專利名稱：具備多種冷卻方式的大型油浸式電力變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于變壓器領(lǐng)域，具體地說是一種具備多種冷卻方式的大型油浸式電力變壓器。
背景技術(shù)：
對于額定電壓為22萬伏及以上、額定容量為120-300MVA的油浸式電力變壓 器，在2008年以前的國家標(biāo)準(zhǔn)和傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常規(guī)的冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向 冷卻，即國標(biāo)所定義的ODAF(或ODWF)方式；這種方式的冷卻系統(tǒng)由強(qiáng)油風(fēng)冷卻器或 強(qiáng)油水冷卻器組成，可根據(jù)溫度或負(fù)荷逐臺投切；由于器身采用強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻，故冷 卻效果較好，油面溫升及線圈溫升較低，且具備較強(qiáng)的過負(fù)荷能力；其主要缺點是，噪 音比較大，空載狀況下也必須啟動冷卻器才能運行，即不具備自冷運行能力。冷卻器易 發(fā)生故障，冷卻系統(tǒng)的維護(hù)工作量較大。在上世紀(jì)末及本世紀(jì)初，隨著環(huán)境保護(hù)對噪聲的要求越來越高，特別是在夜間 (此時變壓器負(fù)荷較小)迫切需要降低居住環(huán)境周圍的噪聲，處于城鎮(zhèn)中的變壓器必須滿 足環(huán)保的要求，為此供電部門對變壓器制造廠提出了降噪的要求。于是，上述規(guī)格的油 浸式電力變壓器漸漸被要求做成自然油循環(huán)風(fēng)冷/自冷(即ONAF/ONAN)的型式，其冷 卻系統(tǒng)由片式散熱器和冷卻風(fēng)扇組成。在負(fù)荷較低時(一般小于額定容量的67% )，不 啟動冷卻風(fēng)扇，完全依靠片式散熱器實現(xiàn)自然油循環(huán)自冷(ONAN)；當(dāng)負(fù)荷超過自冷容 量時，即按照負(fù)荷或溫度逐臺投入冷卻風(fēng)扇，實現(xiàn)自然油循環(huán)風(fēng)冷(ONAF)；這種冷卻 方式的優(yōu)點是具備相當(dāng)?shù)淖岳溥\行能力，在自冷容量以下運行時不消耗冷卻功耗；噪音 明顯低于強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻方式；冷卻系統(tǒng)的維護(hù)工作量較小。其主要缺點是，過負(fù) 荷能力較弱；且由于完全依賴于自然油循環(huán)，當(dāng)容量大時，線圈的冷卻效果較差。在最近幾年中，隨著變壓器用戶對變壓器免維護(hù)和噪音的要求愈發(fā)提高，有相 當(dāng)一部分上述規(guī)格的油浸式電力變壓器被要求做成單一的自然油循環(huán)自冷(即ONAN)的 型式，其冷卻系統(tǒng)單純由片式散熱器組成，目前這種趨勢有愈演愈烈之勢。片式散熱器 的用量按照最大負(fù)荷時滿足溫升要求來配置。這種當(dāng)前最主流的冷卻方式的優(yōu)點如下(a)在滿負(fù)荷容量運行時也不消耗任何冷卻功耗，十年變電成本最低；(b)因為沒有了冷卻風(fēng)扇的噪音，故整體噪音亦是最低；(c)冷卻系統(tǒng)維護(hù)工作量幾乎不存在。但自然油循環(huán)自冷方式應(yīng)用于大型變壓器時，同樣存在如下明顯的缺點(a)占地面積相當(dāng)大，浪費了相當(dāng)大的不可再生的土地資源；據(jù)統(tǒng)計，采用單一 自然油循環(huán)自冷方式的大型變壓器，其占地面積相比于自然油循環(huán)風(fēng)冷的同規(guī)格變壓器 要增加15%左右，比強(qiáng)油冷卻方式要增加30%以上；這種土地資源的浪費是不能簡單地 用減少了維護(hù)工作量來彌補(bǔ)的。(b)變壓器耗材量最大，造價最高；其冷卻系統(tǒng)所用片式散熱器重量及片式散 熱器中的油量與風(fēng)冷時相比要增加約1倍；以一臺22萬伏自耦有載“10”型變壓器來說，當(dāng)采取自然油循環(huán)風(fēng)冷時，所用片式散熱器重量在8.2噸左右，片式散熱器中的油重 量約為4噸；而采用單一自然油循環(huán)自冷方式時，所用片式散熱器重量在16噸以上，其 中油重約8.5噸；僅此兩項已使該規(guī)格變壓器總重量增加12噸以上，由此對比可見其顯 著增加成本。