范文一:变压器水冷却控制探讨
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变压器水冷却控制探讨
作者:王涛
来源:《科技与创新》2014年第11期
摘 要:对变压器冷却方式的特点和控制方式进行探讨,并对存在的问题进行处理。 关键词:变压器;风冷;水冷;绕组温度
中图分类号:TP273+.5 文献标识码:A 文章编号:2095-6835(2014)11-0029-01
电力变压器正常运行时需要对其进行冷却。冷却方式有多种,按变压器设计要求,高电压220 kV级、330 kV级、500 kV级一般选用强迫导向油循环风冷或水冷(ODAF、ODWF)冷却方式。当油泵和风扇失去供电电源,变压器不能长时间运行时,适合选用强油风冷冷却方式进行冷却。即使空载也不能长时间运行,因此,应选择两个独立电源供冷却器使用。当油泵冷却水失去电源不能运行时,选用强油水冷冷却方式进行冷却,电源应选择两个独立电源。 采用强迫油循环风冷方式进行冷却时,如果通风不畅,将严重影响主变的散热效果,这样的持续高温对变压器的安全运行是一个巨大的安全隐患,因此,改变变压器的冷却方式迫在眉睫。经多次调研,并对方案反复筛选,最终决定选用水冷冷却作为变压器的冷却方式。
采用水冷冷却方式时,一般每台主变有5组冷却器。变压器运行时,有两组冷却器(分先后,且间隔为5 s)始终投入运行,即工作冷却器;有两组冷却器按照油面温度、绕组温度和负荷情况投入运行;另一组冷却器为备用冷却器,即在工作冷却器和辅助冷却器出现故障时,该组冷却器投入运行。5组冷却器以7 d为一个循环周期。
1 按照油面温度和绕组温度投入冷却器
1.1 一级温度
当POP2(B相油温)不低于55 ℃,PWI1(A相绕组温度)、PWI3(C相绕组温度)不低于65 ℃,达到其中任意条件时,辅助I组冷却器投入运行;当POP1(A相油温)在45 ℃以下及PWI1(A相绕组温度)在55 ℃以下时,辅助I组冷却器退出运行。油温55 ℃或绕组温度65 ℃,投入第三台冷却器;油温45 ℃及绕组温55 ℃,切除第三台冷却器。
1.2 二级温度
当POP3(C相油温)不低于65 ℃,PWI2(B相绕组温度)、PWI3(C相绕组温度)不低于75 ℃,达到其中任意条件时,辅助I和辅助II组冷却器全部投入运行;当POP2(B相油温)在60 ℃以下及PWI2(B相绕组温度)在70 ℃以下时,辅助II组冷却器退出运行。油温
范文二:水冷变压器的余热再利用
第 卷 第 期,,, 电力与能源 年 月,,,,, ,,,
水冷变压器的余热再利用
,,,,,,,汪 筝黄 磊王 斌李宾皑
:上海电力设计院有限公司 ,上 海 ;国网上海市电力公司 ,上 海 :,〃,,,,,,,〃,,,,,,
:,,摘 要 水冷变压器在运行时产生 的大 量 热 损通 过耗 水 冷将热量快速散发在冬季冷却水温仍维持在 ,,,,这部分余热可以再利用 。介绍了水冷变压器的功率损耗 、余热用于冬季空调采暖和夏季空调制冷 ,以 及 ,,?
。:,,变压器平均负载率与出水水温的关系分析认为 通 过挖潜增效 可以利用水冷变压器的余热 推 进节能减排 ;,,,工作 无论是直接利用变压器余热 还 是改造变压器冷却系统 用于民用建筑采暖空调 既节约了一次投资费 ,。,;用 也节约了运行费用 吸附式制冷机组的优势是利用废热及低品位热源 采用环保制冷剂 劣势是制冷效率
::,,与传统蒸汽压缩式制冷包括吸收式制冷效 率 相 存比 在 一 定 差其制冷量包括能源的可循环利用量还很 距 ,。小 产 品尚未量产
:;;;关键词 地 下变电站变 压器 余 热利用节 能
基金项目 :国家电网公司科技项目“地下变电站优化设计技术研究”资 助,,,,,,,,,,
中图分类号 :文献标志码 :文章编号 :::,,,, , ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
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;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
,变压器是 变 换 电 压 和 传 递 功 率 的 器 件 在 变 水冷变压器的冷却水系统 , ,换电压和传递 功 率 的 过 程 中自 身 将 会 产 生 有 功
,水冷变压器的冷却原理是变压器通过油循环 功率损耗和无 功 功 率 损 耗这 些 损 耗 与 变 压 器 本
,“”,冷却热损耗而 油循 环 通 过 油 水 热 交 换 器 将 身的特性有关并随 着负载 的 变化而产生非线性 ,
,,,热量传递给水水 通过封闭式冷却塔系统将 热量 的变化其功 率损 耗 产生的 热 量通过绝缘油循环
。 ,,,散发于大气在 变 压 器 满 负 荷 状 况 下该 水 冷 系 冷却最 终 散 发 到 空 气 中不仅消耗了大量 的 能
“”,统进入油水 交换器的 水温为 出 水水温 ,。 ,,,?量也造成 了 空 气 热 污 染余 热 回 收 一 般 采 用 直
,,为即进 入 封 闭 式 冷却塔的水温为 出 。 ,,?,,?接利用及间接利用的方法就目前变电站的运行
。 ,,封闭式冷却塔的水温为 所以可 以充分利 状况而言直 接利 用 变压器 油 进行余热利用比较 ,,?
,。,,困难但间接利用还是可行的 用的水 温 余 热作 为 热 源 或 冷 源供 变 电 站,,?
