專利名稱：水、氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及變壓器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種水、氣雙冷凝 變壓器油循環(huán)降溫裝置。
技術(shù)背景在公用電網(wǎng)和企業(yè)電網(wǎng)中，所有接于單相和三相交流電網(wǎng)，并按 電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備在建立磁場(chǎng)時(shí)都需要磁化電流。變壓器 就是一種典型的設(shè)備，它不僅要從電力系統(tǒng)中吸收有功功率，而且還 要吸收磁化能量以產(chǎn)生這些正常工作所必要的交變磁場(chǎng)。磁化電流是 不參與能量轉(zhuǎn)換的，磁化電流在系統(tǒng)中大量流動(dòng)，使線損增加、電能 質(zhì)量降低，對(duì)發(fā)電、供電、用戶三方都產(chǎn)生不良影響，而電能的浪費(fèi) 是不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象。當(dāng)變壓器的初級(jí)繞組通電后，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動(dòng)，因 為鐵心本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，這個(gè) 電勢(shì)在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，好象一個(gè)旋渦所以稱 為"渦流"。這個(gè)"渦流"使變壓器的損耗增加，并且使變壓器的鐵 心發(fā)熱變壓器的溫升增加。由"渦流"所產(chǎn)生的損耗我們稱為"鐵 損"。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線，這些銅導(dǎo)線存在著電阻， 電流流過時(shí)這電阻會(huì)消耗一定的功率，這部分損耗往往變成熱量而消 耗，我們稱這種損耗為"銅損"。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅 損產(chǎn)生的。鐵損和銅損又隨著溫度的升高而增大，由于存在這樣一個(gè)
惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響著變壓器的工作效率，所以它的輸出功率永遠(yuǎn)小 于輸入功率。我國(guó)變壓器的溫升標(biāo)準(zhǔn)，均以環(huán)境溫度4(TC為準(zhǔn)，故變壓器頂 層油溫一般不得超過40°C+55°C=95°C。頂層油溫如超過95。C，其 內(nèi)部線圈的溫度就要超過線圈絕緣物的耐熱強(qiáng)度，為了使絕緣不致過 快老化，所以規(guī)定變壓器頂層油溫的監(jiān)視應(yīng)控制在85。C以下。在 80-14(TC范圍內(nèi)，溫度每升高6'C，變壓器紙絕緣的壽命損失增加一 倍。這一規(guī)律通常稱為六度法則。當(dāng)冷卻設(shè)備故障時(shí).冷卻條件遭到 破壞，變壓器運(yùn)行溫度迅速上升，變壓器絕緣的壽命損失急劇增加。 有資料介紹，絕緣材料在溫度保持在95攝氏度時(shí)可以用20年；溫度 105攝氏度，壽命約7年，溫度120攝氏度約2年；溫度170攝氏度 時(shí)約1(Tl2天。為了減少浪費(fèi)，提高電能質(zhì)量，提升變壓器的工作效率和壽命， 降低變壓器的工作溫度實(shí)際上就是降低變壓器冷卻油的溫度，變壓器 油降溫技術(shù)成為突破各項(xiàng)瓶頸的首選技術(shù)。這也是我們研制氣、水雙 冷凝變壓器油強(qiáng)制循環(huán)降溫機(jī)的選項(xiàng)依據(jù)。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是研制一種變壓器油利用水、氣雙冷凝強(qiáng)制循 環(huán)降溫的方法使變壓器油保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)工作的水、氣雙冷 凝變壓器油循環(huán)降溫裝置。本實(shí)用新型一種水氣雙冷凝變壓器油的循環(huán)降溫裝置，包括變 壓器，兩根油管分別和變壓器的油槽下油口，降溫主機(jī)的進(jìn)油口，變
