发明内容

为了解决上述技术问题，根据本发明，设置了一种用于干燥具有多级冷却系统的变压器、尤其是功率变压器或扼流圈的方法，其具有至少一个变压器绕组和至少一个用于电气绝缘的绝缘装置，其中，冷却级包括最低冷却级和最高冷却级，其中，各个冷却级分别与变压器的负载状态范围相关联并且在达到变压器的相应负载状态范围时被激活，其中，负载状态范围是至少与变压器的温度相关的函数，并且其中，在变压器的运行期间执行用于干燥的方法，按本发明规定，在变压器处于属于上冷却级的负载状态范围内的期间，使位于最低冷却级之上的上冷却级停用或保持停用，并且使直接位于上冷却级之下的冷却级激活或保持激活。

负载状态范围内的负载状态导致变压器的老化，并且明确地至少与变压器的温度相关。

由此，与没有这种措施的情况相比，变压器在具体存在的工作点被置于更高的温度，该更高的温度以下也称为“升高的温度”。

术语负载状态范围中的“范围”一方面表示其不是与冷却级相关联的数学点，而是冷却级与负载状态的在实践中不可避免地出现的范围相关联。例如，在实践中，温度是X℃还是稍微不同的温度，例如X℃+0.1℃，没有区别，尽管在数学上严格来说存在数量上略有不同的负载状态。另一方面，可以有意识地将特定的温度范围并因此将负载状态的特定的范围与相应的冷却级相关联。

在根据本发明的方法中，借助对冷却功率适当地选择的减少(由此没有附加的加热装置)，引起到增加的温度上的温度增加。只要至少一个绝缘装置包括固体绝缘材料，该固体绝缘材料尤其是包含吸湿材料，如纤维素(例如在固体材料中，所谓的纸板或“Pressboard”，或牛皮纸)，则该增加的温度足够高以促进从固体绝缘材料的水分扩散。只要至少一个绝缘装置包括液体绝缘材料、尤其是油、例如矿物油，则液体绝缘材料对水分的吸收能力通过增加的温度而增加，其中，水分可以以本身已知的方式，例如借助例如又可以包含纤维素或其他合适的材料的过滤筒，从液体中去除。由此导致明显更快的和更有效的干燥条件，其中，干燥可以在正在进行的运行期间进行并且通常仅持续几周。

应注意，对于“变压器的温度”原理上可以理解为不同的测量参量，例如热油温度或固体绝缘或变压器的特定的特别热的点(“Hotspot”)处的温度。热油温度通常在充满油的变压器壳体的盖区域中测量，其中，变压器绕组和变压器芯布置在壳体中。固体材料中热点的温度通常位于热油温度之上。该值既可以在考虑负载电流的情况下基于热油温度进行估计，也可以利用耐高压的传感机构，尤其是借助光纤传感器进行对热点温度的直接测量。

如已经确定的那样，至少一个绝缘装置既可以包含固体绝缘材料又可以包含液体绝缘材料，尤其是纤维素纸和/或油。至少一个绝缘装置在此尤其是用于电气绝缘至少一个变压器绕组或该变压器绕组的金属导体。

通常，冷却功率随着负荷的增加或随着负载状态范围的更高而增加，反之亦然。冷却功率的变化可以分阶段进行，由此自动定义了冷却级。然而，冷却功率也可以基本连续地进行，例如方式是，连续地控制转速，然而，其中当然也可以在这种情况下将冷却级定义为例如特定的转速范围。在这种情况下，人们也可以称为虚拟冷却级。这样的冷却级或虚拟冷却级构成冷却系统。

与冷却级相关联的负载状态范围可以被定义或预先给定。

显而易见，根据本发明的方法也可以作为计算机实施的方法来提供。

原则上可想到，变压器的温度受到不同的因素影响，这些因素因此也隐含地影响负载状态或负载状态范围。当然，然而也可能的是，负载状态范围或负载状态明确与另外的参量相关，例如与变压器的电气负载或电流负荷相关，和/或与环境温度相关。在根据本发明的方法的优选的实施方式中，可以附加地考虑这些参量。在根据本发明的方法的一个优选的实施方式中，相应地规定，负载状态范围此外还与变压器的电流负荷相关，并且只有当电流负荷下降到阈值以下和/或未超过阈值时，才使上冷却级停用或保持停用，并且使直接位于上冷却级之下的冷却级激活或保持激活，其中，阈值位于变压器的电流负荷在属于上冷却级的负载状态范围内的最大值之下并且位于该负载状态范围内。