,:汪 筝 等 水冷变压器的余热再利用 ,,, 、、、内部的监控室继 保室休 息室办 公室等空凋 制
,,冷或者采暖倘 若结合变电站的上部建筑也 可提
。供空凋的冷源或者采暖的热源
。 水冷变压器的冷却水系统为闭式系统该冷
、却水系统包括 变 压 器 的 油 水 交 换 器封 闭 式 冷 ,
、、。却塔循环水泵膨胀水箱等
利用冷却水余热的研究 ,
,,,据文献介 绍建 筑最大的耗能是空调和采 ,
,。 :暖约占 建 筑 总 能 耗 的 例 如利 用 水 冷 变 ,,,图 水冷变压器余热利用的冷却系统 , ,、、 压器的余热可供变电站内部的 监控室 继 保 室余热可用于夏季空调制冷,〃, 、,休息室办 公室等冬季采暖夏 季空调及日常热水 。 水冷变压器的余热可以用来制冷上海世博 ,:供应还可结合建造的上部建 筑 办公楼或宿舍楼 ,会期间投运的蒙自地下变电站站内 变压 ,,,,, :,。等提供空调冷源及采暖热源 ,,器为 变压器冷却方式为水冷排 放的热量品 ,,,
水冷变压器的功率损耗,〃, 。,位较低变压器运行负载低于 时冷 却水温,,, 用 水 冷 变 压 器 的 一 般 都 为 城市变电 站 中 采;,度低于变 压 器 运 行 负 载 大 于 时冷 却 ,,?,,, 。 :,地下变电站这 是 因 为 一 是 为 了 城 市 景 观 地 。 ,水温度才超过 为此采 用上海交通大学研 ,,?,下变电站的地面部分可以是绿地 也 可 以 是 办 公 ,。发的吸附式制冷机组 作为站内空调冷源 ;,楼等 二 是为 了 满 足 环 保 要 求 地下变电站可以 上海交通大学自主研发的吸附式制冷机的主 很好地解决变 电 站 的 电磁 场 和低频噪声污染问 :,要性能指标制 冷量为 冷冻水出水温度为 ,,,。题 ,,;冷 冻水流量为 冷 却 水 进 口 温 ,,,,,?,〃,,,, 变压 器 的 功 率 损 耗 约 为 ,,, ,,, ,,,,,,,;度为冷却水流 量为 热 水进口温度大,,?,,, ,。 以 上 假如地面办 公建筑总建筑 面 积 为 万 , ,,,。于热水流量为吸附式制冷机外型 ,,?,〃,,,,;海市气候估算夏季空调冷负荷约为冬 ,,,,,,。如图所示, 。 季空调热负荷 约 为 如 果 设 计 采 用 中 央 ,,,,,
,,空调系统夏季系 统冷冻水供水温度为 回 水 ,?
;,温度为冬 季 热 水 供 水 温 度 为 回 水 温 ,,?,,?
。,度为日 常变 电 站 运 行 变 压 器 一 般 超 过 ,,?,
,,台以每台变压 器 功 率 损 耗 为 计台 为 ,,,,, , ,
。,扣除变 压器负载等因 素可 以 满 足 该 ,,,,,办
。公建筑的冬季空调热源问题
余热可用于冬季空调采暖,〃, ,以上海市气 候 估 算如 设 计 采 用 中 央 空 调 系
,,。 统冬季热水供水温度 为 回 水温度为 ,,?,,?
,“在水冷变压器水冷却系统中 再 另外配置 套 水, 图 吸附式制冷机外型 , ”,。 水板式换热器换 热作 为空调热源变压器采 ,吸附式制冷系统是一种以热源为直接驱动力 “”,“”用油水交 换器冷 却进 入 油 水 交 换 器 的 ,, ,,的制冷机械与 传统空调制冷原理不一样所 利用
,。 “水温为出 水 水 温 为 而 进 入 水 水 ,,?,,?, ,,的能源通 常为废热或低品位的太阳能使 用的制 ”,。 交换器的 水 温 为 出 水 水 温 为 水 冷 ,,?,,?,。 ,冷剂是天然的对臭氧 层无破坏此外吸 附式制
却系 统 可以 直 接向 空 调 末 端提供出水水 温 为 、,,冷内部吸附解 吸过程均 为物理或化学过程运 、。 进水水温 为 的空调水此种余热利用 ,,?,,? 。行平稳而且无噪声
,,方式完 全不影响水冷变压器的正常运行只 是间 ,吸附式制冷 机 组 的 优 势在 于 对 废 热 以 及 低
。。接地利用余热图为余热利用示意图, ,品位热源的再 利 用对臭氧层无危害的环保制冷
,:汪 筝 等 水冷变压器的余热再利用 ,,,
,,,;剂但 制冷效率和传统蒸汽压缩式制冷包 括吸收 时顶 层 油 温 约 为 运 行 负 载 为 ,, ,,,, ,,,,;。 , 时顶 层 油 温 约 为 运 行 负 载 为 式制冷都有 很 大 的 差 距由于该产品尚 未 量 产,, ,,,, ,,, ,。 ,。时顶层油 温 约 为 按 上 述 推 算夏 季 平 均 所以应用范围受到很大限制 ,, ,
,;负载率为时顶层油温约为平均负载 ,,〃,,,,,平均负载率与出水水温 , ,;率为时顶 层 油 温 约 为 冬 季 平 均 负 ,,〃,,,, ,
,。 载为顶 层 油 温 约 为 由 于 缺 少 变 ,,〃,,,,, ,,,变压器运行时按电网 运行模式负 荷通常在
,,,压器油温曲线所 以 按 油 温 温 升 室 内 环 境 温 左 右此 时 的 出 水 水 温 低 于 由 于 热 量 , , ,,,,,?