壓器瀉壓管低部三通、降溫主機(jī)冷卻油出口相連。
水氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置的降溫主機(jī)中裝有水源和空 氣雙介質(zhì)冷凝器。
水氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置的降溫主機(jī)中裝有并聯(lián)至少 兩臺(tái)制冷壓縮機(jī)。
水氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置的降溫主機(jī)中裝有至少兩快 板式換熱器。
水氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置的降溫主機(jī)中裝有膨脹閥。
壓縮機(jī)l、 4的排氣口的出口進(jìn)單向閥2、 5和油分3、 6上進(jìn)氣 口采取紫銅管兩端焊接方式連接，油分的出氣口3、 6的右出口并聯(lián) 和板式換熱器7的進(jìn)氣口采取紫銅管兩端焊接方式連接，板式換熱器 7的出氣口和空氣冷凝器8進(jìn)氣口釆取紫銅管焊接方式連接。在壓縮
機(jī)排氣口和板式換熱器7的進(jìn)氣口之間的連接銅管上有扠形四通旁 通管分別和高壓表24、高壓閥26、高壓控制器25悍接。
貯液器13的高壓管出口和板式換熱器9左下進(jìn)口相焊連，其間 依次裝有過濾器12、雙路并聯(lián)兩制冷膨脹閥10、 11，流向由右向左； 貯液器的另一高壓管進(jìn)口 (左2路)和空氣冷凝器8出口焊接；貯液 器13的低壓進(jìn)氣管口和板式換熱器9左上出氣口相焊連，貯液器13 的低壓出氣管口和氣分14進(jìn)氣口相焊連。氣分14的出氣口和兩壓縮 機(jī)的吸氣口焊連。所有器件全部用二號(hào)電解紫銅管連接，除過濾器 12兩端采用螺紋緊固錐形端面密封外，其余全部為銀基銅焊條焊接 密封。
本實(shí)用新型一種水氣雙冷凝變壓器油的是利用全封閉式渦旋壓 縮機(jī)驅(qū)動(dòng)環(huán)保工作介質(zhì).使其在獨(dú)立封閉的工作回路中循環(huán)，利用熱 平衡式膨脹閥根據(jù)變壓器熱負(fù)荷的不同，自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的工質(zhì)流量調(diào) 節(jié)，智能地調(diào)節(jié)降溫機(jī)制冷量輸出，從而使變壓器穩(wěn)定的工作在我們 設(shè)定的工作溫度下。
變壓器油冷卻是這樣實(shí)現(xiàn)的從壓縮機(jī)l、 4流出的高溫高壓工 質(zhì)(氣態(tài))首先進(jìn)入油分3、 6進(jìn)行油氣分離，將工質(zhì)氣體中混合的 多余液體壓縮機(jī)油回送給低壓管路.，被壓縮機(jī)吸回，氣態(tài)的高溫工質(zhì) 進(jìn)入第一板式換熱器7將冷凝熱能傳導(dǎo)給水，可備作生活用熱水或制 暖用。流出第一板式換熱器的尚有部分過熱的高壓工質(zhì)向上，進(jìn)入空 氣冷凝器8進(jìn)行二級(jí)冷凝散熱，將熱傳導(dǎo)給空氣，工質(zhì)變?yōu)楦邏狠^低 溫度的液體。高壓低溫工質(zhì)過儲(chǔ)液器經(jīng)熱平衡式膨脹閥10、 11節(jié)流， 變?yōu)榈蜏氐蛪簹庖夯旌象w工質(zhì)進(jìn)入第二板式換熱器，低溫低壓液體工 質(zhì)充分吸收變壓器油中的熱能變成氣相工質(zhì)，低溫低壓氣體工質(zhì)依次 流入貯液器13、氣分14，再進(jìn)入壓縮機(jī)的吸氣管進(jìn)入下次循環(huán)。