一种油浸式自冷变压器降温系统的制作方法

本发明涉及变压器降温领域，具体涉及一种油浸式自冷变压器降温系统。

背景技术：

据油浸式自然风冷变压器散热原理，该方式的散热机理主要是通过变压器内外的温度差(变压器内靠近绕组和铁芯部分温度高、变压器外部环境温度低)和变压器油比热大的特点，使得变压器在正常运行时靠近铁芯和绕组的变压器油受热膨胀，通过油的上下对流使变压器油通过散热片将热量及时散发出去，进而保证变压器的正常运行。目前，在电网系统中，变电站内油浸式变压器散热方式采用自然风冷设计越来越多。采用该种散热方式的变压器在每年逢夏季环境温度高且负荷重时，变压器的散热能力受限于环境温度及变压器负荷，且在阳光直射下导致外部环境温度高，散热能力差，变压器上层油温和绕组温度长期处于高温报警状态。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种油浸式自冷变压器降温系统，以解决现有技术中油浸式自冷变压器散热能力差、长期处于高温报警状态的问题，实现减少人力消耗、提高散热效率的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种油浸式自冷变压器降温系统，包括绕组温度监测单元、油面温度监测单元、增湿单元、送风单元、控制模块，所述控制模块根据绕组温度监测单元的信号控制增湿单元的启停，所述控制模块根据油面温度监测单元的信号控制送风单元的启停。

针对现有技术中油浸式自冷变压器散热能力差、长期处于高温报警状态的问题，本发明提出一种油浸式自冷变压器降温系统，控制模块根据绕组温度监测单元的信号控制增湿单元的启停，控制模块根据油面温度监测单元的信号控制送风单元的启停。其中增湿单元、送风单元均根据现场环境需求和实际场地情况布置在变压器周围，温度升高至设定温度时启动，温度降低至设定温度时停止即可。本申请能够有效避免现有的油浸式自冷变压器长期处于高温报警状态，通过增湿单元增加周围环境湿度，通过送风单元降低变压器周围环境温度，来使得变压器油有效利用上、下温差和内、外温差，使变压器油在变压器内部与散热片之间加速循环，及时将变压器中的热量通过散热片散发到外界。

进一步的，所述绕组温度监测单元、油面温度监测单元分别为油浸式自冷变压器自带的绕组温控器、油面温控器。本方案利用变压器已有的绕组温控器、油面温控器作为监控模块，将其分别串入增湿单元、送风单元来实现对增湿、送风的启动、停止控制，能够十分节约成本，使得本系统改造投入较低，有利于大规模的对现有电站进行改造推广。

进一步的，所述控制模块包括两组控制单元，两组控制单元分别控制增湿单元、送风单元的启停；所述控制单元包括依次相连的继电器、接触器、相序保护器。控制单元通过接收到的温度信号，来控制对应的增湿单元、送风单元启停，本领域技术人员均可实现。所述控制单元优选的使用plc可编程逻辑控制器。

进一步的，增湿单元的启、停分别对应绕组温度监测单元监测的温度a、b；送风单元的启、停分别对应油面温度监测单元监测的温度c、d；其中，a＞c＞b＞d。本方案对增湿单元、送风单元各自的启、停温度之间进行了关系限定，具体而言：温度升高至c时，送风单元启动；温度降低至d时，送风单元停止；温度升高至a时，增湿单元启动；温度降低至b时，增湿单元停止。首先增湿单元的启动温度高于送风单元的启动温度，是因为变压器油的比热容较大，虽然吸热效果好，但是导致散热降温过程较为缓慢，因此在更低的温度c下就开始启动送风单元降低变压器周围环境温度，且在更低的温度d下才停止送风单元的工作，有利于更高效的对变压器油进行散热，从而配合变压器油高比热容的特性，将变压器油从变压器本体上吸收的热量稳定排走。增湿单元的作用主要是增加变压器周围空气湿度，从而利用水分蒸发吸热原理进行降温，增湿单元的启动温度高于送风单元，且增湿单元的停止温度也高于送风单元，使得送风单元先持续加速变压器周围的空气流动，将变压器周围的湿热空气先吹走，这时变压器周围空气相对较为干燥，若送风单元单独作用下变压器温度持续升高，直至绕组温度监测单元的温度达到a，此时增湿单元开始工作，通过喷雾或喷水的方式立即使得变压器周围的空气湿度接近饱和，此时原有的高温干燥空气热量立即被喷出的水雾吸收，水雾气化消耗大量热量，在此过程中，送风单元是持续工作的，因此气化后的高温水蒸气能够快速被排走，由新的水雾来继续吸收热量，以此实现快速的将变压器温度从较高的a点降低下来。当变压器温度降低至b点时，变压器脱离高温报警危险区域，此时停止增湿单元，继续由送风单元来缓慢控制温度即可，减少水资源消耗。本方案具体工作过程如下：变压器开始工作，温度逐渐升高，当温度升高至c，送风单元开始工作，若温度开始降低，则降低至d时送风单元停止工作；若温度维持在a～d之间，则保持送风单元工作；若温度继续升高至a，则增湿单元也开始工作，同时保持送风单元继续工作，变压器温度必然开始降低，当温度降低至b时，停止增湿单元工作，送风单元继续工作，若温度继续降低至d，送风单元也停止工作。总之，本方案中，当绕组温度监测单元、油面温度监测单元所监测的温度处于上升状态时，则升至c点启动送风单元，升至a点启动增湿单元；当绕组温度监测单元、油面温度监测单元所监测的温度处于下降状态时，则降至b点关闭增湿单元，降至d点关闭送风单元。