,,度计算估 算 冬 季 平 均 油 温 在 左 右冷 却 水 ,,? ,品位较低所 以也 是 多年来 余 热利用没能开展起
;的 出 水 水 温 约 为 夏 季 平 均 油 温 预 估 在 ,,?。性来的主要原因之一通过收集上海地区具有代表
,。冷却水的出水水温约为 ,,?,,? 的古北变电站年变压器全年 运行 ,,,,,, ,,,,数据
:,按 负载率划分得出夏季日平均负荷 率 ? 变压器余热采暖应用实例 , ,,最高是 月 日至 月 日总 计 天平 均, ,, , ,, ,,
东京电力公司,〃, ;,负载率为 冬季日平均负载率 最 高 是 ,,〃,,?
日本东京电力公司 的 东 新 宿 地 下 变 ,,,,, ,,月日至月日月 日至 日总 计 ,,,,,,, , ,, ,,
,,,电站年月投 入运行地 上 为 东 层建筑,, ,,,,,,天最 低 负 载 率 为 最 高 负 载 率 为 ,,〃,,,
,京电力公司的西支店和新 宿 支 社 地 下 层 为 变 , ;,平 均 负 载 率 为 春 秋 季 总 计 ,,〃,,,,,〃,,,?
,,,,电站主变为气体 ,,,,,,,,,,,, ,,,,,, ,。天平均负载率为,,,,,〃,,,
。。绝缘主变冷却塔位于整个建筑物的屋面 :由此得出变压器的日平均值最 低 负 载 率 为
,东新宿地下 变 电 站 的 特 点 之 一 是 利 用 变 电 ,;最 高 负 载 率 为 负 载 率 小 于,,〃,,,,,〃,,,
,,。 站产生的热量供 该建筑室内取暖 以 节约能 源,; 数 为 天数 为 天负 载率 天,,, ,,,,, ,,, ,,, ,
,年投运的东内 幸町变电站也 采用了同样技 ,,,术;;天负载率 天数为 天负 载率 ,,,,,,, ,, ,,, ,
。 ,;。的节能方 式需 要 指 出 的 是利 用 变 电 站 排 出 的热天数为天负载率大于天数为天,,,,,,,,,
,量用于地 面 建 筑物暖气设备方面 由 于 效 果 。古北变电站年负荷曲线见如图,,,,, ,,,,, ,。不太理想现已放弃了这一方案
天津电力公司,〃,
,, 国内对变压器余热的利用 虽 没有投运实例
。 :但也有论文涉及例如年沈阳建筑工程学 ,,,, 报《》,某变变压器余 热利 用 的 分 析 与 探 讨 一 文以 天 津
,,电站为例台变压器每 台空载损 耗为,,, ,,, ,
,变 电所内值班室及辅助房间所需 采暖负,〃,,,
。 荷 为 用变压器循环油加热空 ,,,〃,,,气对所图 古北变电站 年 负荷曲线, ,,,,, ,,,, 。 交换 器 的 需 采暖的房间进行热风采暖按 进 入 热 ,变压器负荷率与水温的数 据 没 能 收 集 到 由 ,油 温 为 计 算需 要 散 热 面 积 为,,? ,变压器制造厂 提 供 的 变 压 器 负 荷 与 油 温 升 曲 线 , ,:台可 将 回 风 混 合 强 油 循 环 风 冷 却 器 ,, , , 。 可以大致估算出水水温图 为变压器制造厂提, :,。的新风加热到完全满足采暖需求 ,,,,,? 。供的变压器油温升曲线
挖潜增效的节能分析 ,
按上海地区有代表性的变压器运行负荷及变
,压 器 油 温 曲 线 推 算夏 季 变 压 器 的 运 行 负 载 约 ,;冷却水的出水水温约 冬 季 平 均 运 行 ,,,,,?
,,负载为冷 却 水 的 出 水 水 温 约 为 由 于 ,,,,,?
,,变压器的余热品质不高如 果直接应用需 要加装 图 运行负荷与油顶层温升曲线 ,
。:,辅助电加热设备例如用 于夏季空调此 时变压 ,由图可以看出变压器满载运行,,,, ,,,
,:汪 筝 等 水冷变压器的余热再利用 ,,,
,,,器冷却水的出口水温为 经 过水 水交换器 冷却系统稍加改造用 于民用建筑采暖空调 既 节 ,,?,
,,,。水温约降在左右需将水温加热至 约了一次投资费用 也节约了运行费用 ,?,,?,,?
,。才能用于吸附式制冷机组的热源 ::、,,? 吸附 式 制 冷 机 组 的 优 势 对 废 热低 品 位 ,
,冬季采暖此时变压器冷 却 水 的 出 口 水 温 为 ,。 热源的利用采 用对臭氧层无危害的环保制冷剂,,经过水水交换器 水温约降 在 左 ,,?,,?,,? :吸附式制冷机 组 的 劣 势制冷效率和传统蒸汽压
,,。 ,,右需 将 水 温 加 热 至 才 能 用 于 采 暖缩式制冷包 括吸收式制冷还存在较大的差距 而 ,,? ,,?
