專利名稱：新型電力變壓器冷卻器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型是電力變壓器的一種新型冷卻器系統(tǒng)，適用于與電力變壓器的各類強迫油循環(huán)風冷卻器或水冷卻器組合使用，也可獨立作為電力變壓器的冷卻器使用。
目前，電力變壓器采用各類強迫油循環(huán)風冷卻器、風冷散熱器或水冷卻器。它們共同的不足之處是現(xiàn)有的各類冷卻器采用風冷或水冷的方式來冷卻變壓器絕緣油，普遍存在換熱冷卻效率低，難于快速降低油溫，特別是換熱冷卻能力受電力變壓器運行環(huán)境(高溫、高濕、通風條件、多塵、鹽霧等)影響太大，不能完全滿足在電力變壓器運行時對電力變壓器進行實時快速調溫的要求。
本實用新型的目的在于克服上述已有技術中的不足之處，提供一種根據(jù)電力變壓器運行工況，實時調節(jié)電力變壓器冷卻器的冷卻容量(大負荷情況時，快速加大冷卻容量)，從而高效、實時、快速調節(jié)電力變壓器運行溫度，保證電力變壓器安全運行，延長電力變壓器使用壽命的新型電力變壓器冷卻器系統(tǒng)。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是由冷卻器、制冷壓縮機、控制器、電源部分組成新型變壓器冷卻系統(tǒng)，其關鍵是采用制冷壓縮機作為變壓器冷卻器的制冷源。
冷卻器圖5部分由并/級聯(lián)的N個冷卻器單元圖2、油路控制閥門(17)(18)和旁路油路管道組成。冷卻器單元由冷卻器單元外殼(1)和冷卻芯子(2)組成。其中冷卻器單元外殼(1)是按水平5度-15度傾斜角焊制的長圓桶，變壓器絕緣油將在其中被冷卻芯子(2)冷卻；冷卻器單元外殼的一端是敞口，并焊有與外殼同口徑的冷卻器單元外殼側蓋固定法蘭盤(8)，用于冷卻芯子(2)的安裝和冷卻器單元的維護；冷卻器單元外殼(1)上焊有帶法蘭盤的冷卻器單元進油口(3)和冷卻器單元出油口(4)，用于變壓器絕緣油的流入流出。冷卻芯子(2)是由加工成螺旋形狀的冷卻芯子外套管(9)和冷卻芯子內冷卻管(10)組合而成。冷卻芯子外套管(9)和冷卻芯子內冷卻管(10)之間有微小間隙，且靠近冷卻芯子外套管(9)與冷卻芯子內冷卻管(10)焊接部分有兩排冷卻芯子外套管氣孔(15)，用于保證冷卻芯子外套管(9)和冷卻芯子內冷卻管(10)之間的間隙能保持常壓和滲出的冷卻液蒸發(fā)，微小間隙是用于避免冷卻芯子內冷卻管(10)中的冷卻液因壓力作用滲入變壓器絕緣油中；冷卻芯子外套管(9)直接焊接到冷卻器單元外殼側蓋板(7)上，冷卻芯子(2)通過外殼側蓋板(7)安裝到冷卻器單元外殼側蓋固定法蘭盤(8)上，并保證冷卻芯子(2)處于冷卻器單元外殼(1)內中央部分；冷卻芯子內冷卻管(10)的冷卻芯子冷卻液進出口(5)(6)分別與制冷壓縮機相接或與并/級聯(lián)的其它冷卻芯子冷卻液進出口(5)(6)相接；運行時冷卻液在內冷卻管(10)中汽化，通過外套管(9)與變壓器絕緣油進行換熱。
本實用新型中制冷壓縮機的制冷量，制冷壓縮機和冷卻器單元的個數(shù)根據(jù)具體電力變壓器參數(shù)確定。制冷壓縮機聯(lián)接的冷卻器單元個數(shù)根據(jù)具體電力變壓器運行工況確定。
