本申请涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器冷却装置及应用该装置的油浸式变压器。
背景技术：
变压器的温升直接关系到变压器的绝缘寿命和运行的安全性。随着变压器单台容量的不断提高，自然油循环变压器较以往强油循环变压热问题更加突出。目前，越来越多的变压器用户出于维护方便、附加损耗小等原因，要求大型电力变压器采用自然油循环冷却的产品越来越多，随着容量的增加损耗也相应增加，变压器线圈的温升控制难度越来越大，如果单纯加大油道不是很经济。
传统变压器风冷控制主要采用逻辑电路、继电器、接触器来控制冷却风机的启停,在这个过程中,主要通过机械触点的闭合与断开来实现,而变压器的使用寿命一般长达几十年,运行工况变化较大,因此长期使用,机械触点的闭合与断开容易产生电弧、电火花,导致触点损伤或者烧死,继电器线圈出现的烧毁的可能性也较大,从而使得变压器运行安全保障降低。
因此，如何针对上述现有技术所存在的缺点进行研发改良，实为相关业界所需努力研发的目标，本申请设计人有鉴于此，乃思及创作的意念，遂以多年的经验加以设计，经多方探讨并试作样品试验，及多次修正改良，乃推出本申请。
例如申请号为：201210412197.2的中国专利公开了一种变压器油路结构，其特征在于：包括：线圈及线圈线饼(1)，在所述线圈线饼之间设置有多个线圈外挡油板(3)，在所述线圈的外周围设置有第一纸筒，在所述第一纸筒的外周围设置有第二纸筒，所述线圈线饼的端部与第一纸筒之间形成第一油道，所述第一纸筒和第二纸筒之间形成第二油道，所述外挡油板(3)自一端向相对的另一端延伸直至穿过第一纸筒进入第二油道内部，但外挡油板(3)未延伸至第二纸筒的位置，所述第一纸筒设置有通孔(9) 供第一油道和第二油道相通；该申请公开的变压器油路结构，通过在纸筒上设置通孔，使热油进入第二油道，进而降低温升，但是该技术方案中在增加纸筒的同时，增加了油路结构的整体辐向距离，且这种设计虽然可以提高温升，但线圈线饼的散热面积并没有改变的，无法提高线圈线饼的散热效果，存在一定的局限性。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，本申请提供了一种能降低温升，增加流油速度，增大流油流量，消除“死油区”，而且整体体积小，重量轻，生产成本低，节约能源，工作效率高,智能化程度高的变压器冷却装置及应用该装置的油浸式变压器。
(二)技术方案
本申请提供了一种变压器冷却装置，包括冷却风机，还包括上位机、 PLC控制器以及与所述PLC控制器连接的报警器、温度控制器、电流互感转换器、电流延时继电器和通信装置，所述通信装置分别与所述上位机和所述报警器电连接，所述冷却风机并联连接有备用风机，所述备用风机与所述冷却风机均与所述电流延时继电器电连接；
所述温度传感器：对变压器油箱内的变压器油进行检测，将检测到的信号传递至所述PLC控制器，再由所述PLC控制器控制所述备用风机和/ 或所述冷却风机的启停；
所述电流互感转换器：将变压器的相负荷电流转换为小电流，传递至所述PLC控制器，进而控制所述备用风机的启停；
所述电流延时继电器：检测所述备用风机与所述冷却风机的运行是否正常，并将信号传递至所述PLC控制器；
所述报警器：接收所述PLC控制器传递的风机故障信号，并将信息传递至通信装置；
所述通信装置：接收所述报警器传递的风机故障信号和PLC控制器的故障信号，并将信息传递至上位机。
在本申请的一些实施例中，所述冷却风机设有至少八组，所述备用风机设有至少两组。
在本申请的一些实施例中，所述冷却风机和所述备用风机至少一组处于开启状态。