,且吸附式制冷 机 组 的 制 冷 量 包括能源的可循环 ,,如此直接应用无 疑增加以后的运行费用但 对变
。,,压器本身不需要做任何改动 利用量还很小产 品也尚未量产其 利用范围受到
。,很大的限制 还有一个方 法需 在 订 货 时 向 变 压 器 制 造 厂
,。 :提出要求提高变压器冷 却 水的 出 水 水 温即 在 参考文献
,变压器冷却水 出 口 设 置 温 度 控 制 阀 当 水 温 小 于 ,, 刘亚芳 集各种先进技术于一身的 东京宿地下 变电 ,〃,,,,,
,,,:::,〃华北电力技术 ,,,,,,,,,,〃,,, 时返回 变压器的油水换热器继续加温当,,?, 所,, 瑞木琳 变压器余热利用的分析与探讨,,沈阳建筑工程学 院,〃,〃,,水温大于等 于 时送至冷却水系统 提 高 变,,? ,::: ,,,,,,,,,,,,〃, 学报,,压器余热的品质用 于采暖和空调制冷同 时也省 ,, 徐光启 内 燃机余热利用及其热交换系统 ,,农 业 机 械 学 ,〃,〃,去了今后的运 行 费 用只 是 对 变 压 器 水 冷 却 系 统 ,::: ,,,,,,,,,〃, 报。,, 郑晓娟 螺 杆式 冷 水 :热 泵 :机组废热回收开发应用 ,,制 增加了水温控制装置 ,〃,〃
,,,::: ,,,,,,,,,,,〃, 冷结论 ,, 杨琦 循环冷却水系统 中 的余热利用探讨 ,,给 水 排 水,, ,〃,〃
,:::,,,,,,,,,,,〃, :。 变 压 器 损 耗 是 一 种 潜 力 很 大 的 余 热应 ,:收稿日期 ,,,,,,,, ,,,。该充分利用推进节能减排工作 :::,,, 汪 筝 高 级 工 程 师 从 事 变 电 站 通 作者简介女,,,,,
。 :::风设计责 任编辑 杜 建军 :,无论变压器 余热是直接利用 还 是变压器,
檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼
::上接第页,,,
;域做好 防尘和防油污 ;染 措 施准 备 好 托 油 、、、盘去油 粉酒 精抹 布
。 止 油 渗 漏 物 品 等 防 变 压 器 附 件 ,,,,,,
,内绝缘油量较大托 油
,盘 需 要 大 容 积见 。图, 图 使用托油盘, :托 油 盘 的 构 造 ,,。托油盘提高了防油污染效果 托 油 盘 尺 寸 长 为
,,宽为 高 为, ,,〃, , 结语 ,
,采 用 薄 钢 板 焊 ,,,,通过沪西变电站变压器安装过程中 ,,,,,, 接而成 ,;的环境控制措施提 高了工作效率和施工质量 通 :使 用 托 油 盘 的 ,,过现场实践和 完 善总结出了高效的安装环境控 优点 与 常 规 铝 制 托 ,,制措施为 今后大型变压器的现场安装积 累了宝 ,油盘比较不 锈钢材质 。贵的经验 、。 更耐久坚 固施工期 :收稿日期 ,,,,,,,, ,, 前期 加 工 的 托 油 盘 高 :: :,,,,作者简 介 高 亮 男 助 理 工 程 师 本 科 从 事 电 ,,,,,,度偏低无 法满足现场 图 变压器套管瓷瓶清洁 , 。气设备安装工作
:::。 ,实际需要经 过 油 量 计 算 及 改 进加 工 了 大 体 积 责 任编辑杜 建军
范文三:船用变压器水冷散热器设计
船用变压器水冷散热器设计
陈 恩, 黄腊根, 王 坤, 孙之虎, 丁东旭, 侯春枝
(合肥通用机械研究院 压缩机技术国家重点实验室,安徽 合肥 230031)
摘要:以船用750kVA变压器水冷散热器为研究对象,结合海洋环境条件要求提出了散热器结构方
式和技术指标,进行了热力仿真分析,论证了散热器的设计方案。
关键词:水冷; 散热器; 船用变压器 DOI:
10.3969/J.ISSN.2095-3429.2014.02.015
中图分类号:TB657.5 文献标识码:B 文章编号:2095-3429(2014)02-0062-03
Design of water-cooling radiator for marine transformer
CHEN En, HUANG La-gen, WANG Kun, SUN Zhi-hu, DING Dong-xu, HOU Chun-zhi
(State Key Laboratory for Compressor Technology ,Hefei General Machinery Research Institute,Hefei 230031,China) Abstrac:t The water-cooling radiator of 750kVA marine transformer as the object of study,proposed r adiator struc-
ture and specifications combined with marine environmental conditions,thermal simulatio n analysis and demonstrated the
design。
Key words: water-cooling; radiator; marine trans former
油冷却和接触强制冷却三种。 0 引言
自然冷却或风扇冷却:适用于小型变压器,有的安 在海洋环境条件下,为满足大功率750kVA变压装有散热片,散热片紧贴变压器散热面,该冷却方式的 器 的散热要求,需要设计一型的高效防腐防漏水冷散安装环境通风条件较好,可向环境自由释放热量。 热 器。该水冷散热器是对变压器进行冷却,保障变压器