控制器由80C196單片機電路構成。控制器實時接收電力變壓器繞組溫度、頂層油溫和負荷電流傳感器信號，控制器分別對其進行處理，并在液晶顯示器上實時顯示；當電力變壓器負荷電流超過規(guī)定的限值，并超過規(guī)定的持續(xù)時間限值，且電力變壓器繞組溫度、頂層油溫呈上升趨勢時；或電力變壓器繞組溫度、頂層油溫超過規(guī)定的限值，并超過規(guī)定的持續(xù)時間限值時，由控制器按分級循環(huán)的原則自動控制驅動電路啟動一臺或幾臺制冷壓縮機，通過冷卻器快速、大制冷量地冷卻變壓器絕緣油，以實現(xiàn)對電力變壓器進行調溫。當電力變壓器負荷電流低于規(guī)定的限值，并超過規(guī)定的持續(xù)時間限值，且電力變壓器繞組溫度、頂層油溫呈下降趨勢時；或電力變壓器繞組溫度、頂層油溫低于規(guī)定的限值，并超過規(guī)定的持續(xù)時間限值時，由控制器按分級循環(huán)的原則自動控制驅動電路關閉一臺或幾臺制冷壓縮機。
上述判定條件中的限值分為投入和切除限值，且分別劃分為若干級的。具體實施根據(jù)電力變壓器參數(shù)設定。
控制器統(tǒng)計制冷壓縮機的使用頻率，按使用頻率低的先投入，使用頻率高的先切除的分級循環(huán)原則控制制冷壓縮機的投/切操作，以延長制冷壓縮機使用壽命。
上述判定條件中電力變壓器繞組溫度和頂層油溫之間可以相互換算，以保證溫度傳感器出現(xiàn)故障情況下，控制器依然能正常工作。
針對強迫油循環(huán)風冷變壓器首先檢測確認有油壓和油流后，控制器才能正?？刂浦评鋲嚎s機的投入操作，否則給出報警并記錄報警數(shù)據(jù)。
控制器實時監(jiān)測系統(tǒng)各設備狀態(tài)和信號，并進行故障判斷，及時處理、記錄和上報故障數(shù)據(jù)，主要故障信號有負荷電流過高、繞組溫度過高、頂層油溫過高、電流/溫度傳感器故障、制冷壓縮機故障、電源故障。
控制器記錄電力變壓器運行的整點值(負荷電流、繞組溫度、頂層油溫)，為電力變壓器的維護提供參考數(shù)據(jù)。
控制器采用基于RS-485的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡，與變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信，采用標準協(xié)議(如IEC-5-101)。同時具有本地RS-232接口，便于調試和維護。
控制器具有兩種操作方式供選擇。手動啟停控制操作和自動控制操作。自動控制操作時控制器按上述控制原則控制制冷壓縮機工作；手動啟?？刂撇僮鲿r，在液晶顯示器上通過操作界面控制對應的制冷壓縮機的啟停。
采用兩路外部交流輸入電源，在任一路交流電源發(fā)生故障時，進行內部無擾動自動切換，確?？刂齐娫纯煽?。
在本冷卻器系統(tǒng)檢修和維護時，可通過打開油路控制閥門(18)，關閉油路控制閥門(17)，利用旁路油路管道隔離本冷卻器系統(tǒng)，從而保證電力變壓器的其它冷卻器正常工作。
本實用新型與已有電力變壓器的其它冷卻器系統(tǒng)相比其優(yōu)勢在于本實用新型采用了新型冷卻器，其特有的結構設計，提高了它的換熱冷卻效率。
本實用新型采用制冷壓縮機作為變壓器冷卻器的制冷源，保證了冷卻器的換熱冷卻能力。
