专利名称：水、气双冷凝变压器油循环降温装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变压器技术领域，具体地说是一种水、气双冷凝 变压器油循环降温装置。
技术背景在公用电网和企业电网中，所有接于单相和三相交流电网，并按 电磁感应原理工作的电气设备在建立磁场时都需要磁化电流。变压器 就是一种典型的设备，它不仅要从电力系统中吸收有功功率，而且还 要吸收磁化能量以产生这些正常工作所必要的交变磁场。磁化电流是 不参与能量转换的，磁化电流在系统中大量流动，使线损增加、电能 质量降低，对发电、供电、用户三方都产生不良影响，而电能的浪费 是不希望出现的现象。当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因 为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个 电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称 为"涡流"。这个"涡流"使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁 心发热变压器的温升增加。由"涡流"所产生的损耗我们称为"铁 损"。另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻， 电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消 耗，我们称这种损耗为"铜损"。所以变压器的温升主要由铁损和铜 损产生的。铁损和铜损又随着温度的升高而增大，由于存在这样一个
恶性循环，严重影响着变压器的工作效率，所以它的输出功率永远小 于输入功率。我国变压器的温升标准，均以环境温度4(TC为准，故变压器顶 层油温一般不得超过40°C+55°C=95°C。顶层油温如超过95。C，其 内部线圈的温度就要超过线圈绝缘物的耐热强度，为了使绝缘不致过 快老化，所以规定变压器顶层油温的监视应控制在85。C以下。在 80-14(TC范围内，温度每升高6'C，变压器纸绝缘的寿命损失增加一 倍。这一规律通常称为六度法则。当冷却设备故障时.冷却条件遭到 破坏，变压器运行温度迅速上升，变压器绝缘的寿命损失急剧增加。 有资料介绍，绝缘材料在温度保持在95摄氏度时可以用20年；温度 105摄氏度，寿命约7年，温度120摄氏度约2年；温度170摄氏度 时约1(Tl2天。为了减少浪费，提高电能质量，提升变压器的工作效率和寿命， 降低变压器的工作温度实际上就是降低变压器冷却油的温度，变压器 油降温技术成为突破各项瓶颈的首选技术。这也是我们研制气、水双 冷凝变压器油强制循环降温机的选项依据。 发明内容本实用新型的目的是研制一种变压器油利用水、气双冷凝强制循 环降温的方法使变压器油保持在设定的温度范围内工作的水、气双冷 凝变压器油循环降温装置。本实用新型一种水气双冷凝变压器油的循环降温装置，包括变 压器，两根油管分别和变压器的油槽下油口，降温主机的进油口，变
压器泻压管低部三通、降温主机冷却油出口相连。
水气双冷凝变压器油循环降温装置的降温主机中装有水源和空 气双介质冷凝器。
水气双冷凝变压器油循环降温装置的降温主机中装有并联至少 两台制冷压縮机。
水气双冷凝变压器油循环降温装置的降温主机中装有至少两快 板式换热器。
水气双冷凝变压器油循环降温装置的降温主机中装有膨胀阀。
压縮机l、 4的排气口的出口进单向阀2、 5和油分3、 6上进气 口采取紫铜管两端焊接方式连接，油分的出气口3、 6的右出口并联 和板式换热器7的进气口采取紫铜管两端焊接方式连接，板式换热器 7的出气口和空气冷凝器8进气口釆取紫铜管焊接方式连接。在压縮
机排气口和板式换热器7的进气口之间的连接铜管上有扠形四通旁 通管分别和高压表24、高压阀26、高压控制器25悍接。
贮液器13的高压管出口和板式换热器9左下进口相焊连，其间 依次装有过滤器12、双路并联两制冷膨胀阀10、 11，流向由右向左； 贮液器的另一高压管进口 (左2路)和空气冷凝器8出口焊接；贮液 器13的低压进气管口和板式换热器9左上出气口相焊连，贮液器13 的低压出气管口和气分14进气口相焊连。气分14的出气口和两压缩 机的吸气口焊连。所有器件全部用二号电解紫铜管连接，除过滤器 12两端采用螺纹紧固锥形端面密封外，其余全部为银基铜焊条焊接 密封。