浸油冷却:适用于中大型变压器,变压器油箱作为 在 正常温度范围内工作。 铁芯、绕组和介质液体的容器,变压器的发热通过介质 根据变压器散热量,设计的12kW水冷散热器共液体-油带走,浸油的冷却根据需求不同又分为自然冷 12 个分别安装于变压器铁芯侧面,本文选取其中一个却、风冷盘管冷却和水冷却器冷却 。散 热量为1kW的水冷散热器作为设计对象,散热器接触强制冷却:适用于微型电子设备(如集成电子 接触 散热面积为600mm×300mm,冷却水流量
元件)或不能向环境自由释放热量的场所,冷却介质一 30.33m/h,进 口温度40? ,液冷却介质为淡水。 般为淡水、油或绝缘液体,铜质容器紧贴发热设备,热
量通过容器内的循环流动的冷却介质带走。 1 散热器的结构设计 根据使用环境要求,本文所要设计的散热器为接 变压器冷却方式主要有自然冷却或强迫风冷、浸 触冷却式散热器。接触式散热器主要包括盘管式 、盘管
作者简介: 陈 恩:1978-:,男,福建福清人,本科,高级工程师,从事特种冷却系统、电子设备冷却装置研发工作。
No.2/2014 总第156期 第3565 卷
空 调 技 术
嵌入平板式、整体平板式等型式。 设计采用整体平板式散热器。
盘管式散热器(如图1所示)。具有结构简单,加工
方便,成本低的优点,但存在接触面小,散热效率低的 2 散热器的材料、工艺设计和使用寿命分析 缺点。 2.1 材质选择 盘管嵌入平板式散热器(如图2所示)具有接触面
由于变压器的散热需要通过热传导进行,根据传 大、加工简单的优点,缺点是盘管与平板存在接触热
热原理,热传导的导热效果由传热面积、导热材料的导 阻,对换热效果有一定的影响,产品的一致性较难保证。
热系数和温差决定。其中导热材料的选取对传热效果 整体平板式散热器(如图3所示)具有接触面大,换
影响很大。换热材质一般有铜、铝、钛等金属材料,铜的 热效率最高、成型效果好的优点,缺点是有接头或焊
导热系数最大(400W(/ m?K),防腐能力强,铝的导热导 缝、成本较高。
热系数次之(237W(/ m?K),防腐能力较差,钛的导热系
数最小(15W(/ m?K),防腐能力最强。为兼顾换热性能
和海洋环境的防腐防漏要求,设计选择紫铜作为换热
材料。
2.2 焊接工艺
整体式换热板外接管路和流道布置需要焊接,焊
接方式为承插锡焊接,焊条为低银焊条,银焊条溶化后
通过毛细作用渗入管路与管孔的缝隙内,焊接效果好。 焊
图1 盘管式散热条和该焊接方式与铜管相比,强度、防腐能力和泄露 都器 不会下降,同时通过密性和水压试验,能消除虚焊、 漏焊
的隐患。
2.3 使用寿命分析
冷却介质的成分和洁净度对管路和散热器的腐蚀
有很大影响。由于变压器散热器的冷却介质为洁净水,
根据资料数据和管内水流速分析计算,铜管的腐蚀每
[1]年约为0.005mm/a,30年腐蚀为0.15mm,在换热器和
连 接管的最薄处为2mm,连接弯头最薄为0.4mm,因图2 盘管嵌入平板式散热此, 该散热器从选材和设计上能够满足全寿命要求。 器
由于冷却介质为淡水并经过150μm过滤器过滤,
换热管道的结垢大大减弱,这样能有效保证全寿命期
内的换热效果。
3 散热器的技术参数
根据散热器结构和变压器布置要求,设计1kW水
冷散热器如图4、图5所示。
图3 整体平板式散热器
从以上三种结构方式分析,盘管式散热器散热效
率低,无法满足变压器散热要求。嵌入式散热器换热方
式相对于整体换热而言,多一次接触热阻,该热阻受接
触面贴合度影响很大,影响散热效果,同时,胀管后换
热板易变形,影响变压器与换热板之间的导热。整体换
热板换热通畅,热阻相对小的多,产品成型度好 。因此图4 1kW水冷散热器外形图
No.2/2014 总第156期 第3566 卷
空 调 技 术
[2~4] 荷为:
Q=α(t- t)F (1) 1fw
式中 Q—对流换热功率,W; 1
2α —换热系数,W(/ m?K);
t—流体平均温度,K; f
t—壁面平均温度,K; w
2F —对流换热面积,m。
图5 1kW水冷散热器剖面计算出散热器总换热负荷为:1009W,即冷却水需 图 要从散热器中至少吸收1009W的热量。 由此根据物
质吸热量计算公式: 设计的1kW水冷散热器主要技术参数见表
1。 (2) Q=CmΔt P1 Q —物质吸热量,J ;式中 表1 1kW水冷散热器主要技术参数 序号 项目 单位 参数 C—物质的比热容,J(/ kg??); P
1 散热量 kW 1 m —吸热物质的质量,k g;
2 散热面长度 mm 600 Δt—物质吸热过程初末状态的温差,K。 1
3 散热面宽度 mm 300 计算出冷却水出入口温差为2.6K。
4 散热器厚度 mm 15 冷却水与散热器之间的换热方式为强制对流换热,
325 冷却液流量 m/h 0.33 查得水的强制对流换热系数为:1000~15000W(/ m?K),
2 此处考虑冗余设计,取最小值1000W(/ m?K)。 6 冷却液进口压力 MPa 0.15,0.40
根据对流换热公式: 150 7 过滤精度 μm
(3) Q=αmΔt 8 冷却液介质 淡水 2
式中 Δt—固体与流体之间的温差,K。 2 9 进、出口接口型式 螺纹连接 2计算出所需要的散热器的换热面积为0.021m,通 进、出口接口尺寸 10 SAE 3/8″ 过设计散热器尺寸得知本模型中冷却水与散热器实际 散热器材质 TP2 11 2换热面积为0.18,m因此在理想边界条件下,设计的散 12 干重 kg 18.3 热器满足热负荷设计要求。
4.3 散热器仿真分析
4 散热器热力计算和仿真分析 为了验证计算结果,对散热器的模型进行热力仿
真分析,如图6所示。 4.1 计算模型的边界条件
外部条件:散热器与变压器单面接触,变压器外表
温度90?,变压器对散热器的热流为1000W,周围环
境 为空气,设定空气自然对流传热系数为10W(/
2m?K)。 冷 却 水 入 口 条 件 :40? , 冷 却 水 流 量
333kg/h
(0.0925kg/s),水的比热容为4182 J(/ kg??)
