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(shí)用新型屬于變壓器領(lǐng)域，具體地說(shuō)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(duì)于額定電壓為22萬(wàn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常規(guī)的冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向 冷卻，即國(guó)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(tái)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(guò)負(fù)荷能力；其主要缺點(diǎn)是，噪 音比較大，空載狀況下也必須啟動(dòng)冷卻器才能運(yùn)行，即不具備自冷運(yùn)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(duì)噪聲的要求越來(lái)越高，特別是在夜間 (此時(shí)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(duì)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(shí)(一般小于額定容量的67% )，不 啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇，完全依靠片式散熱器實(shí)現(xiàn)自然油循環(huán)自冷(ONAN)；當(dāng)負(fù)荷超過(guò)自冷容 量時(shí)，即按照負(fù)荷或溫度逐臺(tái)投入冷卻風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)自然油循環(huán)風(fēng)冷(ONAF)；這種冷卻 方式的優(yōu)點(diǎn)是具備相當(dāng)?shù)淖岳溥\(yùn)行能力，在自冷容量以下運(yùn)行時(shí)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(diǎn)是，過(guò)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(shí)，線圈的冷卻效果較差。在最近幾年中，隨著變壓器用戶對(duì)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(shì)有愈演愈烈之勢(shì)。片式散熱器 的用量按照最大負(fù)荷時(shí)滿足溫升要求來(lái)配置。這種當(dāng)前最主流的冷卻方式的優(yōu)點(diǎn)如下(a)在滿負(fù)荷容量運(yùn)行時(shí)也不消耗任何冷卻功耗，十年變電成本最低；(b)因?yàn)闆](méi)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(shí)，同樣存在如下明顯的缺點(diǎn)(a)占地面積相當(dāng)大，浪費(fèi)了相當(dāng)大的不可再生的土地資源；據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(fèi)是不能簡(jiǎn)單地 用減少了維護(hù)工作量來(lái)彌補(bǔ)的。(b)變壓器耗材量最大，造價(jià)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(shí)相比要增加約1倍；以一臺(tái)22萬(wàn)伏自耦有載“10”型變壓器來(lái)說(shuō)，當(dāng)采取自然油循環(huán)風(fēng)冷時(shí)，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(shí)，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(xiàng)已使該規(guī)格變壓器總重量增加12噸以上，由此對(duì)比可見(jiàn)其顯 著增加成本。由于其在制造過(guò)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?yàn)橥耆蕾囉跍夭顚?dǎo)致的對(duì)流， 線圈內(nèi)的油流速度很小，線圈對(duì)油的溫升較高，線圈的熱量不能及時(shí)地散發(fā)出來(lái)；(d)變壓器的過(guò)負(fù)荷能力最差，幾乎不具備超過(guò)急救過(guò)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行能 力；(e)變壓器的外形尺寸相當(dāng)大，這對(duì)于許多改建或擴(kuò)建的變電站而言，由于原來(lái) 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(wú)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(diǎn)，以較低成本實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)用新型實(shí)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(diǎn)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(gè)端壁的下部均連接有進(jìn)油管，所述油泵具有兩臺(tái)，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(tái)，分別安裝在油箱兩端的進(jìn) 油管中，兩臺(tái)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(guò)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(duì)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(dòng)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(guò)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(dòng)控制冷卻風(fēng)扇與油泵的 投運(yùn)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(shí)，葉輪升降式軸流泵停止運(yùn)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(guò)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(shí)，油泵啟動(dòng)，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(guò)自冷容量時(shí)(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(guò) 自冷容量時(shí)，則啟動(dòng)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(guò)75%負(fù)荷時(shí)，則切除油泵，啟動(dòng)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(guò) 85%負(fù)荷時(shí)，則同時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，故冷卻效率大增，具備較強(qiáng)的過(guò)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(yùn)行模式下對(duì)應(yīng)的負(fù)荷數(shù)值，根據(jù)變壓器用 戶的運(yùn)行及控制要求或變壓器溫升計(jì)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(shuō)明，并非限定。經(jīng)計(jì)算對(duì)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(shí)，相對(duì)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(shì)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(shí)用新型具備多種冷卻方式，具備噪音較低、過(guò)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(diǎn)，以較低成本實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材的目 的。

圖1為本實(shí)用新型的主視圖；圖2為本實(shí)用新型的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型的側(cè)視圖；圖4為圖1的K向局部視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作出進(jìn)一步說(shuō)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(yáng)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(gè)端壁的下部均連接有進(jìn)油管5，所述油泵2具有兩臺(tái)，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(dòng)、停止時(shí)，因油壓變動(dòng)導(dǎo)致突發(fā) 壓力繼電器或氣體繼電器誤動(dòng)作，應(yīng)選用低轉(zhuǎn)速、低揚(yáng)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(tái)，分別安裝在油箱TK兩端 的進(jìn)油管5中，兩臺(tái)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(dòng)控制冷卻風(fēng)扇3與油泵 2的投入運(yùn)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(shí)施例采用了 6個(gè)。
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(gè)端壁的下部均連接有進(jìn)油管(5)，所述油泵(2)具有兩臺(tái)，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(tái)，分別安裝在油箱(TK)兩端的進(jìn)油管(5)中，兩臺(tái)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(shí)用新型公開(kāi)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(yáng)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(dòng)控制冷卻風(fēng)扇與油泵的投運(yùn)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(shí)用新型具有具備多種冷卻方式、噪音較低、過(guò)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(diǎn)。
文檔編號(hào)H01F27/12GK201796683SQ201020512938
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)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(shí)昊, 賀平, 酈麗俊 申請(qǐng)人:江蘇上能變壓器有限公司