被 吸熱后的低溫變壓器油將冷能輸送至變壓器油枕內(nèi)給變壓器降溫，釋 放過冷能的變壓器油再被熱油泵21抽回降溫機(jī)的制冷板式換熱器9， 完成了變壓器油在機(jī)組內(nèi)的冷卻循環(huán)。當(dāng)變壓器熱負(fù)荷不大時(shí)，只有 一臺(tái)壓縮機(jī)在工作，只有在變壓器熱負(fù)荷過大，單壓縮機(jī)工作不足以 降溫到設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，第二臺(tái)壓縮機(jī)才啟動(dòng)參與制冷降溫，第二 臺(tái)壓縮機(jī)更大程度上是安全備份機(jī)，也就是說一臺(tái)壓縮機(jī)故障時(shí)，另 一臺(tái)壓縮機(jī)仍可帶動(dòng)降溫裝置正常工作，而不會(huì)導(dǎo)致變壓器油溫過
高。當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)降溫溫度時(shí)，降溫裝置自動(dòng)停機(jī)待命，當(dāng)油溫上升到 設(shè)定工作溫度時(shí)，降溫裝置能首先開啟運(yùn)行時(shí)間短的壓縮機(jī)，當(dāng)再次 達(dá)到停機(jī)要求時(shí)，首先停止運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的壓縮機(jī)，如此循環(huán)確保壓縮 機(jī)的均衡運(yùn)行。
本實(shí)用新型"水、氣雙冷凝變壓器油強(qiáng)制循環(huán)降溫裝置"的突出 優(yōu)點(diǎn)是
① 利用水和空氣兩極冷凝吸收變壓器油的熱量，降溫效果非常顯
著，油溫越高降溫效果越好，6(TC以上油溫下，制冷效能比可達(dá)到 7.0以上。
② 采用板式不銹鋼熱交換器，換熱面積大，換熱效率高，可保油 質(zhì)純潔。
③ 釆用雙壓縮機(jī)并聯(lián)制冷，根據(jù)熱負(fù)荷大小自動(dòng)在單機(jī)和雙機(jī)工 作模式之間切換，用電負(fù)載大，油溫高時(shí)雙壓縮機(jī)同時(shí)工作，用電負(fù) 載小時(shí)，油溫低， 一個(gè)壓縮機(jī)工作。
④ 雙壓縮機(jī)之間具有安全互補(bǔ)功能，只有當(dāng)兩個(gè)壓縮機(jī)同時(shí)故障 時(shí)，降溫裝置才不能正常工作，提高了降溫系統(tǒng)的可靠性。
⑤ 和變壓器接口友好，基本不改變變壓器的結(jié)構(gòu)，只需在變壓器 瀉壓管下部增加一個(gè)三通接頭，為降溫裝置提供一個(gè)冷卻油的注入通 道即可，變壓器的下油孔和降溫裝置的進(jìn)油口相連，保持回路暢通， 開機(jī)即可為變壓器油降溫。
⑤全年可以提供免費(fèi)的熱水供制暖和生活用水；能源的利用率 高，節(jié)能效果顯著。
⑥ 使用環(huán)保冷媒，不破壞大氣臭氧層，保護(hù)人類賴以生存的地球。
⑦ 變壓器油溫度在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作，變壓器地工作效率大大提 高，變壓器的油和變壓器的使用壽命大大提高，節(jié)約了大量能源。
舉例說明使用經(jīng)濟(jì)性分析
由于提高了變電效率，降低了能耗，延長(zhǎng)了變壓器的使用壽命， 本項(xiàng)目的掛網(wǎng)運(yùn)行給輸變電行業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)利益是顯見的。