即，在这种情况下，达到增高的温度与相对于最大值减小的变压器的电流负荷或电气负载相耦合。这具有附加的优势，即变压器中实际存在的温度分布远没有如在高的运行电流或电气负载的情况下那样不均匀。即，高的电气变压器负载通常与温度分布的显著不均匀性相耦合，因此一方面已经提到的热点突出地出现，而在另一方面绝缘材料中更潮湿的部分特别却只有相当适中的温度水平。然后大部分湿气沉积在较冷的位置。通过根据本发明的方法利用了如下状态：在该状态下热点只是适度明显，并且较冷的区域也被更好地加热或更快地干燥。实际上不存在因极端老化而出现明显的局部热点的风险。由此，借助根据本发明的方法，还可以排除最坏的情况，即在绝缘系统中形成气泡，气泡形成在高压范围可以导致通过爆炸的立即损坏，并且由此导致变压器故障，这伴随火灾风险和大量的修复开销。

具体而言，例如可以实现例如位于至多80℃的范围内的热油温度。因此，在这些热油温度下产生的变压器中的温度分布通常是这样一种类型，使得固体绝缘材料中仅出现小于95℃的微小的热点。应注意，仅示例性提及的这些数字还与所使用的材料的耐热等级相关。

通过仅产生微小的热点，干燥过程实际上不会导致至少一种绝缘装置的相关增加的老化。

所设置的用于测量相应的特征值的装置，尤其是相应的电流传感器或功率传感器本身是已知的。

在根据本发明的方法的一个特别优选的实施方式中规定，阈值是变压器的负荷在属于上冷却级的负载状态范围内的最大值的至多80％，优选至多70％，特别优选至多60％。以该方式，可以显著减少具有有害热点的不均匀的温度分布，其中，由于温度增高，也将具有较差干燥特性的较冷区域的缺点减到最小限度，使得整体绝缘材料或所有绝缘装置获得有利于干燥的温度。

在根据本发明的方法的一个优选的实施方式中规定，上冷却级是最高的冷却级。以该方式，通过与最高冷却级相关联的负载状态范围，确保了为干燥而产生的增高的温度特别高，由此可以实现特别快速的干燥。

如今所使用的变压器的冷却器控制装置可以被设置为通过相应地控制冷却，至少在一定程度上考虑超出纯冷却的方面。例如，这样的冷却器控制装置可以控制总损失的减少、过载能力的增加和/或冷却设备的磨损的均衡。这种冷却器控制装置可以有利地用于执行根据本发明的方法，尤其是通过相应的冷却器控制装置的软件来相应地调整。因此，根据本发明，在用于具有多级冷却系统的、具有至少一个变压器绕组和至少一个用于电气绝缘的绝缘装置的变压器、尤其是功率变压器或扼流圈的冷却器控制装置中规定，冷却器控制装置被设置为用于执行根据本发明的方法。即，冷却器控制装置可以控制合适的装置、尤其是冷却系统的合适的装置，使得根据本发明的方法借助这些装置执行。

如已经提到的，冷却器控制装置为此可以具有或使用相应的软件，该软件例如加载到冷却器控制装置的存储器中。此外可以想到，该软件也可以经由网络传输或分布在数据载体上。因此，根据本发明，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括命令，所述命令使得根据本发明的冷却器控制装置实施根据本发明的方法。

类似地，根据本发明，提供了一种变压器、尤其是功率变压器或扼流圈，该变压器具有至少一个变压器绕组和至少一个用于电气绝缘的绝缘装置，所述变压器包括多级冷却系统以及根据本发明的冷却器控制装置。

在根据本发明的变压器的一个优选的实施方式中规定，设置至少三个冷却级。这有助于实现足够高的增高的温度以进行快速干燥，以及同时实现尽可能均匀的温度分布，因为直接位于上冷却级之下的冷却级不必是最低冷却级。