本實用新型采用模糊邏輯溫度控制理論根據(jù)電力變壓器的繞組溫度、頂層油溫和負荷電流分級循環(huán)控制冷卻器的投入或切除，因此可根據(jù)電力變壓器的運行工況決定冷卻器的冷卻容量。當電力變壓器負荷增加時，控制器可控制加大冷卻器的冷卻容量，快速、高效地控制電力變壓器的溫升，從而增大電力變壓器的帶負荷能力，保證電力變壓器的安全運行，減少電力變壓器的維護，相應地延長電力變壓器使用壽命。
本實用新型作為智能控制系統(tǒng)具有故障自診斷報警功能和容錯處理能力，同時記錄電力變壓器負荷、溫度變化數(shù)據(jù)，為電力變壓器的維護提供參考數(shù)據(jù)。
本實用新型具有不易受電力變壓器運行環(huán)境(高溫、高濕、通風條件、多塵、鹽霧等)影響，占地面積小等特點。
參見圖2，本實用新型采用的冷卻芯子(2)通過冷卻芯子外套管(9)直接焊接到冷卻器單元外殼側蓋板(7)上，冷卻芯子(2)通過外殼側蓋板(7)安裝到冷卻器單元外殼側蓋固定法蘭盤(8)上，并保證冷卻芯子(2)處于冷卻器單元外殼(1)內中央部分，冷卻芯子內冷卻管(10)的冷卻芯子冷卻液進出口(5)(6)分別與制冷壓縮機相接或與并/級聯(lián)的其它冷卻芯子冷卻液進出口(5)(6)相接；運行時冷卻液在內冷卻管(10)中汽化，通過外套管(9)與變壓器絕緣油進行換熱冷卻。
參見圖5，當電力變壓器運行時，電力變壓器內的絕緣油被加熱，熱的絕緣油通過冷卻器單元外殼(1)上的冷卻器單元進油口(3)進入冷卻器單元，在冷卻器單元內流過冷卻芯子(2)得到冷卻，冷卻后的絕緣油經冷卻器單元外殼(1)上冷卻器單元出油口(4)返回電力變壓器或進入另一個冷卻器單元進一步冷卻。
本實用新型實施中制冷壓縮機的制冷量，制冷壓縮機和冷卻器單元的個數(shù)根據(jù)具體電力變壓器參數(shù)確定。制冷壓縮機聯(lián)接的冷卻器單元個數(shù)根據(jù)具體電力變壓器運行工況確定。
在本實用新型檢修和維護時，可通過打開油路控制閥門(18)，關閉油路控制閥門(17)，利用旁路油路管道隔離本冷卻器系統(tǒng)，從而保證電力變壓器的其它冷卻器正常工作。
本實用新型實施中應先對控制器各限值參數(shù)進行設置。限值參數(shù)分為投入和切除限值，且分別劃分為若干級的。具體根據(jù)電力變壓器參數(shù)設定。
參見

圖1，本實用新型運行時控制器實時接收電力變壓器繞組溫度、頂層油溫和負荷電流傳感器信號，控制器分別對其進行處理，并在液晶顯示器上實時顯示；當電力變壓器負荷電流超過規(guī)定的限值，并超過規(guī)定的持續(xù)時間限值，且電力變壓器繞組溫度、頂層油溫呈上升趨勢時；或電力變壓器繞組溫度、頂層油溫超過規(guī)定的限值，并超過規(guī)定的持續(xù)時間限值時，由控制器按分級循環(huán)的原則自動控制驅動電路啟動一臺或幾臺制冷壓縮機，通過冷卻器快速、大制冷量地冷卻變壓器絕緣油，以實現(xiàn)對電力變壓器進行調溫。當電力變壓器負荷電流低于規(guī)定的限值，并超過規(guī)定的持續(xù)時間限值，且電力變壓器繞組溫度、頂層油溫呈下降趨勢時；或電力變壓器繞組溫度、頂層油溫低于規(guī)定的限值，并超過規(guī)定的持續(xù)時間限值時，由控制器按分級循環(huán)的原則自動控制驅動電路關閉一臺或幾臺制冷壓縮機。
控制器可通過RS-485的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡與變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信，通過變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)可對控制器進行遙控操作。同時利用本地RS-232接口，便于現(xiàn)場調試。
