooling device, the flow rate of oil flow and the flow rate of a cooling medium is provided, and operation control is realized on the basis. The cooling device and the control method thereof can effectively avoid the influence of adverse external atmospheric environment on heat dissipation, can meet the heat dissipation capacity of the transformer in short-term or long-term overload operation, avoid replacing the transformer due to insufficient overload capacity, greatly save the cost, are simple to use and convenient to maintain, can be permanently installed and can also be temporarily set.)

一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置及其控制方法

技术领域

本申请涉及变压器冷却技术领域，具体的涉及一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置及其控制方法。

背景技术

在电力系统中，变压器在运行过程中会产生磁滞损耗、涡流损耗以及电阻损耗，这些损耗最终将以热量的形式，被变压器内部的变压器油吸收并通过散热器散热，以维持变压器内部温度不超过设计限值。但在过负荷运行期间，变压器承担的负荷将超过变压器的额定容量，因变压器自身散热能力有限，存在温度超过绝缘耐受最大值而烧毁的运行风险。

目前，变压器主要通过散热器将变压器运行中产生的热量散失到外部空气中，但是受外界大气因素影响较大。在变压器过负荷运行时，仅依靠变压器自身的散热器较难稳定的散热，难以保证变压器温度不超限定值。因此需要采用一种辅助的冷却装置，作为变压器过负荷运行时对散热器的补充。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置及其控制方法，以解决变压器过负荷运行时散热器散热能力不足的问题。

为了实现上述目的，本申请通过以下技术方案实现：

一方面，一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置，包括冷却机构、进油管和回油管；

其中，所述冷却机构包括壳体、散热管组和传感器，所述散热管组和传感器位于所述壳体内；

所述壳体的下部设置有冷却介质流入管，所述壳体的上部设置有冷却介质流出管；

所述散热管组的一端与变压器油箱上部通过所述进油管连接，所述散热管组的另一端与变压器油箱下部通过所述回油管连接。

进一步地，所述散热管组包括：依次连通的第一纵向散热管、横向散热管和第二纵向散热管；

所述横向散热管的数量为多个，多个所述横向散热管水平排列于所述壳体底部，越靠近散热管组的水平中心线的所述横向散热管的管径越小；

所述回油管与所述第一纵向散热管远离横向散热管一侧的中部连通；所述进油管与所述第二纵向散热管远离横向散热管一侧的中部连通。

进一步地，所述散热管组上设置有多个散热翼。

进一步地，所述进油管上设置有第一密封蝶阀。

进一步地，所述回油管上设置有油泵和第二密封蝶阀。

进一步地，所述冷却介质流入管上设置有第三密封蝶阀；所述冷却介质流出管上设置有第四密封蝶阀。

另一方面，一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置的控制方法，包括：

获取传感器测量的冷却介质温度，当所述冷却介质温度大于或等于预设温度T时，控制冷却介质流出所述冷却装置。

进一步地，所述预设温度T的计算方法为：

T＝t₀+K

式中，T为预设温度，t₀为冷却介质的初始温度，K为冷却介质允许的温升。

进一步地，所述冷却装置的容积的计算方法为：

其中，V为冷却装置的容积，单位为m³；P₀为变压器的空载损耗，单位为kW；P_L为变压器的负载损耗，单位为kW；t'为时间，单位为h；ρ为冷却介质密度，单位为kg/m³；C为冷却介质比热容，单位为kJ/(kg·℃)；K为冷却介质允许的温升。

由以上技术方案可知，本申请提供一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置及其控制方法，所述冷却装置包括冷却机构、进油管和回油管。在变压器原有冷却器或散热器的基础上，将所述冷却机构通过所述进油管和回油管连接在变压器油箱上，通过冷却机构内冷却介质与变压器油的高效热交换，有效增强变压器的散热能力；依据热量平衡、温度限制等条件，提出了冷却装置容积、油流流速、冷却介质流速的计算方法。本申请提供的冷却装置及其控制方法，可有效避免不利外界大气环境对散热的影响，能满足变压器短期或长期过负荷运行的散热能力，避免因过负荷能力不足而更换变压器，大幅节约成本，所述的冷却装置使用简单、维护方便，可以永久安装，也可以临时设置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例的一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置的主视图；