进一步的，围绕变压器设置若干增湿单元、送风单元，每个送风单元与一个增湿单元相匹配；送风单元位于相对应的增湿单元远离变压器的散热片所在方向的一侧。即是每个送风单元与一个增湿单元相共同构成一个降温组，每个降温组内，送风单元距离变压器更远，增湿单元距离变压器更近，送风单元送出的空气会经过增湿单元到达变压器，从而在送风单元与增湿单元共同工作时，能够通过送风单元将水雾直接送至变压器表面，减少冷却水向周围空气的散溢，显著提高对冷却水的利用率。

进一步的，每个送风单元与对应的增湿单元之间的连线，均垂直于散热片片间连线。使得送风单元吹出的风、以及增湿单元送出的水雾，均能更多的进入相邻两片散热片之间的空隙内，从而更加提高散热效率，提高对送风单元和增湿单元的利用效率。

进一步的，所述增湿单元包括进水管，所述送风单元包括进气管，所述进水管从进气管侧壁插入至进气管内，并从进气管的出口端穿出，还包括转动套设在进水管上的转盘，所述转盘抵拢在进气管的出口端，转盘上设置与所述进气管连通的通道，还包括与通道连通的聚风口。本方案中的增湿单元和送风单元组成成整体结构，通过内置于进气管内的进水管，首先能够减小空气的流动面积，增大空气喷出速率，通过更大的空气流动速率提高散热效果；其次降低整个散热系统的空间体积、减少外露部分，降低受损风险，同时确保空气和水雾的喷出方向一致。本方案中，进水管从进气管的出口端穿出，因此进水管的出口端相比进气管的出口端更靠近变压器。进水管上靠近进气管出口端的设置转动套设转盘，转盘能够绕进水管进行转动，通过转盘上的通道，实现与进气管的连通，空气从进气管中进入通道，从转盘上的通道进入聚风口，通过聚风口进一步加速喷出的空气的速率，进一步提高散热效果。本方案中通过转动转盘，即可沿周向微调空气喷出方位，从而使得本结构设置在变压器的上方、下方或侧面时，能够根据需要灵活调整空气喷出位置，使得空气从更靠近变压器的方位喷出，显著提高本申请的使用灵活性。

进一步的，所述进气管与转盘相邻的一端固定套设密封圈。确保进气管与转盘之间的有效密封。

优选的，所述转盘与进水管之间通过轴承实现转动连接。

进一步的，还包括用于驱动所述转盘转动的驱动机构。通过驱动机构可实现对转盘转动角度的精确调节，从而实现对空气喷出方位的精确控制。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种油浸式自冷变压器降温系统，能够有效避免现有的油浸式自冷变压器长期处于高温报警状态，通过增湿单元增加周围环境湿度，通过送风单元降低变压器周围环境温度，来使得变压器油有效利用上、下温差和内、外温差，使变压器油在变压器内部与散热片之间加速循环，及时将变压器中的热量通过散热片散发到外界。

2、本发明一种油浸式自冷变压器降温系统，利用变压器已有的绕组温控器、油面温控器作为监控模块，将其分别串入增湿单元、送风单元来实现对增湿、送风的启动、停止控制，能够十分节约成本，使得本系统改造投入较低，有利于大规模的对现有电站进行改造推广。

3、本发明一种油浸式自冷变压器降温系统，有利于更高效的对变压器油进行散热，配合变压器油高比热容的特性，将变压器油从变压器本体上吸收的热量稳定排走。

4、本发明一种油浸式自冷变压器降温系统，可沿周向微调空气喷出方位，从而使得本结构设置在变压器的上方、下方或侧面时，能够根据需要灵活调整空气喷出位置，使得空气从更靠近变压器的方位喷出，显著提高本申请的使用灵活性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的系统示意图；