一种应用变压器冷却装置的油浸式变压器，包括油箱、变压器油、铁芯、套设在铁芯上的线圈、线圈线饼、内径侧纸筒和外径侧纸筒，所述油箱上设有油箱盖，所述线圈内设有挡油板，所述油箱上设有冷却风机，还包括上位机、PLC控制器以及与所述PLC控制器连接的报警器、温度控制器、电流互感转换器、电流延时继电器和通信装置，所述通信装置分别与所述上位机和所述报警器电连接，所述冷却风机并联连接有备用风机，所述备用风机与所述冷却风机均与所述电流延时继电器电连接，所述冷却风机和所述备用风机均设置在所述油箱的侧壁上。
在本申请的一些实施例中，所述挡油板包括内挡油板和外挡油板，所述内挡油板和所述外挡油板交替设置在所述内径侧纸筒和所述外径侧纸筒上，所述线圈内还设有轴向油道，所述轴向油道放置在所述线圈线饼的中心位置，所述内挡油板和所述外挡油板一端分别固定设置在所述内径侧纸筒和所述外径侧纸筒上，另一端朝向所述线圈内的所述轴向油道，两相邻的所述内挡油板之间和所述两相邻的外挡油板之间均设有相同数量的线圈线饼，所述内挡油板和所述外挡油板上、下端面均分别设有由所述内径侧纸筒和所述外径侧纸筒向所述轴向油道方向由深至浅的弧形槽体。
在本申请的一些实施例中，所述轴向油道与所述挡油板可配合放置，所述轴向油道设有至少一个。
在本申请的一些实施例中，所述内径侧纸筒和所述外径侧纸筒上设置的所述内挡油板和所述外挡油板的数量均为0-9个，两相邻的所述内挡油板之间和所述两相邻的外挡油板之间设置的线圈线饼均为2-8个。
在本申请的一些实施例中，所述内挡油板和所述外挡油板均包括上垫块、下垫块和挡油隔板，所述上垫块和所述下垫块均与所述挡油隔板固定连接，所述上垫块和所述下垫块靠近所述挡油隔板的端面形状面积均相同，所述上垫块的厚度大于所述下垫块的厚度，所述弧形槽体分别设置在所述上垫块的上端面和所述下垫块的下端面。
在本申请的一些实施例中，所述铁芯为硅钢片，所述铁芯截面为长圆形，所述线圈为无氧铜导线，所述线圈结构为与所述铁芯相配套的长圆形，所述线圈的层间绝缘线为漆包线。
在本申请的一些实施例中，所述油箱盖上设有控制盒，所述上位机、所述PLC控制器、所述电流互感转换器、所述电流延时继电器和所述通信装置均设置在所述控制盒内，所述油箱盖上靠近所述变压器油一侧设有所述温度控制器，远离所述变压器油一侧设有所述报警器。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本申请至少具有以下有益效果其中之一：
(1)本申请提供的变压器冷却装置，采用PLC控制器控制冷却风机的风量及风冷时间，节约电能，降低运行成本，还可以提高系统的可靠性；
(2)本申请提供的变压器冷却装置，通过设置的备用风机可以在冷却风机出现故障或者累计工作时间到达设定值时，备用风机投入运行，使得整个风机组的可靠性得到进一步提高；
(3)本申请提供的油浸式变压器，通过将铁芯以及配套的线圈结构设置成长圆形，可以有效减小铁芯的重量和铜导线的使用量，而且可以减少其空载的损耗量；
(4)本申请提供的油浸式变压器，通过在线圈线饼内设置的轴向油道，不仅可以增加线圈线饼的散热面积，降低线圈线饼的热点温升，而且还能降低线圈内油流阻力，增大油流流量；
(5)本申请提供的油浸式变压器，通过设置的由上垫块、挡油隔板和下垫块构成的挡油板，且上垫块和的高度大于下垫块，不仅可以消除“死油区”，提高饼间油道的流速，保证留有较为均衡，而且对降低最热点温升会有显著的效果；
(6)本申请提供的变压器线圈导向油道，通过在挡油板的上、下端面设置的弧形槽体，可以增加变压器油在油道内的流动速度，进一步增大降低线圈线饼的热电温升；
(7)本申请提供的油浸式变压器，不仅温升低，流油速度快，流量大，而且体积小，重量轻，减少了原材料及变压器生产过程中能源的消耗和碳排放量，同时，空载损耗和负载损耗均有明显的下降，节约了生产成本，具有良好的经济效益和环保效益；