图2为图1所示的冷却装置的冷却机构的剖视图；

图3为图2所示的冷却机构的散热管组的俯视图。

图中，1-冷却机构、11-壳体、111-冷却介质流入管、1111-第三密封蝶阀、112-冷却介质流出管、1121-第四密封蝶阀、12-散热管组、121-第一纵向散热管、122-横向散热管、123-第二纵向散热管、124-散热翼、13-传感器、2-进油管、21-第一密封蝶阀、3-回油管、31-油泵、32-第二密封蝶阀、4-变压器油箱、5-变压器冷却器或散热器。

具体实施方式

为使本申请实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。

目前，变压器主要通过变压器冷却器或散热器5将变压器运行中产生的热量散失到外部空气中，但是受外界因素影响较大。在变压器过负荷运行时，仅依靠变压器自身的变压器冷却器或散热器5较难稳定的散热，难以保证变压器温度不超限定值。

鉴于此，一方面，图1为本申请实施例的一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置的主视图。如图1所示，一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置，包括冷却机构1、进油管2和回油管3；所述冷却装置在变压器冷却器或散热器5的基础上，通过所述冷却机构1对变压器油进行冷却，有效增强变压器的散热能力。

其中，图2为图1所示的冷却机构的剖视图，如图2所示，所述冷却机构1包括壳体11、散热管组12和传感器13，所述散热管组12和传感器13位于所述壳体11内，所述散热管组12位于所述壳体11内的下部。所述壳体11内充满冷却介质，冷却介质可以采用自来水或化学冷却剂，所述传感器13用于监测壳体11内冷却介质的温度。高热的变压器油在所述散热管组12内通过时，与冷却介质进行高效热交换，使得变压器油被冷却。

所述壳体11的下部设置有冷却介质流入管111，所述壳体11的上部设置有冷却介质流出管112；冷却介质通过所述冷却介质流入管111流进壳体11内，通过所述冷却介质流出管112流出壳体11外，冷却介质进入壳体11内以对所述散热管组12内的变压器油进行冷却。所述冷却介质流入管111的另一端与冷却介质驱动装置连接，驱动冷却介质流入所述壳体11内。

图3为图2所示的散热管组的俯视图，如图3所示，所述散热管组12的一端与变压器油箱4上部通过所述进油管2连接，所述散热管组12的另一端与变压器油箱4下部通过所述回油管3连接。变压器油箱4中的冷油在变压器工作过程中被加热，冷油受热以后膨胀，会上升漂浮于热量低的油之上，因此，热油通过所述进油管2排出所述变压器油箱4，进入到所述散热管组12中被冷却，冷却完成后的变压器油流出所述散热管组12，通过所述回油管3流回变压器油箱4内。在实际安装操作时，所述进油管2的一端还可以直接与变压器油箱4下部的排油阀相连，进油管2的另一端连接散热管组12；所述回油管3的一端还可以直接与变压器油箱4上部的注油阀相连，回油管3的另一端连接散热管组12。

在一些实施例中，所述散热管组12包括：依次连通的第一纵向散热管121、横向散热管122和第二纵向散热管123；多个散热管并排焊接而构成散热管组12。所述横向散热管122的数量为多个，多个所述横向散热管122水平排列于所述壳体11底部，为使散热管组12能够均匀散热，越靠近散热管组12的水平中心线的所述横向散热管122的管径越小。

所述回油管3与所述第一纵向散热管121远离横向散热管122一侧的中部连通；所述进油管2与所述第二纵向散热管123远离横向散热管122一侧的中部连通。当变压器油通过所述进油管2流入散热管组12时，靠近纵向散热管中部的所述横向散热管122流量大、流速快，容易快速地流出散热管组12，达不到预期的散热效果。通过将靠近散热管组12的水平中心线的所述横向散热管122设置成小口径管，远离散热管组12的水平中心线的所述横向散热管122设置成大口径管，当变压器油流进散热管组12时，由于中间的所述横向散热管122口径小，变压器油被减速并分流，即可有效地被冷却介质冷却，使冷却效果更好。

在一些实施例中，所述散热管组12上设置有多个散热翼124，所述散热翼124可以考虑为类似于暖气片的散热翼。通过设置所述散热翼124，增大了散热管组12内的变压器油与冷却介质的接触面积，缩短相同流量的冷却时间，冷却效果更好。