图2为本发明具体实施例的现场布置平面图；

图3为本发明具体实施例中增湿单元和送风单元的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-进水管，2-进气管，3-转盘，4-通道，5-聚风口，6-密封圈，7-电机，8-皮带，9-变压器主机，10-散热器，11-散热片，12-绕组温控器，13-油面温控器，14-增湿单元，15-送风单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1与图2所示的一种油浸式自冷变压器降温系统，其特征在于，包括绕组温度监测单元、油面温度监测单元、增湿单元、送风单元、控制模块，所述控制模块根据绕组温度监测单元的信号控制增湿单元的启停，所述控制模块根据油面温度监测单元的信号控制送风单元的启停。所述绕组温度监测单元、油面温度监测单元分别为油浸式自冷变压器自带的绕组温控器、油面温控器。

优选的，所述控制模块包括两组控制单元，两组控制单元分别控制增湿单元、送风单元的启停；所述控制单元包括依次相连的继电器、接触器、相序保护器。

实施例2：

如图1与图2所示的一种油浸式自冷变压器降温系统，在实施例1的基础上：

增湿单元的启、停分别对应绕组温度监测单元监测的温度a、b；

送风单元的启、停分别对应油面温度监测单元监测的温度c、d；

其中，a＞c＞b＞d。

围绕变压器设置若干增湿单元、送风单元，每个送风单元与一个增湿单元相匹配；送风单元位于相对应的增湿单元远离变压器的散热片所在方向的一侧。每个送风单元与对应的增湿单元之间的连线，均垂直于散热片片间连线。

本实施例中，当绕组温度监测单元、油面温度监测单元所监测的温度处于上升状态时，则升至c点启动送风单元，升至a点启动增湿单元；当绕组温度监测单元、油面温度监测单元所监测的温度处于下降状态时，则降至b点关闭增湿单元，降至d点关闭送风单元。

其中，温度a、b、c、d的单位为摄氏度或华氏均可。

本实施例中，温度a、b、c、d分别取值为85℃、70℃、75℃、60℃。

当然，本发明中的绕组温控器和油面温控器启停温度设定值可根据变压器所属地气候情况进行整定。特别的，关于送风单元中的风机风量大小选择和增湿模块中水喷淋水流量大小的选择应结合变压器容量、散热器数量和原设计数据等综合考虑。

其降温方法为：

s1.变压器开始工作，温度逐渐升高，当温度升高至c，送风单元开始工作；

s2.若温度开始降低，则降低至d时送风单元停止工作；若温度维持在a～d之间，则保持送风单元工作；若温度继续升高至a，则增湿单元也开始工作，同时保持送风单元继续工作，变压器温度开始降低，进入s3；

s3.当温度降低至b时，停止增湿单元工作、送风单元继续工作，并回到步骤s2对温度变化进行判断；若温度继续降低至d，送风单元也停止工作，回到s1中变压器开始工作前的状态进行待命。

本实施例在现场电压等级35kv-220kv的油浸式自冷变压器中得到了成功试验，当然，也可用于更多电压等级的油浸式自冷变压器，实用性较强。

实施例3：

如图1至图3所示的一种油浸式自冷变压器降温系统，在上述任一实施例的基础上：所述增湿单元包括进水管1，所述送风单元包括进气管2，所述进水管1从进气管2侧壁插入至进气管2内，并从进气管2的出口端穿出，还包括转动套设在进水管1上的转盘3，所述转盘3抵拢在进气管2的出口端，转盘3上设置与所述进气管2连通的通道4，还包括与通道4连通的聚风口5。所述进气管2与转盘3相邻的一端固定套设密封圈6。所述转盘3与进水管1之间通过轴承实现转动连接。还包括用于驱动所述转盘3转动的驱动机构。

本实施例中，驱动机构由电机7、皮带8构成，电机7通过皮带8带动转盘3转动即可。优选的，该电机7为伺服电机或步进电机。

本实施例充分利用油浸自冷变压器已有的绕组温控器和油面温控器作为监测模块，即为本发明的设计核心、亦实现了已有资源的最大化利用，提高设备利用率；

本发明设计中的送风模块设计为带聚风口，实现风量集中、有效距离更远；高度和方向可调，便于根据现场散热器实际高度任意角度和高度动态调整、灵活性高；将降温措施和增湿措施巧妙结合，合力改善油浸式自冷变压器周围环境，充分发挥自冷散热方式的优点。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。