设 计 条 件 : 水 冷 散 热 器 为 300mm ×600mm ×
13.6mm的矩形长方体,体内分布10个水流通道,水
流 通道直径为9.52mm,长度600mm。由于散热器存
在四 个与环境接触的狭小侧面,对于本散热器,四个侧图6 散热器FLUENT软件热力仿真分面对 散热影响不大,可忽略不计。 析图
4.2 散热器热力计算 从上图可以看出,通过FLUENT软件仿真分析在
散热器出口冷却水的温度为42.72?,与上节中 的理论假设散热器与空气接触的壁面和空气的温差为 :下转第 56 页: 5?,则根据对流换热计算公式,此散热器壁面的 热负
No.2/2014 总第156期 第3567 卷
空 调 技 术
表2 优化后测点模拟与实验对 比 位置 2.6,6, 12.8,6, 13,6,1 2.6,6,0. 82.8,6,0. 83,6,0. 8
模拟结果 27.4 27.4 27.5 27.4 27.5 27.4
实验结果 26.85 26.85 26.85 26.85 26.85 26.85
图7 导流隔板图
图图9 加导流隔板后截面温度取样模拟加导流隔板后温度模拟图 8 图
析及实际测量,环境间的温度场均匀性得到改善,满足 参考文献:
[1] 陈谋义.气候环境试验箱(室)温度均匀性问题及其改进[J].环境技术, 实验室使用要求。
2001,(5):27~29. (3)在空气处理机组出风口设置导流隔板后,通过 [2] 张搏.基于fluent软件的夏季车内温度影响研究报告[J].汽车实用技术, 模拟验证温度场均匀性满足要求。经过以上优化过程 2013,(11):14~16. 可知,在蒸汽供热实验室通过改变送风风腔流道及在 [3] 许文忠.过热蒸汽相变换热转变点温度求解方法的研究[J].工程热物 理学
送分风腔内设置扰流件的方式,使送风自行产生混流, 报,2008,29(4):634~636.
可以达到环境间温度均匀的目的。 收稿日期:2014-03-27
修回日期:2014-04-09
:上接第 67 页:
参考文献: 计算冷却水出口温度为42.6?基本吻合,验证计算正
[1] 李爱阳,曲慧(循环冷却水系统中铜管换热设备腐蚀的防止[J](吉 确性,进一步表明该散热器可以满足变压器的使用
林化工学院学报,2002,19(1):26~28. 要求。 [2] 赵培聪,袁广超,陈恩,等.半导体制冷片对电子元件降温效果的试验
研究[J].流体机械,2012,40(3): 71~73.5 结语 [3] 叶翔,黄素逸,张卫星,等.新型变压器用片式散热器的对比研究
[J](能源技术 ,2006,9(3):65~68. 变压器水冷散热器不仅在结构和热设计上采用 [4] 贾子瑜,王秀莲(SF6变压器用片式散热器散热能力实验[J](变压 了优化设计,而且还采用了可靠的工艺和防腐材料, 器,1998,35(3):34~36. 良好的散热能力保证变压器工作温度,提高变压器的 收稿日期:2014-03-31 可靠性。 修回日期:2014-04-11
No.2/2014 总第156期 第3556 卷
范文四:油浸自冷变压器的水冷喷淋降温.doc
油浸自冷变压器的水冷喷淋降温
【摘 要】油浸自冷变压器夏季负荷高,变压器的散热能力受制于变压器运行的环境温度,在户响变压器的接带负荷能力,外阳光直射下,散热能力较差,变压器在梦负荷期间上层油温和绕组温度长期维持高位,影采取散热片水喷淋方法可有效降低变压器的油温,提高变压器的运行能力。
【关键词】油浸自冷 高温 水冷
油浸自冷变压器根据国家标准和出厂要求,运行中的变压器上层油温不得超过85度,否则将缩短变压器的使用寿命,严重时伤害变压器的绝缘,造成事故。,油浸自冷变压器的散热原理是变压器油利用上下温差使变压器油在变压器内部与散热片间循环,变压器中的热量通过油循环在散热片中将热量散发到外界,如果外部环境温度偏高,散热效果就差,油温将不下来,内部的热量凝聚在变压器中,将损坏变压器的绝缘,缩短使用寿命。
夏季负荷高,变压器的散热能力受制于变压器运行的环境温度,在户外阳光直射下,散热能力较差,变压器在梦负荷期间上层油温和绕组温度长期维持高位,而夏季正是用电高峰期,变压器的负载很重,如果散热不佳,绕组温度和油温将超过85度,这样就不得不通过限制负荷的办法来解决温度过高的问题。
我们在某变电站进行了现场调查。
某110kV变电站有两台50MVA的主变压器,夏季负荷最高达89MVA,每台主变负荷率超过80%,2012年超过70度的时间为680多小时,超过80度的时间有500多小时,夏季高峰期不得不限负荷,造成周边用户的投诉,反应强烈。
为此,采取了加装风扇的方案帮助变压器降温,虽然起到一定的效果,但作用非常有限。为此我们重新想办法,在现场调查环境温度对变压器散热的影响。
当地变压器夏季长期运行的环境温度白天达45到50度,日照时间长,外界温度高。对比夏季和冬季的负荷与油温也发现,冬季同样负荷下,变压器油温不超过65度,证明外界环境的温度大大影响了变压器的散热。那么要让变压器温度保持在70度以下,一就是减少负荷,二就是降低环境温度。前面也说了,用风扇降温的效果不理想,降低环境温度还要另寻方法,如此发现给散热片浇水是最好最直接的降温散热方法了。
在这个站,变压器户外设置,场地较为空旷,我们为此设计了水管接到变压器散热片周围,在散热片上方每组使用一个雾状喷头,通过计算喷头的水雾高度和调整喷水的方向,是形成雾气的水直接喷向散热片,水流经过散热片后,带走散热片大部分热量,从而帮组变压器降温,起到了良好的降温效果。
采取加装水喷淋装置后,经过夏季的观察使用,2013年最高负荷单台主变达45MVA ,环境温度夏季最高56度,而变压器上层油温保持在65度以内,今夏没有出现过拉闸限电,大大提高了变压器接带负荷的运行能力,同时,良好的降温效果也免除了无人值守变电站的运行能力,减少了运维
人员现场值守的时间,大大节省了人力资,效果非常理想。同时我们针对水喷淋装置的开关控制问题进行了研发,给装置加装水泵,用定时开关进行控制,在温度较高时自动开启,而气温降低后能自动关闭水泵,提高了装置的自动化应用能力。
范文五:运行中强迫油循环变压器水冷改风冷
运行中强迫油循环变压器水冷改风冷
?