本实用新型一种水气双冷凝变压器油的是利用全封闭式涡旋压 缩机驱动环保工作介质.使其在独立封闭的工作回路中循环，利用热 平衡式膨胀阀根据变压器热负荷的不同，自动进行动态的工质流量调 节，智能地调节降温机制冷量输出，从而使变压器稳定的工作在我们 设定的工作温度下。
变压器油冷却是这样实现的从压縮机l、 4流出的高温高压工 质(气态)首先进入油分3、 6进行油气分离，将工质气体中混合的 多余液体压縮机油回送给低压管路.，被压縮机吸回，气态的高温工质 进入第一板式换热器7将冷凝热能传导给水，可备作生活用热水或制 暖用。流出第一板式换热器的尚有部分过热的高压工质向上，进入空 气冷凝器8进行二级冷凝散热，将热传导给空气，工质变为高压较低 温度的液体。高压低温工质过储液器经热平衡式膨胀阀10、 11节流， 变为低温低压气液混合体工质进入第二板式换热器，低温低压液体工 质充分吸收变压器油中的热能变成气相工质，低温低压气体工质依次 流入贮液器13、气分14，再进入压縮机的吸气管进入下次循环。被 吸热后的低温变压器油将冷能输送至变压器油枕内给变压器降温，释 放过冷能的变压器油再被热油泵21抽回降温机的制冷板式换热器9， 完成了变压器油在机组内的冷却循环。当变压器热负荷不大时，只有 一台压縮机在工作，只有在变压器热负荷过大，单压縮机工作不足以 降温到设定温度范围内时，第二台压縮机才启动参与制冷降温，第二 台压缩机更大程度上是安全备份机，也就是说一台压缩机故障时，另 一台压縮机仍可带动降温装置正常工作，而不会导致变压器油温过
高。当达到预设降温温度时，降温装置自动停机待命，当油温上升到 设定工作温度时，降温装置能首先开启运行时间短的压縮机，当再次 达到停机要求时，首先停止运行时间长的压缩机，如此循环确保压缩 机的均衡运行。
本实用新型"水、气双冷凝变压器油强制循环降温装置"的突出 优点是
① 利用水和空气两极冷凝吸收变压器油的热量，降温效果非常显
著，油温越高降温效果越好，6(TC以上油温下，制冷效能比可达到 7.0以上。
② 采用板式不锈钢热交换器，换热面积大，换热效率高，可保油 质纯洁。
③ 釆用双压縮机并联制冷，根据热负荷大小自动在单机和双机工 作模式之间切换，用电负载大，油温高时双压縮机同时工作，用电负 载小时，油温低， 一个压縮机工作。
④ 双压縮机之间具有安全互补功能，只有当两个压縮机同时故障 时，降温装置才不能正常工作，提高了降温系统的可靠性。
⑤ 和变压器接口友好，基本不改变变压器的结构，只需在变压器 泻压管下部增加一个三通接头，为降温装置提供一个冷却油的注入通 道即可，变压器的下油孔和降温装置的进油口相连，保持回路畅通， 开机即可为变压器油降温。
⑤全年可以提供免费的热水供制暖和生活用水；能源的利用率 高，节能效果显著。
⑥ 使用环保冷媒，不破坏大气臭氧层，保护人类赖以生存的地球。
⑦ 变压器油温度在稳定的状态下工作，变压器地工作效率大大提 高，变压器的油和变压器的使用寿命大大提高，节约了大量能源。
举例说明使用经济性分析
由于提高了变电效率，降低了能耗，延长了变压器的使用寿命， 本项目的挂网运行给输变电行业带来的经济利益是显见的。
按-台40000kVA的变压器来简单测算一下利用水、气双冷凝变 压器油强制循环降温装置带来的效益 一台40000kVA的变压器，其 传统散热损耗为210kW，自配5kW循环油泵。采用一台10kW降温装 置即可达到降温目的，输入功率平均不超过8kW，本项可以节省200kW 以上；由于降温装置制冷效果好(6(TC以上油温工况下，本型号单机 制冷量可高达70kW以上)，必然会大大降低变压器的"铁损"和"铜 损"，提高变压器的变电效率，如果按提高效率1%计，本项可以节省 400kW;两项合计可节省600kW以上，按每度电0.5元计算，使用水、 气双冷凝变压器油强制循环降温装置带来的节电效益，每天可增加 7200元人民币，年增效益26.28万元。按每台变压器售价600万元， 正常寿命20年，用降温装置后可延长寿命十年以上，年寿命成本可 降低10万元。降温装置寿命15年， 一台降温装置用于一台40000kVA 的变压器降温所增加的效益全寿命期内高达544. 2万元。
图1为循环降温装置示意图。
图2为水、气双冷凝变压器油强制循环降温装置原理图。
具体实施方式
根据图l-图2所示
水、气双冷凝变压器油循环降温装置，包括降温主机29、油
浸式变压器27、连接油管28三部分组成。