一方面为了最佳绝缘并且另一方面为了良好的冷却，在根据本发明的变压器的一个优选的实施方式中规定，至少一个绝缘装置包括绝缘液体、尤其是油，并且优选地包括具有纤维素的固体绝缘材料。绝缘液体或油在此同时用作绝缘体和冷却装置。在此例如可以是矿物油、植物油或合成液体，例如硅油。此外，可以想到具有增高的闪点的绝缘液体。

此外，一方面为了最佳绝缘并且另一方面为了良好的冷却，在根据本发明的变压器的一个优选的实施方式中规定，至少一个绝缘装置包括固体绝缘材料，该固体绝缘材料优选地具有纤维素或芳族聚酰胺。作为吸湿材料，例如作为固体绝缘材料的纤维素，例如可以设置纤维素纸或层压硬纸板或“Pressboard”材料，该固体绝缘材料通常围绕至少一个变压器绕组或该变压器绕组的线圈。芳族聚酰胺又首先在非常高的温度下具有有利的特性，其中，芳族聚酰胺还吸收水分，虽然它能够在一定程度内被浸渍。

在根据本发明的变压器的特别优选的实施方式中，为了在使用绝缘液体或油的情况下进行最佳冷却，以升序设置了以下冷却级：

ONAN，ONAF；或KNAN、KNAF；

或ODAF1、ODAF2；或KDAF1、KDAF2；

或OFAF1、OFAF2；或KFAF1、KFAF2；

或ONAN、OFAN；或KNAN、KFAN；

或ONAN、ODAN、ODAF；或KNAN、KDAN、KDAF；

或ONAN、ONAF1、ONAF2；或KNAN、KNAF1、KNAF2。

在这些特别优选的实施例中，既设置了双级的冷却系统，又设置了三级的冷却系统。

所说明的名称是冷却技术中常见的术语，参见：https://de.wikipedia.org/ wiki/K％C3％BChlung。“O”代表“油”，“K”代表绝缘液体、具有与油相比增高的耐热等级或增高的闪点的绝缘液体，“N”代表“自然”(在此相应的介质或流体仅由于自然发生的对流而移动)，“F”代表“强迫”(在此为使介质或流体移动而使用泵)，“D”代表“导向”(在此针对性地或定向地向绕组泵送)，“A”代表“空气”。按升序，数字表示用于移动相应冷却介质/冷却流体的相应的冷却装置的增加的数量，即，AF1代表特定数量的通风装置或通风机，而AF2代表相对较多数量的通风机。

应注意，既可以使用散热器又可以使用冷却器，其中，冷却器强制性需要通风装置和泵，而在散热器的情况下也可以设置冷却介质/冷却流体的自然对流。

通常还应注意，除了空气之外，还可以使用另外的冷却流体，例如另外的气体或液体，例如水。

对于实施例ONAN、ODAN、ODAF和KNAN、KDAN、KDAF：

ODAF代表“Oil Directed Air Forced(油导向空气强迫式)”，即，借助至少一个油泵定向地泵送油并接通至少一个通风装置，由此实现具有最强冷却的最高冷却级。在此，油在冷却回路中循环，该冷却回路包括至少一个用于与环境进行热量交换的散热器和至少一个通风装置或通风机、优选地至少一个轴流式通风机，在该轴流式通风机中，转子的旋转轴线平行于气流或相对于气流轴向地延伸。通过至少一个通风装置，与利用自然对流的冷却相比，可以实现至少一个散热器的显著更高的冷却或与环境空气的显著更高的热交换。

KDAF代表类似于ODAF的冷却级，其中，代替油，使用具有增加的耐热等级的或增加的闪点的绝缘液体。

通过关断至少一个通风装置，仅保持空气由于自然对流的循环，从而相对于最高冷却级降低了中等冷却级中的冷却功率。对应地，ODAN代表“Oil Directed Air Natural(油导向空气自然式)”。

KDAN代表类似于ODAN的冷却级，其中代替油，使用具有增加的耐热等级或增加的闪点的绝缘液体。

如果现在还关断了至少一个泵，油仅还能够由于自然对流而进行循环，由此最低冷却级情况下的冷却功率相对于中等冷却级再次降低。对应地，ONAN代表“Oil NaturalAir Natural(油自然空气自然式)”。

KNAN代表类似于ONAN的冷却级，其中，代替油，使用具有增加的耐热等级或增加的闪点的绝缘液体。