3曼3
变磷彳f舂环,水硷,风金
运行中强迫油循环变压器水冷改风冷
一
,问厦的提出
我单位强迫油循环变压器配册的YSB型水
冷却器,安全运行的可靠性比较低,运行费用
比较高.存在的问题有:
1.水争却器铜管渗漏
水冷却器铜管内通有冷却水,管外为热油
循环.如果水冷却器制造一一艺不趋,冷却管材
质差,在运行中就可能产生自然开裂.此外,
水对冷却器铜管的腐蚀,产生脱锌穿孔,也会
直接危及变压器的安全运行.虽然水冷却器在
运行中油捱高于水压0.O5,O.osMPa,但一旦
出现冷却器铜管渗漏,水仍然会进入变压器
内.这是因为油在冷却器内流动呈湍流状态,
油路曲折,高速流动的变压器油一方面要向压
力低的水管中挤动,另一方面在局部瞬间也会
出现水压接近油压或高于油压的现象,把水带
入宁由中.对此目前尚缺乏自动在线检测手段,
运行人员也不能及时发现,最终有可能造成变
压器绝缘损坏事故.侧如本厂5号主变(SSP-
240000/220)1985年11月初投运,1988年9月
中旬在运行中就出现了水冷却器铜管渗漏,主
变大量跑油,冷却水进入主变内,使绝缘严重
受潮,以致匝间短路,气体保护动作跳闸.c相
高压绕组烧损14饼,从主变内放出冷却水约75O
kg.对配用的5台YSB,3OO型水冷却器磅压查
出3台渗漏,其中1号水冷却器就有8根铜管
严重断裂.修复工期达35天,造成了严重的经
济损失和社会影响.
2.啦冷却器维扩工作量大
(1)为尽可能防止因水冷却器铜管渗漏
引起的变压器绝缘损坏事故,本厂规定了运行
人员每班均要定时检查冷却器的油,水压力表
及压差继电器的指示是否正常并放水检查水
中是否有油花,冈此增丁运行员的__『:作罱.
扬玉彪(徐州发电厂)77???_?._.-?_一
(2)因冷却水水质较差,有泥沙,杂革
等带入,易造成冷却器铜管堵塞.这不但影响
冷却效果,而且检修时清理的工作量大,清理
后还需进行检漏试验.本厂几乎每次均能查出
少量铜管渗漏,处理方法就是将渗漏的铜管闷
死.当数量超过2O%时,就需更换冷却器芯
子.
(3)冷却器要控制油压高于水压,其配
用的油泵扬程高,鞘耗功率太.
为此,徐州发电r自1990年起结合机组太
修,计划将台220kV主变的水冷却器改为风
冷却器,目前已改造完成了5台,1993年将全
部改造完毕.
二,风冷却器安装数量的选择
众所周知,变压器在运行中产生的损耗将
在变压器内转化为热.必须配置相应容量的冷
却器把热量带走,以保证变压器在额定温升下
的正常运行.风冷却器的配置容量一般略大于
变压器75?时的总损耗,并考虑备用.其安装
数量N为
N=+1(备用)?
式中1.15一考虑85?时总损耗的裕度和负分
接时损耗增大等因素的系数’
一
变压器的空载损耗,kW;
PK—变压器75?时负载损耗,kW,
PFP—被选风冷却器单台额定冷却容量,
kW.
由于本厂主变容量为15和24万kVA,故选
用单台冷却容量太的风冷却器.这是因为大容
量的冷却器在结构上为单网路允许较大流量
的油通过,油阻力小;冷却管内装有扰流丝,使
{f『『ff}c状态紊汽他,强化丁传热能力此外,还
一
31—
可以减少冷却器的配置台数,相应减轻改造安
装和检修维护的工作量.根据国内大容量冷却
器的制造和运行情况,本厂选用了沈阳变压器
配件四厂生产的YF一18O型风冷却器,其主要
技术参数如表1所示.
例如6号主变,空载损耗253kW,75?
时的负载损耗704.5kW,用式(1)计算风冷
却器的安装台数t
N:+l:7.12
l80.
实际选择8~YF--lS072J风冷却器.
裹1YF一1B0望风冷却叠主翼技术参鼓
额定砖却容量I18okW
平均油温升l4oK
循环油流量ll35m0/h
油泵拓翟ITmHaO
油泵电机功率l4kw
油泵转数I1450r/mitl
风扇电机功率lI.5×2kW
凤扇转教』960r/min
油阻力忙.BmH20
噪声I76dB(A)/zm
总重J..kg
三,风冷却器安装注意事项
1.减小冷却系统阻力
为使整个冷却系统处在良好的运行状态,
变压器油泵扬程必须与冷却系统阻力相匹配.