(8)本申请采用PLC控制器控制冷却装置，不仅可以根据变压器油的温度、变压器负荷,控制冷却风机组的启停数量,并合理分配冷却风机和备用风机之间的过度,而且实现了变压器油温的监测与调节,减少了运维人员的工作量,提高了工作效率,提高了冷却装置的智能化与节能性。
附图说明
图1为本申请油浸式变压器冷却装置的安装正视图；
图2为本申请油浸式变压器的实施方式一的结构示意图；
图3为本申请油浸式变压器的实施方式二的结构示意图；
图4为本申请油浸式变压器挡油板的结构示意图；
图5位本申请油浸式变压器的局部结构示意图；
图6为本申请油浸式变压器绕组的截面图；
【本申请主要元件符号说明】
1、线圈线饼；2、外挡油板；3、外径侧纸筒；4、内挡油板；5、内径侧纸筒；6、轴向油道；7、挡油板；701、上垫块；702、挡油隔板；703、下垫块；704、弧形槽体；8、线圈；9、铁芯；10、变压器油；11、油箱； 12、油箱盖；13、备用风机；14、冷却风机；15、温度控制器；16、报警器；17、控制盒。
具体实施方式
本申请提供了一种温升低，流油速度快，流量大，体积小，重量轻，空载损耗和负载损耗均有明显的下降，生产成本低，具有良好的经济效益和环保效益高，工作效率高,智能化程度高，节能性好的变压器冷却装置及应用该装置的油浸式变压器。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
在本申请的一个示例性实施例中，提供了一种变压器冷却装置；如图 1所示，包括冷却风机14，还包括上位机、PLC控制器以及与所述PLC控制器连接的报警器16、温度控制器15、电流互感转换器、电流延时继电器和通信装置，所述通信装置分别与所述上位机和所述报警器16电连接，所述冷却风机14并联连接有备用风机13，所述备用风机13与所述冷却风机14均与所述电流延时继电器电连接；
所述温度传感器15：对变压器油箱内的变压器油进行检测，将检测到的信号传递至所述PLC控制器，再由所述PLC控制器控制所述备用风机13 和/或所述冷却风机14的启停；
所述电流互感转换器：将变压器的相负荷电流转换为小电流，传递至所述PLC控制器，进而控制所述备用风机13的启停；
所述电流延时继电器：检测所述备用风机13与所述冷却风机14的运行是否正常，并将信号传递至所述PLC控制器；
所述报警器16：接收所述PLC控制器传递的风机故障信号，并将信息传递至通信装置；
所述通信装置：接收所述报警器16传递的风机故障信号和PLC控制器的故障信号，并将信息传递至上位机；本申请采用PLC控制器控制冷却装置，不仅可以根据变压器油的温度、变压器负荷,控制冷却风机14组的启停数量,并合理分配冷却风机14和备用风机13之间的过度,而且实现了变压器油温的监测与调节,减少了运维人员的工作量,提高了工作效率,提高了冷却装置的智能化与节能性。
以下分别对本实施例的各个组成部分进行详细描述：
具体的，在本申请的此实施例中，如图1所示，所述冷却风机14设有至少八组，所述备用风机13设有至少两组，所述冷却风机14和所述备用风机13至少一组处于开启状态；本申请通过设置的备用风机13可以在冷却风机14出现故障或者累计工作时间到达设定值时，备用风机13投入运行，使得整个风机组的可靠性得到进一步提高。
具体的，PLC控制器可以根据温度传感器15传来的温度信息和电流互感转换器传来的电流变压器负荷,控制冷却风机14组或者备用风机13组的启停数量,并合理分配冷却风机14和备用风机13之间的过度，以及冷却风机的风量及风冷时间。
具体的，在冷却风机14和备用风机13均出现故障时，PLC控制器才会向报警器16发出故障信号，进一步的，PLC控制器出现故障时，报警器会向发通信装置出风机故障的信号；报警器16上设有信号灯，当出现故障信息时，信号灯会发出报警信号。
