[发明专利]变压器冷却控制方法及应用其的变压器冷却系统

说明书

本发明涉及一种用于对变压器的冷却过程进行控制的变压器冷却控制方法，为：根据表征变压器内绝缘油温度的参数——油温的变化情况和基于变压器的发热过程和散热过程而表征变压器内部温度变化情况的参数——热状态的变化情况，来控制调整对绝缘油进行散热的冷却风机的转速和驱动绝缘油流动的潜油泵的转速。一种应用上述变压器冷却控制方法的变压器冷却系统包括温度传感器、电流互感器、控制器、工作电源、冷却风机、潜油泵和通讯接口。本发明利用油温和热状态作为判据来控制调整冷却风机和潜油泵的转速，能够实现更为精细的控制，适应宽范围温度变化，实现对变压器冷却过程的主动柔性控制，提高变压器运行的可靠性。

技术领域

本发明属于电力工业控制技术领域，具体涉及一种用于对变压器的冷却过程进行控制的方法，以及实现该方法的变压器冷却系统。

背景技术

随着电力工业的发展，电网容量不断增大，作为电网输送电力的核心设备变压器的容量也随之不断增大，各种仿真等先进设计工具软件的引入，综合运输重量、体积及外形尺寸等多种因素的约束，大容量变压器逐渐逼近了工业制造的极限，任何制造过程中的瑕疵以及运行方式的不当都会影响其运行的可靠性。

变压器运行中，除了漏磁形成的发热损耗之外，还存在硅钢片磁滞损耗形成的铁损以及绕组直流电阻形成的铜损，这些损耗转换为热量散发出来，使油浸变压器绕组、铁芯和绝缘油(变压器油)温度上升。由于电力负荷的波动性，变压器运行中所带的负荷也随时都在发生变化，这将使变压器的损耗随之发生变化，从而造成变压器油温的波动变化；一年四季气候以及每天昼夜环境温度的变化，也会影响变压器油温的变化。变压器的温升影响它的带负荷能力，同时会加速绝缘材料的老化，影响它的使用寿命。为了保证变压器安全、稳定、经济、可靠的运行，要随时检测变压器的油温并由冷却控制装置控制冷却器组的运行，从而控制变压器油温的变化，使其油温维持在一个固定的范围内。

通常在变压器油箱内部设计了辅助散热用的油道和油路，在潜油泵的作用下绝缘油循环流动，这样就能够及时有效的将热量输送到变压器油箱外部的冷却器中，通过控制冷却器内冷却风机的启停，将热量经由冷却器散热到周围大气中。变压器内的发热和散热是动态平衡的过程，当发热和散热达到平衡后，温度才稳定在某一水平，在此过程中稳定是相对的，不稳定是绝对的。变压器的运行温度是一个变量，变压器各部分的发热和散热相对平衡后，会出现复杂的温度场，不同部位或不同时间的温度是不相同的。目前大型电力变压器的上述冷却控制主要采用传统的继电式控制方式。

由于中国地域的广阔性，有部分大容量变压器运行在高纬度的高寒区域。现有的变压器设计中更多的关注高温对绝缘材料性能的影响，而对于低温下运行的变压器则没有予以太多的关注，其散热冷却系统与在南方安装运行的变压器未进行差异化设计。如东北某电厂的500kV/400MVA主变在冬季的空载运行中未考虑低温对冷却系统运行方式的影响，导致油温过低，运行一段时间后C相发生严重故障，C相油箱低压侧出现开裂，变压器油溢出，变压器内部损坏，经返厂解体检查，发现变压器内部受潮，绝缘失效，高压绕组发生贯穿性短路故障。

在变压器油中，水分主要以溶解水、悬浮水、沉积水三种形态存在，变压器油在运行中不停地循环，变压器内的电场和温度场是不均匀的。水是极性分子，电场对水分有吸引作用，电场强度高的部位容易集积水分。变压器运行时间越长，高电场部位集积的水分越多。当局部绝缘上的水分集积到一定程度时，便可能在正常运行电压下引起绝缘事故。