为了防止负压的产生,冷却系统阻力要小于变
压器储油柜最低油面的高度.这一点要引起充
分注意,否则不但会使变压器内产生气体,而
且还会使变压器油泵产生气蚀现象.这种气蚀
作用将严重地腐蚀油泵叶轮,蜗壳等部位,不
仅会降低油泵的使用寿命,产生噪声,更重要
的是被腐蚀下来的金属粉末,特别是金属微粒
随着油流打入变压器本体中去对变压器的安
全运行构成严重威胁.为此,减小冷却系统阻
力极为重要.
冷却系统阻力由变压器,冷却器和联接管
道的阻力组成.变压器和冷却器的阻力,一般
可以从设计资料或产品样本中查得,所以现场
改造时只需考虑联管阻力.联管阻力?h包括
沿程阻力和局部阻力,其式为
Zh=?导等詈(2)
式中L一联管长度,mr
d--联管内径,m,
一
3 验,充入氮气,压力升至0.3MPa,保持30min,
压力不应降低o
3.联管清理
联接管道一定要认真清理,决不可疏忽.
其清理手段可以用白布擦,压缩空气吹.对需
要焊接的部位,焊接时先用氩弧焊打底.管路
系统联好后,首先关闭主变本体进出口阀门,
而后充入变压器油,串按压力式滤油机进行循
环清洗,同时要及时更换滤油缗.当油的耐压
值在45kV/cm以上时,则清理台格.
4.调试运行
风冷却器在调试运行过程中要注意检查变
压器油泵及风扇电机,起动应灵活,旋转方向与
标示方向一致,轴承及机壳表面无过热现象.
油流继电器指针应在油流位置,如果指针不在
油流位置或摆动较大,应检查油流继电器的挡
板被冲动的方向是否和油流方向一致,阀门是
否打开,油管路是否通畅.整组冷却器运转应
正常,无明显振动和噪声.变压器气体继电器
内应无大量的气体积聚,或虽有少许,经排出
后不应再出现.
四,改造后的效果
1.安全性好
水冷却器改为风冷却器,解决了水冷却器
因铜管渗漏不能及时发现而导致变压器绝缘损
坏的严重事故,提高了变压器安全运行的可靠
性.
2.冷却效果好
风冷却器是利用空气作为冷却介质对变压
器油进行热交换,介质强度即环境温度随季节
变化较大.当环境温度升高时,主变上层油的
温升随之升高反之亦然.表2列出了5,8
号主变(SSP--240000/220)在不同季节里,
在基本满负荷运行的条件下采用风冷及水冷,
主变上层旬平均油温的变化.
从表2可以看出,在夏季,主变采用风
冷,其上层油温与水冷基本相同.在其它季节
里,风冷却器的运行台数比按照主变75?时的
总损耗所配置的台数少1,3台,主变上层油
温仍低于水冷.
寰2采用风冷却嚣殛水冷却嚣主銮上腰旬平均油噩
台号1B时ll0I2时l?时6时}18时}D时I方式数
瓤瓣雅35494I43’342
水冷I4
199I卑
l9月
384244454645巾暂
479059515l5l
l992年5333537373B383T
J月82630323233323l
上旬739S39536373736
8384142434’4343
1992年528S233343535349
3胄82B303l34343433
风冷.4上旬73S3T4941424342
水肆l48434T4848496O50
拄1.5号主变安装9台’6,7号主熏安装8茸YF—
I80型风冷却器,
2.8号主变安装5台ySB一300型水冷却器,
3.1991年1O胃中旬6号主变术冷馥风狰.
3.运行费用低
(1)风冷却器每台配用1.5kW风扇2
台,4kW潜油泵1台,年平均5台风冷却器运
行.水冷却器每台配用13kW潜油泵1台,每
小时用水30t,常年4台运行,每组水冷却器
公用1台11kW的冷却水泵.年运行按75ooh
计算,主变采用风冷却器,每年节电21万kWh,
节r水9O万t
(2)风冷却器检修维护T佧黾小,维修
费用低.
五,结柬语
在高压电阿中,有相当数量的强迫油循环
变压器配用YSB型水冷却器.因水冷却器锕管
渗漏引起变压器绝缘损坏事故时有发生,我们
认为把制造质量较差的水冷却器改为风冷却器
可提高变压器安全运行的可靠性,并能收到良
好的冷却效果,减少运行检修,维护的工作
龟,降低运行费用
近年来,有的水冷却器制造厂家推出新型
双胀口水冷却器,质量上有了进一步提高,但
其改造费用与风冷却器差不多为根除冷却水
进入变压器内,根据我们自己的经验认为还是
以改为风冷却器为宜.
环蕾树瞎浇注变压量技术,
工艺装备,材料变流会在沈阳召开
为更好地学习国外先进技术,提高我国干
:式变压器的技术水平,沈阳变压器研究所最近
在沈阳召开了环氧柑脂浇注变压器技术,工艺
装备,材料交流会.机电部一装司领导和来自
德国香港等国家和地区,以及全国各地几十
个变压器厂的6O多名代表参加了会议.
会议期间,GerhardForstner.Hedrlch,
Stollberg,CibGeigy(H0ngk0ng),香港协
励行等公司的专家分别就树脂浇注变压器技
术,真空浇注设备和工艺,环氧树脂材料,绕
线机等方面的问题作了专题技术报告.
会上,国内外树脂浇注变压器的专家广泛
深入地交流了设计和制造的经验.许多国内代
表认为,这是一次高水平的国际性的技术交流
会,及时解决了各厂在树脂浇注变压器制造中
的很多实际问题,对提高国产树脂绕注变压器
的性能和质量很有帮助.
一
33—
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