在一些实施例中，所述进油管2上设置有第一密封蝶阀21，在冷却机构1运行时，所述第一密封蝶阀21需要处于开启状态。

在一些实施例中，所述回油管3上设置有油泵31和第二密封蝶阀32，所述油泵31用于驱动变压器油，使冷却后的变压器油能够流回到变压器油箱4内。在冷却机构1运行时，所述第二密封蝶阀32也需要处于开启状态。

通过计算变压器油的流速，可以确定合适转速的油泵，给油泵的合理选择提供理论基础，避免油泵转速不够，导致不能很好地将冷却完成的变压器油驱动流回变压器油箱4内。所述冷却装置中，变压器油流速计算方法为：

其中，Q₀为变压器油流速，单位为m³/s，ρ₀为变压器油密度，单位为kg/m³。

在一些实施例中，所述冷却介质流入管111上设置有第三密封蝶阀1111，用于控制冷却介质的流入；所述冷却介质流出管112上设置有第四密封蝶阀1121，用于控制冷却介质的流出。冷却装置内存储的冷却介质能满足至少1小时的冷却需求，此时需要关闭所述第三密封蝶阀1111，由于在冷却过程中，冷却介质吸收了变压器油散发的热量而膨胀，所以需要开启所述第四密封蝶阀1121，避免冷却介质膨胀损坏所述冷却装置。通过计算冷却介质的流量，可以把控冷却过程中冷却介质的冷却效果，使得达到预期冷却效果。当所述冷却装置使用时间大于1小时，冷却介质流量的计算方法为：

其中，Q_j为冷却介质流量，单位为m³/s；V为冷却装置的容积，单位为m³。

另一方面，一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置的控制方法，包括：

通过计算冷却装置的容积，可以确定需要安装的冷却装置体积的大小，计算结果能够保证安装合适大小的冷却装置，避免浪费。依据热量平衡、温度限制等条件，计算获得冷却装置容积、油流流速、冷却介质流速，在此基础上，实现对冷却装置运行的控制。

获取传感器测量的冷却介质温度，当所述冷却介质温度大于或等于预设温度T时，控制驱动装置开启，使冷却介质流出所述冷却装置。

首先要判断冷却装置的使用时间，若所述冷却装置使用时间小于或等于1小时，预设温度T为85度：当监测的冷却介质温度t小于85度时，可利用所述冷却装置内储存的冷却介质进行冷却，不需要更换冷却介质；当监测的冷却介质温度t大于或等于85度时，控制驱动装置开启，使冷态冷却介质流入所述冷却装置，使热态冷却介质排出所述冷却装置。

若所述冷却装置使用时间大于1小时，预设温度T为75度：当监测的冷却介质温度t小于75度时，冷却装置内的被加热的冷却介质不用排出，可以用于对变压器油的冷却；当冷却介质温度t大于或等于75度时，控制驱动装置开启，驱动冷却介质流动，使冷态冷却介质进入所述冷却装置，使热态的冷却介质流出所述冷却装置。

在一些实施例中，所述预设温度T的计算方法为：

T＝t₀+K

式中，T为预设温度，t₀为冷却介质的初始温度，K为冷却介质允许的温升。

在一些实施例中，所述冷却装置的容积的计算方法为：

其中，V为冷却装置的容积，单位为m³；P₀为变压器的空载损耗，单位为kW；P_L为变压器的负载损耗，单位为kW；t'为时间，单位为h；ρ为冷却介质密度，单位为kg/m³；C为冷却介质比热容，单位为kJ/(kg·℃)；K为冷却介质允许的温升。

由以上技术方案可知，本申请提供一种用于油浸变压器过负荷的冷却装置及其控制方法，所述冷却装置包括冷却机构、进油管和回油管。在变压器原有冷却器或散热器的基础上，将所述冷却机构通过所述进油管和回油管连接在变压器油箱上，通过冷却机构内冷却介质与变压器油的高效热交换，有效增强变压器的散热能力；依据热量平衡、温度限制等条件，提出了冷却装置容积、油流流速、冷却介质流速的计算方法。本申请提供的冷却装置及其控制方法，可有效避免不利外界大气环境对散热的影响，能满足变压器短期或长期过负荷运行的散热能力，避免因过负荷能力不足而更换变压器，大幅节约成本，所述的冷却装置使用简单、维护方便，可以永久安装，也可以临时设置。

以上对本申请的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本申请的较佳实施例，不能被认为用于限定本申请的实施范围。凡依本申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本申请的专利涵盖范围之内。