權利要求1.一種新型電力變壓器冷卻器系統(tǒng)，它由冷卻器、制冷壓縮機、控制器組成，其特征在于冷卻器由并/級聯(lián)的N個冷卻器單元、油路控制閥門(17)(18)和旁路油路管道組成；制冷壓縮機作為電力變壓器冷卻器的制冷源；冷卻器單元由冷卻器單元外殼(1)和冷卻芯子(2)組成；控制器根據(jù)電力變壓器的繞組溫度、頂層油溫和負荷電流信號按分級循環(huán)原則控制M臺制冷壓縮機，且具有數(shù)據(jù)記錄、故障檢測、遠程通信功能。
2.權利要求1所述的新型電力變壓器冷卻器系統(tǒng)，其特征在于冷卻器單元外殼(1)是按水平5度-15度傾斜角焊制的長圓桶，冷卻器單元外殼的一端是敞口，并焊有與外殼同口徑的冷卻器單元外殼側蓋固定法蘭盤(8)，冷卻器單元外殼(1)上下兩端焊有帶法蘭盤的冷卻器單元進油口(3)和冷卻器單元出油口(4)。
3.權利要求1所述的新型電力變壓器冷卻器系統(tǒng)，其特征在于冷卻芯子(2)是由加工成螺旋形狀的冷卻芯子外套管(9)和冷卻芯子內冷卻管(10)組合而成，冷卻芯子外套管(9)和冷卻芯子內冷卻管(10)之間有微小間隙，靠近冷卻芯子外套管(9)與冷卻芯子內冷卻管(10)焊接部分有兩排冷卻芯子外套管氣孔(15)。
4.權利要求1所述的新型電力變壓器冷卻器系統(tǒng)，其特征在于冷卻芯子外套管(9)直接焊接到冷卻器單元外殼側蓋板(7)上，冷卻芯子(2)通過外殼側蓋板(7)安裝到冷卻器單元外殼側蓋固定法蘭盤(8)上，并保證冷卻芯子(2)處于冷卻器單元外殼(1)內中央部分。
5.權利要求1所述的新型電力變壓器冷卻器系統(tǒng)，其特征在于冷卻芯子內冷卻管(10)的冷卻芯子冷卻液進出口(5)(6)分別與制冷壓縮機相接或與并/級聯(lián)的其它冷卻芯子冷卻液進出口(5)(6)相接。
6.權利要求1所述的新型電力變壓器冷卻器系統(tǒng)，其特征在于可通過打開油路控制閥門(18)，關閉油路控制閥門(17)，利用旁路油路管道隔離本冷卻器系統(tǒng)。
7.權利要求1所述的新型電力變壓器冷卻器系統(tǒng)，其特征在于控制器的分級循環(huán)原則是控制限值參數(shù)分為投入和切除限值，且分別劃分為若干級，根據(jù)電力變壓器參數(shù)可設定；根據(jù)制冷壓縮機的使用頻率，按使用頻率低的先投入，使用頻率高的先切除的原則控制制冷壓縮機的投/切操作。
專利摘要本實用新型是電力變壓器的一種新型冷卻器系統(tǒng)。本實用新型包括冷卻器、制冷壓縮機、控制器。其特征是采用新型冷卻器，以制冷壓縮機作為冷卻器的制冷源，控制器根據(jù)變壓器的繞組溫度、頂層油溫和負荷電流按分級循環(huán)原則控制N臺制冷壓縮機工作，通過冷卻器實時、高效調節(jié)變壓器的運行溫度。較已有技術而言，增大了變壓器的帶負荷能力，保證變壓器安全運行，減少變壓器的維護，延長變壓器使用壽命，且不易受變壓器運行環(huán)境影響。
文檔編號H01F27/08GK2534658SQ0220886
公開日2003年2月5日 申請日期2002年4月4日 優(yōu)先權日2002年4月4日
發(fā)明者張昌斌 申請人:張昌斌