在本申请的另一实施例中，如图1至图6所示，提供了一种应用上述变压器冷却装置的油浸式变压器，包括油箱11、变压器油10、铁芯9、套设在铁芯上的线圈8、线圈线饼1、内径侧纸筒5和外径侧纸筒3，所述油箱11上设有油箱盖12，所述线圈8内设有挡油板7，所述油箱上设有冷却风机，还包括上位机、PLC控制器以及与所述PLC控制器连接的报警器 16、温度控制器15、电流互感转换器、电流延时继电器和通信装置，所述通信装置分别与所述上位机和所述报警器16电连接，所述冷却风机14并联连接有备用风机13，所述备用风机13与所述冷却风机14均与所述电流延时继电器电连接，所述冷却风机14和所述备用风机13均设置在所述油箱的侧壁上；本申请不仅温升低，流油速度快，流量大，而且体积小，重量轻，减少了原材料及变压器生产过程中能源的消耗和碳排放量，同时，空载损耗和负载损耗均有明显的下降，节约了生产成本，具有良好的经济效益和环保效益，且工作效率高,智能化程度高，节能性好。
以下分别对本实施例的各个组成部分进行详细描述：
具体的，所述温度传感器15：对变压器油箱内的变压器油进行检测，将检测到的信号传递至所述PLC控制器，再由所述PLC控制器控制所述备用风机13和/或所述冷却风机14的启停；所述电流延时继电器：检测所述备用风机13与所述冷却风机14的运行是否正常，并将信号传递至所述 PLC控制器；所述报警器16：接收所述PLC控制器传递的风机故障信号，并将信息传递至通信装置；所述通信装置：接收所述报警器16传递的风机故障信号和PLC控制器的故障信号，并将信息传递至上位机。
具体的，本实施例的第一种实施方式：如图2所示，所述挡油板7包括内挡油板4和外挡油板2，所述内挡油板4和所述外挡油板2交替设置在所述内径侧纸筒5和所述外径侧纸筒3上，所述线圈8内还设有轴向油道6，所述轴向油道6放置在所述线圈线饼1的中心位置，所述内挡油板 4和所述外挡油板2一端分别固定设置在所述内径侧纸筒5和所述外径侧纸筒3上，另一端朝向所述线圈8内的所述轴向油道6，两相邻的所述内挡油板4之间和所述两相邻的外挡油板2之间均设有相同数量的线圈线饼 1，所述内挡油板4和所述外挡油板2上、下端面均分别设有由所述内径侧纸筒5和所述外径侧纸筒3向所述轴向油道6方向由深至浅的弧形槽体704。
具体的，如图2所示，轴向油道6设有1个，所述内径侧纸筒5和所述外径侧纸筒3上设置的所述内挡油板4和所述外挡油板2的数量均为 0-9个。两相邻的所述内挡油板4之间和所述两相邻的外挡油板2之间设置的线圈线饼1均为2-8个。
进一步的，内径侧纸筒5上设有五个内挡油板4，外径侧纸筒3上设有五个外挡油板2，内挡油板4和外挡油板2均朝向轴向油道6，且不穿过轴向油道6，同时，相邻的两内挡油板4之间均设有四个线圈线饼；这种设计方法，使线圈最热点的温升最小，油道中的油流量最大，且散热效果最佳；本申请通过在线圈线饼内设置的轴向油道6，不仅可以增加线圈线饼1的散热面积，降低线圈线饼1的热点温升，而且还能降低线圈8内油流阻力，增大油流流量。
具体的，如图3至图5所示，所述内挡油板4和所述外挡油板2均包括上垫块701、下垫块703和挡油隔板702，所述上垫块701和所述下垫块703均与所述挡油隔板702固定连接；所述上垫块701和所述下垫块703 靠近所述挡油隔板702的端面形状面积均相同，所述上垫块701的厚度大于所述下垫块703的厚度，所述弧形槽体704分别设置在所述上垫块701 的上端面和所述下垫块703的下端面；本申请通过设置的由上垫块701、挡油隔板702和下垫块703构成的挡油板7，且上垫块701和的高度大于下垫块703，不仅可以消除“死油区”，提高饼间油道的流速，保证留有较为均衡，而且对降低最热点温升会有显著的效果。
