專利名稱：水、氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫的方法及循環(huán)降溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種水、氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫的方法及循環(huán)降溫裝置。
背景技術(shù)：
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)備在建立磁場時都需要磁化電流。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。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，使線損增加、電能質(zhì)量降低，對發(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)變壓器的初級繞組通電后，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動，因?yàn)殍F心本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢，這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，好象一個旋渦所以稱為“渦流”。這個“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，電流流過時這電阻會消耗一定的功率，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。
我國變壓器的溫升標(biāo)準(zhǔn)，均以環(huán)境溫度40℃為準(zhǔn)，故變壓器頂層油溫一般不得超過40℃+55℃＝95℃。頂層油溫如超過95℃，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℃以下。在80-140℃范圍內(nèi)，溫度每升高6℃，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.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攝氏度時約10~12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)降溫裝置的選項(xiàng)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制一種變壓器油用水、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)降溫的方法及循環(huán)降溫裝置。
本發(fā)明一種水氣雙冷凝變壓器油的方法是利用全封閉式渦旋壓縮機(jī)驅(qū)動環(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，自動進(jìn)行動態(tài)的工質(zhì)流量調(diào)節(jié)，智能地調(diào)節(jié)降溫裝置制冷量輸出，從而使變壓器穩(wěn)定的工作在我們設(shè)定的工作溫度下。
本發(fā)明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)1、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。
變壓器油冷卻是這樣實(shí)現(xiàn)的從壓縮機(jī)1、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)的冷卻循環(huán)。當(dāng)變壓器熱負(fù)荷不大時，只有一臺壓縮機(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，第二臺壓縮機(jī)才啟動參與制冷降溫，第二臺壓縮機(jī)更大程度上是安全備份機(jī)，也就是說一臺壓縮機(jī)故障時，另一臺壓縮機(jī)仍可帶動降溫裝置正常工作，而不會導(dǎo)致變壓器油溫過高。當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)降溫溫度時，降溫裝置自動停機(jī)待命，當(dāng)油溫上升到設(shè)定工作溫度時，降溫裝置能首先開啟運(yùn)行時間短的壓縮機(jī)，當(dāng)再次達(dá)到停機(jī)要求時，首先停止運(yùn)行時間長的壓縮機(jī)，如此循環(huán)確保壓縮機(jī)的均衡運(yùn)行。
本發(fā)明水、氣雙冷凝變壓器油循環(huán)降溫的方法及循環(huán)降溫裝置的優(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，60℃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采用雙壓縮機(jī)并聯(lián)制冷，根據(jù)熱負(fù)荷大小自動在單機(jī)和雙機(jī)工作模式之間切換，用電負(fù)載大，油溫高時雙壓縮機(jī)同時工作，用電負(fù)載小時，油溫低，一個壓縮機(jī)工作。
④雙壓縮機(jī)之間具有安全互補(bǔ)功能，只有當(dāng)兩個壓縮機(jī)同時故障時，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三通接頭，為降溫裝置提供一個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。
按一臺40000kVA的變壓器來簡單測算一下利用水、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(60℃以上油溫工況下，本型號單機(jī)制冷量可高達(dá)70kW以上)，必然會大大降低變壓器的“鐵損”和“銅損”，提高變壓器的變電效率，如果按提高效率1％計，本項(xiàng)可以節(jié)省400kW；兩項(xiàng)合計可節(jié)省600kW以上，按每度電0.5元計算，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。按每臺變壓器售價600萬元，正常壽命20年，用降溫裝置后可延長壽命十年以上，年壽命成本可降低10萬元。降溫裝置壽命15年，一臺降溫裝置用于一臺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)施例方式
根據(jù)圖1、圖2所示水、氣雙冷凝變壓器油強(qiáng)制循環(huán)降溫裝置系統(tǒng)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)主要由渦旋式壓縮機(jī)1、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)、儲液器13、膨脹閥10、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和各連接管路組成。
各部件之間的連接方式如下所有器件全部用二號電解紫銅管連接，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。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(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。
降溫機(jī)工作時從壓縮機(jī)1、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，只有一臺壓縮機(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，第二臺壓縮機(jī)才啟動參與制冷降溫，第二臺壓縮機(jī)更大程度上是安全備份機(jī)，也就是說一臺壓縮機(jī)故障時，另一臺壓縮機(jī)仍可帶動降溫裝置正常工作，而不會導(dǎo)致變壓器油溫過高。當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)降溫溫度時，降溫裝置自動停機(jī)待命，當(dāng)油溫上升到設(shè)定工作溫度時，降溫裝置能首先開啟運(yùn)行時間短的壓縮機(jī)，當(dāng)再次達(dá)到停機(jī)要求時，首先停止運(yùn)行時間長的壓縮機(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方法，其特征在于利用全封閉式渦旋壓縮機(jī)驅(qū)動環(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，自動進(jìn)行動態(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。
2.一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。
3.根據(jù)權(quán)利要求2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)中裝有水源和空氣雙介質(zhì)冷凝器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2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)中裝有并聯(lián)至少兩臺制冷壓縮機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2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)中裝有至少兩快板式換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2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)中裝有膨脹閥。
全文摘要
一種水氣雙冷凝變壓器油的方法是利用全封閉式渦旋壓縮機(jī)驅(qū)動環(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，自動進(jìn)行動態(tài)的工質(zhì)流量調(diào)節(jié)，智能地調(diào)節(jié)降溫裝置制冷量輸出，從而使變壓器穩(wěn)定的工作在我們設(shè)定的工作溫度下。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)約大量能源。
文檔編號H01F27/12GK101051553SQ20071005145
公開日2007年10月10日 申請日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者趙克 申請人:武漢朗肯節(jié)能技術(shù)有限公司