由于其在制造過程中消耗了太多的材料，因此其變電成本方面的節(jié)能效果 大打折扣。(C)冷卻效果差，一方面變壓器的上下部油溫相差可達(dá)20度以上，而在強(qiáng)迫油 循環(huán)冷卻方式下，此溫差僅在5度左右；另一方面，因為完全依賴于溫差導(dǎo)致的對流， 線圈內(nèi)的油流速度很小，線圈對油的溫升較高，線圈的熱量不能及時地散發(fā)出來；(d)變壓器的過負(fù)荷能力最差，幾乎不具備超過急救過負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)的過負(fù)荷運行能 力；(e)變壓器的外形尺寸相當(dāng)大，這對于許多改建或擴(kuò)建的變電站而言，由于原來 的變壓器通常并非采用單一自然油循環(huán)自冷方式且容量稍小，出于空間的限制，無法使 用單一自然油循環(huán)自冷方式。 因此，綜合考慮以上因素，有必要研究一種具備多種冷卻方式的大型油浸式電 力變壓器，盡量兼容以上各種冷卻方式的優(yōu)點，以較低成本實現(xiàn)節(jié)約能源、節(jié)省土地資 源的目的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種具備多種冷卻方式且能以較低成本實現(xiàn)節(jié)約能 源、節(jié)省土地資源的目的的大型油浸式電力變壓器。本實用新型實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種大型油浸式電力變壓器，包括變 壓器主體、油箱和冷卻系統(tǒng)，變壓器主體位于油箱內(nèi)，其改進(jìn)點在于所述冷卻系統(tǒng)包 括片式散熱器、油泵、冷卻風(fēng)扇、油流繼電器、進(jìn)油管、出油管、上部集油管、下部集 油管和風(fēng)冷控制箱；所述出油管連接在油箱的頂部，并與上部集油管的進(jìn)口相連，上部 集油管的出口與片式散熱器的進(jìn)口相連；所述進(jìn)油管連接在油箱的端壁的下部，并與下 部集油管的出口相連；下部集油管的進(jìn)口與片式散熱器的出口相連，冷卻風(fēng)扇設(shè)在片式 散熱器的下方，風(fēng)冷控制箱與油泵和冷卻風(fēng)扇電連接，所述油泵為葉輪升降式軸流泵， 所述油泵的進(jìn)口與下部集油管相通，出口與進(jìn)油管相通。所述油箱的兩個端壁的下部均連接有進(jìn)油管，所述油泵具有兩臺，分別安裝在 油箱的兩端的進(jìn)油管中。所述油流繼電器的流向均為水平方向，且具有兩臺，分別安裝在油箱兩端的進(jìn) 油管中，兩臺油流繼電器內(nèi)的油流流向相反。所述油箱上固定連接有上支架和下支架，上部集油管固定連接有上支架，下部 集油管固定連接有下支架上。所述冷卻風(fēng)扇固定連接在下支架上，且位于片式散熱器的下方或側(cè)面。所述冷卻風(fēng)扇的數(shù)量為片式散熱器組數(shù)的二分之一。熱油經(jīng)過油箱頂部的出油管流入上部集油管后，再流進(jìn)各組片式散熱器；熱油 在片式散熱器內(nèi)經(jīng)對流冷卻或吹風(fēng)冷卻后進(jìn)入下部的集油管，然后自然流動或經(jīng)油泵強(qiáng) 迫送油至下部的進(jìn)油管，冷卻油再經(jīng)過器身內(nèi)部的封閉油路直接送入線圈下部，從而完成油流 循環(huán)。風(fēng)冷控制箱則按用戶自行設(shè)定的油面溫度及負(fù)荷可自動控制冷卻風(fēng)扇與油泵的 投運或切除，從而具備片散自然冷卻(ONAN)、片散吹風(fēng)冷卻(ONAF)、強(qiáng)迫油循環(huán)片散 自然冷卻(ODAN)及強(qiáng)迫油循環(huán)片散吹風(fēng)冷卻(ODAF)這四種冷卻方式。在自然油循環(huán)冷卻方式，即片散自然冷卻(ONAN)及片散吹風(fēng)冷卻(ONAF) 時，葉輪升降式軸流泵停止運行，葉輪降落，使油管路通暢；當(dāng)負(fù)荷增大或油面溫度升 高到一定程度，則通過風(fēng)冷控制箱切換進(jìn)入強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式，即強(qiáng)迫油循環(huán)片散自 然冷卻(ODAN)及強(qiáng)迫油循環(huán)片散吹風(fēng)冷卻(ODAF)時，油泵啟動，葉輪升起，加速油 流循環(huán)。