具体的，挡油板7采用数控雕刻机加工，用CAD软件画出挡油板图形，然后转入雕刻编程软件进行编程，将加工代码输出到机床控制器进行加工，雕刻机加工完后只需要去毛边一道工序就可以完成，进一步的，其工艺流程为：下料-画图编程-装夹及加工-去毛边、清洁；采用这种加工方法，可以大大提高工作效率；不仅可以充分利用边角料加工，减少大张纸板的使用量，节约资金；而且避免了圈料椭圆现象，撑条开口档距及工艺孔档距达到了等分均匀，同时，铣出来的纸圈边缘较为光滑。
具体的，本实施方式在绕组辐向较小时，效果较好。
具体的，上垫块701和下垫块703上设置的弧形槽体704形状大小相同，下垫块703上的弧形槽体704，可以加快变压器油箱轴向油道6内输送变压器油的速度和油量，上垫块701上设置的弧形槽体704，可以使轴向油道6内的变压器油回流至纸筒侧的油道，增大变压器油与线圈线饼1 的接触面积，进而减小线圈线饼1的温升。
具体的，在本申请的此实施方式中，如图6所示，所述铁芯9为硅钢片，所述铁芯9截面为长圆形，所述线圈8为无氧铜导线，所述线圈8结构为与所述铁芯9相配套的长圆形；所述线圈8的层间绝缘线为漆包线；本申请通过将铁芯9以及配套的线圈8结构设置成长圆形，可以有效减小铁芯9的重量和铜导线的使用量，而且可以减少其空载的损耗量。
具体的，铁芯9为优质低损耗硅钢片，长圆形截面的铁芯9与现有的变压器铁芯(如S11系列变压器铁芯)圆形截面相比，铁芯9的有效截面积不变，且采用的上下铁轭为D型轭，有效缩短了铁芯9MO和窗高，增加了窗高利用率，减小铁芯9重量的同时减少了空载的损耗。
具体的，线圈8位优质低电阻率无氧铜导线，线圈8结构为与铁芯9 相配套的长圆形，可减少铜导线的使用量。
具体的，线圈8的层间绝缘线为漆包线，极大的减小了线圈8轴向、辐向尺寸，通过绝缘改进可进一步缩小铁芯9MO和窗高，减小铁芯9和铜导线重量，从而降低变压器的空载损耗和负载损耗。
具体的，所述变压器油10为FR3植物绝缘油；其闪点高、电气性能良好、抗氧化能力强、易降解，是均匀高温绝缘系统变压器的首选绝缘介质。
在本实施例的第二种实施方式：如图3和图5所示，本申请包括线圈 8、线圈线饼1、内径侧纸筒5和外径侧纸筒3，所述线圈8内设有挡油板 7，所述挡油板7包括内挡油板4和外挡油板2，所述内挡油板4和所述外挡油板2交替设置在所述内径侧纸筒5和所述外径侧纸筒3上，所述线圈 8内还设有轴向油道，所述轴向油道6放置在所述线圈线饼1的中心位置，所述内挡油板4和所述外挡油板2一端分别固定设置在所述内径侧纸筒5 和所述外径侧纸筒3上，另一端朝向所述线圈8内的所述轴向油道6，两相邻的所述内挡油板4之间和所述两相邻的外挡油板2之间均设有相同数量的线圈线饼1。
具体的，导油原理与本实施例的第一种实施方式相同；与第一种实施方式不同的是，所述轴向油道6与所述挡油板7可配合放置，轴向油道6 设有至少一个，进一步优选的，轴向油道6设有两个；这种设计，在绕组辐向较大时，可根据水平油流的方向放置在油流下游线圈线饼的三分之二处，挡油板7强制导向绕组内、外径侧的油流，轴向油道6处通过线圈线饼1阻挡导向，油流阻力和强制导向达到了较为均衡的状态，同时，线饼的最热点通常在辐向的2/3处，此处放置轴向油道6，热点的温度值确有显著降低，从而优化绕组的热性能。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本申请有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。
还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本申请的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。