按-臺(tái)40000kVA的變壓器來簡(jiǎn)單測(cè)算一下利用水、氣雙冷凝變 壓器油強(qiáng)制循環(huán)降溫裝置帶來的效益 一臺(tái)40000kVA的變壓器，其 傳統(tǒng)散熱損耗為210kW，自配5kW循環(huán)油泵。采用一臺(tái)10kW降溫裝 置即可達(dá)到降溫目的，輸入功率平均不超過8kW，本項(xiàng)可以節(jié)省200kW 以上；由于降溫裝置制冷效果好(6(TC以上油溫工況下，本型號(hào)單機(jī) 制冷量可高達(dá)70kW以上)，必然會(huì)大大降低變壓器的"鐵損"和"銅 損"，提高變壓器的變電效率，如果按提高效率1%計(jì)，本項(xiàng)可以節(jié)省 400kW;兩項(xiàng)合計(jì)可節(jié)省600kW以上，按每度電0.5元計(jì)算，使用水、 氣雙冷凝變壓器油強(qiáng)制循環(huán)降溫裝置帶來的節(jié)電效益，每天可增加 7200元人民幣，年增效益26.28萬元。按每臺(tái)變壓器售價(jià)600萬元， 正常壽命20年，用降溫裝置后可延長(zhǎng)壽命十年以上，年壽命成本可 降低10萬元。降溫裝置壽命15年， 一臺(tái)降溫裝置用于一臺(tái)40000kVA 的變壓器降溫所增加的效益全壽命期內(nèi)高達(dá)544. 2萬元。

圖1為循環(huán)降溫裝置示意圖。
圖2為水、氣雙冷凝變壓器油強(qiáng)制循環(huán)降溫裝置原理圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖l-圖2所示
水、氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置，包括降溫主機(jī)29、油
浸式變壓器27、連接油管28三部分組成。
降溫主機(jī)，包括渦旋式壓縮機(jī)l、渦旋式壓縮機(jī)4、單向閥2、 單向閥5、油分3、油分6、板式換熱器7 (原理圖中左板式換熱器)、 板式換熱器9 (原理圖中右板式換熱器)、儲(chǔ)液器13、膨脹閥IO、膨 脹閥11、高壓控制器25、高壓表24、高壓閥26、低壓控制器16、 低壓表17、低壓閥15、空氣冷凝器8 (包括風(fēng)扇電機(jī)、風(fēng)扇、翅片 式風(fēng)機(jī)盤管)、油循環(huán)泵21和各連接管路。
各部件之間的連接方式如下
所有器件全部用二號(hào)電解紫銅管連接，除過濾器12兩端釆用螺 紋緊固錐形端面密封外，其余全部為銀基銅焊條焊接密封。壓縮機(jī)(圖 中1、 4)的排氣口 (圖中上出口)進(jìn)單向閥(2、 5)和油分(3、 6) 上進(jìn)氣口采取紫銅管兩端焊接方式連接，油分的出氣口 (3、 6的右 出口)并聯(lián)和板式換熱器7的進(jìn)氣口(原理圖中左板式換熱器的左下 圓圈)采取紫銅管兩端焊接方式連接，板式換熱器7的出氣口 (原理 圖中左板式換熱器的左上圓圈)和空氣冷凝器8進(jìn)氣口采取紫銅管焊 接方式連接。在壓縮機(jī)排氣口和板式換熱器7的進(jìn)氣口之間的連接銅 管上有杈形四通旁通管分別和高壓表24、高壓閥26、高壓控制器25焊接。
貯液器13的高壓管出口 (右2路)和板式換熱器9左下進(jìn)口相
焊連(原理圖中右板式換熱器左下圓圈)，其間依次裝有過濾器12、
雙路并聯(lián)兩制冷膨脹閥10、 11，流向由右向左；貯液器的另一高壓 管迸口 (左2路)和空氣冷凝器8出口焊接；貯液器13的低壓進(jìn)氣
管口 (圖中貯液器左一路)和板式換熱器9左上出氣口相焊連，貯液 器13的低壓出氣管口 (圖中貯液器右一路)和氣分14進(jìn)氣口 (右路) 相焊連。氣分14的出氣口 (左路)和兩壓縮機(jī)的吸氣口焊連。
降溫裝置工作時(shí)從壓縮機(jī)l、 4流出的高溫高壓工質(zhì)(氣態(tài))