采用這種冷卻系統(tǒng)后，當(dāng)負(fù)荷不超過自冷容量時(自冷容量為額定容量的65% 左右)，變壓器僅依靠片式散熱器自然冷卻，不消耗冷卻功耗，噪音很低；當(dāng)負(fù)荷超過 自冷容量時，則啟動油泵，進(jìn)入強(qiáng)迫送油自然冷卻模式；當(dāng)負(fù)荷漸大、溫升漸高，通常 超過75%負(fù)荷時，則切除油泵，啟動冷卻風(fēng)扇，進(jìn)入自然油循環(huán)吹風(fēng)冷卻模式；當(dāng)超過 85%負(fù)荷時，則同時投入風(fēng)扇及油泵，進(jìn)入強(qiáng)迫送油吹風(fēng)冷卻模式，此時的冷卻效果達(dá) 到最佳。這種多冷卻方式的變壓器由于在最大負(fù)荷時為強(qiáng)迫油循冷卻結(jié)構(gòu)，油流速度明 顯大于自然油循環(huán)時，故冷卻效率大增，具備較強(qiáng)的過負(fù)荷能力；冷卻同等的損耗熱量 所需的片式散熱器用量和其中油重量均顯著減少，直接降低了變壓器的材料成本，縮減 了外形尺寸從而節(jié)省了占地空間。以上各種運行模式下對應(yīng)的負(fù)荷數(shù)值，根據(jù)變壓器用 戶的運行及控制要求或變壓器溫升計算的具體情況，可以作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，具體負(fù)荷數(shù)值 僅為舉例說明，并非限定。經(jīng)計算對比，同等容量、同等損耗的大型油浸式電力變壓器，當(dāng)采用這種多種 冷卻方式結(jié)構(gòu)時，相對于采用自然油循環(huán)吹風(fēng)冷卻方式，可以節(jié)省20%左右的片式散熱 器，外形尺寸縮減15%左右，且制造成本低于后者；將這種多種冷卻方式結(jié)構(gòu)與單一自 然油循環(huán)自冷方式相比，則制造成本優(yōu)勢更明顯，前者只需使用數(shù)量不到后者的50%的 片式散熱器，加上風(fēng)機(jī)、油泵即可達(dá)到更好的冷卻效果，且變壓器總占地面積僅為后者 的70%左右。綜上所述，本實用新型具備多種冷卻方式，具備噪音較低、過負(fù)荷能力強(qiáng)、冷 卻效果好、外形尺寸小、節(jié)約材料等優(yōu)點，以較低成本實現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材的目 的。

圖1為本實用新型的主視圖；圖2為本實用新型的俯視圖；圖3為本實用新型的側(cè)視圖；圖4為圖1的K向局部視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作出進(jìn)一步說明。如圖1 4所示，一種大型油浸式電力變壓器，包括變壓器主體、油箱TK和冷卻系統(tǒng)，變壓器主體位于油箱TK內(nèi)，所述冷卻系統(tǒng)包括片式散熱器1、油泵2、冷卻風(fēng)扇3、油流繼電器4、進(jìn)油管5、出油管6、上部集油管7、下部集油管8和風(fēng)冷控制箱9; 所述出油管6連接在油箱TK的頂部，并與上部集油管7的進(jìn)口相連，上部集油管7的出 口與片式散熱器1的進(jìn)口相連；所述進(jìn)油管5連接在油箱TK的端壁的下部，并與下部集 油管8的出口相連；下部集油管8的進(jìn)口與片式散熱器1的出口相連，冷卻風(fēng)扇3設(shè)在片 式散熱器1的下方，風(fēng)冷控制箱9與油泵2和冷卻風(fēng)扇3電連接。油泵2和冷卻風(fēng)扇3 均用控制電纜與風(fēng)冷控制箱9電連接，所述油泵2為低轉(zhuǎn)速、低揚程、小流量的葉輪升降 式軸流泵，所述油泵2的進(jìn)口與下部集油管8相通，出口與進(jìn)油管5相通。所述油箱TK的兩個端壁的下部均連接有進(jìn)油管5，所述油泵2具有兩臺，分別 安裝在油箱TK的兩端的進(jìn)油管5中。為防止油泵啟動、停止時，因油壓變動導(dǎo)致突發(fā) 壓力繼電器或氣體繼電器誤動作，應(yīng)選用低轉(zhuǎn)速、低揚程、小流量的油泵。所述油流繼電器4的流向均為水平方向，且具有兩臺，分別安裝在油箱TK兩端 的進(jìn)油管5中，兩臺油流繼電器4內(nèi)的油流流向相反。所述風(fēng)冷控制箱9按用戶自行設(shè)定的油面溫度及負(fù)荷自動控制冷卻風(fēng)扇3與油泵 2的投入運行或切除。所述油箱TK上固定連接有上支架11和下支架10，上部集油管7固定連接有上 支架11，下部集油管8固定連接有下支架10上。所述冷卻風(fēng)扇3固定連接在下支架10上，且位于片式散熱器1的下方。所述冷卻風(fēng)扇3的數(shù)量為片式散熱器1組數(shù)的二分之一。本實施例采用了 6個。