降温主机，包括涡旋式压縮机l、涡旋式压缩机4、单向阀2、 单向阀5、油分3、油分6、板式换热器7 (原理图中左板式换热器)、 板式换热器9 (原理图中右板式换热器)、储液器13、膨胀阀IO、膨 胀阀11、高压控制器25、高压表24、高压阀26、低压控制器16、 低压表17、低压阀15、空气冷凝器8 (包括风扇电机、风扇、翅片 式风机盘管)、油循环泵21和各连接管路。
各部件之间的连接方式如下
所有器件全部用二号电解紫铜管连接，除过滤器12两端釆用螺 纹紧固锥形端面密封外，其余全部为银基铜焊条焊接密封。压縮机(图 中1、 4)的排气口 (图中上出口)进单向阀(2、 5)和油分(3、 6) 上进气口采取紫铜管两端焊接方式连接，油分的出气口 (3、 6的右 出口)并联和板式换热器7的进气口(原理图中左板式换热器的左下 圆圈)采取紫铜管两端焊接方式连接，板式换热器7的出气口 (原理 图中左板式换热器的左上圆圈)和空气冷凝器8进气口采取紫铜管焊 接方式连接。在压縮机排气口和板式换热器7的进气口之间的连接铜 管上有杈形四通旁通管分别和高压表24、高压阀26、高压控制器25焊接。
贮液器13的高压管出口 (右2路)和板式换热器9左下进口相
焊连(原理图中右板式换热器左下圆圈)，其间依次装有过滤器12、
双路并联两制冷膨胀阀10、 11，流向由右向左；贮液器的另一高压 管迸口 (左2路)和空气冷凝器8出口焊接；贮液器13的低压进气
管口 (图中贮液器左一路)和板式换热器9左上出气口相焊连，贮液 器13的低压出气管口 (图中贮液器右一路)和气分14进气口 (右路) 相焊连。气分14的出气口 (左路)和两压縮机的吸气口焊连。
降温装置工作时从压縮机l、 4流出的高温高压工质(气态)
首先进入油分3、 6进行油气分离，将工质气体中混合的多余液体压 缩机油回送给低压管路，被压縮机吸回，气态的高温工质进入第一板 式换热器7将冷凝热能传导给水，可备作生活用热水或制暖用。流出 第一板式换热器的尚有部分过热的高压工质向上，进入空气冷凝器8 进行二级冷凝散热，将热传导给空气，工质变为高压较低温度的液体。 高压低温工质过储液器经热平衡式膨胀阀10、 11节流，变为低温低 压气液混合体工质进入第二板式换热器，低温低压液体工质充分吸收 变压器油中的热能变成气相工质，低温低压气体工质依次流入贮液器 13、气分14，再迸入压縮机的吸气管进入下次循环。被吸热后的低 温变压器油将冷能输送至变压器油枕内给变压器降温，释放过冷能的 变压器油再被热油泵21抽回降温装置的制冷板式换热器9，完成了 变压器油在机组内的制冷循环。当变压器热负荷不大时，只有一台压 縮机在工作，只有在变压器热负荷过大，单压縮机工作不足以降温到 设定温度范围内时，第二台压缩机才启动参与制冷降温，第二台压縮 机更大程度上是安全备份机，也就是说一台压縮机故障时，另一台压
縮机仍可带动降温装置正常工作，而不会导致变压器油温过高。当达 到预设降温温度时，降温装置自动停机待命，当油温上升到设定工作 温度时，降温装置能首先开启运行时间短的压缩机，当再次达到停机 要求时，首先停止运行时间长的压縮机，如此循环确保压缩机的均衡运行。
权利要求1、一种水气双冷凝变压器油的循环降温装置，包括变压器(27)，其特征在于两根油管(28)分别和变压器(27)的油槽下油口，降温主机(29)的进油口，变压器泻压管低部三通、降温主机冷却油出口相连。
2、 根据权利要求1所述的水气双冷凝变压器油循环降温装置， 其特征在于降温主机(29)中装有水源和空气双介质冷凝器。
3、 根据权利要求1所述的水气双冷凝变压器油循环降温装置， 其特征在于降温主机(29)中装有并联至少两台制冷压縮机。
4、 根据权利要求1所述的水气双冷凝变压器油循环降温装置，其特征在于降温主机(29)中装有至少两快板式换热器。
5、 根据权利要求1所述的水气双冷凝变压器油循环降温装置，其特征在于降温主机(29)中装有膨胀阀。
专利摘要一种水气双冷凝变压器油的循环降温装置，包括变压器(27)，还有两根油管(28)分别和变压器(27)的油槽下油口，降温主机(29)的进油口，变压器泻压管低部三通、降温主机冷却油出口相连。其优点是热交换效率高，变压器油温度在稳定的状态下工作，变压器的工作效率大大提高，变压器的油和变压器的使用寿命大大提高，节约大量能源。
文档编号H01F27/10GK201036121SQ20072008342
公开日2008年3月12日 申请日期2007年2月2日 优先权日2007年2月2日
发明者克 赵 申请人:武汉朗肯节能技术有限公司