首先進(jìn)入油分3、 6進(jìn)行油氣分離，將工質(zhì)氣體中混合的多余液體壓 縮機(jī)油回送給低壓管路，被壓縮機(jī)吸回，氣態(tài)的高溫工質(zhì)進(jìn)入第一板 式換熱器7將冷凝熱能傳導(dǎo)給水，可備作生活用熱水或制暖用。流出 第一板式換熱器的尚有部分過熱的高壓工質(zhì)向上，進(jìn)入空氣冷凝器8 進(jìn)行二級(jí)冷凝散熱，將熱傳導(dǎo)給空氣，工質(zhì)變?yōu)楦邏狠^低溫度的液體。 高壓低溫工質(zhì)過儲(chǔ)液器經(jīng)熱平衡式膨脹閥10、 11節(jié)流，變?yōu)榈蜏氐?壓氣液混合體工質(zhì)進(jìn)入第二板式換熱器，低溫低壓液體工質(zhì)充分吸收 變壓器油中的熱能變成氣相工質(zhì)，低溫低壓氣體工質(zhì)依次流入貯液器 13、氣分14，再迸入壓縮機(jī)的吸氣管進(jìn)入下次循環(huán)。被吸熱后的低 溫變壓器油將冷能輸送至變壓器油枕內(nèi)給變壓器降溫，釋放過冷能的 變壓器油再被熱油泵21抽回降溫裝置的制冷板式換熱器9，完成了 變壓器油在機(jī)組內(nèi)的制冷循環(huán)。當(dāng)變壓器熱負(fù)荷不大時(shí)，只有一臺(tái)壓 縮機(jī)在工作，只有在變壓器熱負(fù)荷過大，單壓縮機(jī)工作不足以降溫到 設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，第二臺(tái)壓縮機(jī)才啟動(dòng)參與制冷降溫，第二臺(tái)壓縮 機(jī)更大程度上是安全備份機(jī)，也就是說一臺(tái)壓縮機(jī)故障時(shí)，另一臺(tái)壓
縮機(jī)仍可帶動(dòng)降溫裝置正常工作，而不會(huì)導(dǎo)致變壓器油溫過高。當(dāng)達(dá) 到預(yù)設(shè)降溫溫度時(shí)，降溫裝置自動(dòng)停機(jī)待命，當(dāng)油溫上升到設(shè)定工作 溫度時(shí)，降溫裝置能首先開啟運(yùn)行時(shí)間短的壓縮機(jī)，當(dāng)再次達(dá)到停機(jī) 要求時(shí)，首先停止運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的壓縮機(jī)，如此循環(huán)確保壓縮機(jī)的均衡運(yùn)行。
權(quán)利要求1、一種水氣雙冷凝變壓器油的循環(huán)降溫裝置，包括變壓器(27)，其特征在于兩根油管(28)分別和變壓器(27)的油槽下油口，降溫主機(jī)(29)的進(jìn)油口，變壓器瀉壓管低部三通、降溫主機(jī)冷卻油出口相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置， 其特征在于降溫主機(jī)(29)中裝有水源和空氣雙介質(zhì)冷凝器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置， 其特征在于降溫主機(jī)(29)中裝有并聯(lián)至少兩臺(tái)制冷壓縮機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置，其特征在于降溫主機(jī)(29)中裝有至少兩快板式換熱器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫裝置，其特征在于降溫主機(jī)(29)中裝有膨脹閥。
專利摘要一種水氣雙冷凝變壓器油的循環(huán)降溫裝置，包括變壓器(27)，還有兩根油管(28)分別和變壓器(27)的油槽下油口，降溫主機(jī)(29)的進(jìn)油口，變壓器瀉壓管低部三通、降溫主機(jī)冷卻油出口相連。其優(yōu)點(diǎn)是熱交換效率高，變壓器油溫度在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作，變壓器的工作效率大大提高，變壓器的油和變壓器的使用壽命大大提高，節(jié)約大量能源。
文檔編號(hào)H01F27/10GK201036121SQ20072008342
公開日2008年3月12日 申請(qǐng)日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者克 趙 申請(qǐng)人:武漢朗肯節(jié)能技術(shù)有限公司