權(quán)利要求1.一種大型油浸式電力變壓器，包括變壓器主體、油箱(TK)和冷卻系統(tǒng)，變壓器主 體位于油箱(TK)內(nèi)，其特征在于所述冷卻系統(tǒng)包括片式散熱器(1)、油泵(2)、冷卻 風(fēng)扇(3)、油流繼電器(4)、進(jìn)油管(5)、出油管(6)、上部集油管(7)、下部集油管(8) 和風(fēng)冷控制箱(9)；所述出油管(6)連接在油箱(TK)的頂部，并與上部集油管(7)的進(jìn) 口相連，上部集油管(7)的出口與片式散熱器(1)的進(jìn)口相連；所述進(jìn)油管(5)連接在 油箱(TK)的端壁的下部，并與下部集油管⑶的出口相連；下部集油管⑶的進(jìn)口與片 式散熱器(1)的出口相連，冷卻風(fēng)扇(3)設(shè)在片式散熱器(1)的下方或側(cè)面，風(fēng)冷控制箱 (9)與油泵(2)和冷卻風(fēng)扇(3)電連接，所述油泵(2)為葉輪升降式軸流泵，所述油泵(2) 的進(jìn)口與下部集油管(8)相通，出口與進(jìn)油管(5)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型油浸式電力變壓器，其特征在于所述油箱(TK)的兩 個端壁的下部均連接有進(jìn)油管(5)，所述油泵(2)具有兩臺，分別安裝在油箱(TK)的兩 端的進(jìn)油管(5)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型油浸式電力變壓器，其特征在于所述油流繼電器(4) 的流向均為水平方向，且具有兩臺，分別安裝在油箱(TK)兩端的進(jìn)油管(5)中，兩臺油 流繼電器(4)內(nèi)的油流流向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型油浸式電力變壓器，其特征在于所述油箱(TK)上固 定連接有上支架(11)和下支架(10)，上部集油管(7)固定連接有上支架(11)，下部集油 管(8)固定連接有下支架(10)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型油浸式電力變壓器，其特征在于所述冷卻風(fēng)扇(3)固 定連接在下支架(10)上，且位于片式散熱器(1)的下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型油浸式電力變壓器，其特征在于所述冷卻風(fēng)扇(3)的 數(shù)量為片式散熱器(1)組數(shù)的二分之一。
專利摘要本實用新型公開了一種具備多種冷卻方式的大型油浸式電力變壓器，包括變壓器主體、油箱和冷卻系統(tǒng)；所述變壓器的冷卻系統(tǒng)包括片式散熱器、油泵、冷卻風(fēng)扇、油流繼電器、進(jìn)油管、出油管、上部集油管、下部集油管和風(fēng)冷控制箱；油泵為低轉(zhuǎn)速、低揚程、小流量的葉輪升降式軸流泵；風(fēng)冷控制箱則按用戶自行設(shè)定的油面溫度及負(fù)荷可自動控制冷卻風(fēng)扇與油泵的投運或切除，從而具備片散自然冷卻(ONAN)、片散吹風(fēng)冷卻(ONAF)、強(qiáng)迫油循環(huán)片散自然冷卻(ODAN)及強(qiáng)迫油循環(huán)片散吹風(fēng)冷卻(ODAF)這四種冷卻方式。本實用新型具有具備多種冷卻方式、噪音較低、過負(fù)荷能力強(qiáng)、冷卻效果好、外形尺寸小、節(jié)約材料等優(yōu)點。
文檔編號H01F27/12GK201796683SQ201020512938
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者張中, 時昊, 賀平, 酈麗俊 申請人:江蘇上能變壓器有限公司