地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統技術方案

一種地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統，包含：變壓器油箱循環導油管，其設置在地下變電站中，分別連接設置在地下變電站中的大型電力變壓器的油箱的出油端和進油端；熱管換熱器，其包含互相連接的蒸發段和冷凝段，所述的蒸發段設置在地下變電站中，所述的冷凝段設置在地面上。本發明專利技術利用熱管換熱器這一高性能傳熱元件，來實現將大型電力變壓器的熱量從地下傳送到地面，熱管換熱器中的冷卻介質無需外部動力源即可實現熱量的高效傳遞，工作可靠性高、系統運行維護簡單，特別適用于無人值守、要求高可靠性的地下高壓變電站，大型電力變壓器的油箱和循環導油管路等組件都處于常規大氣壓下工作，減小了滲漏隱患。

Cooling system of large power transformer in underground substation

Contains a large power transformer cooling system, an underground substation transformer tank: circular guide pipe, which is arranged in the underground substation, the oil outlet end and the oil inlet end are respectively connected with large power transformer in the substation in underground tank; heat pipe heat exchanger, comprising interconnected evaporation section and the condensation section the evaporation section, arranged on the underground substation, the condensing section is arranged on the ground. The invention uses the heat pipe heat exchanger this high performance heat transfer components, to achieve the large power transformer heat from underground transmission to the ground, high efficiency heat transfer tube heat exchanger cooling medium in the heat without external power source can work, high reliability, simple operation and maintenance, especially suitable for unattended and the requirement of the high reliability of underground high-voltage substation, large power transformer tank and the circulating oil conduit and other components are in the normal atmospheric pressure, reduce the leakage.

【技術實現步驟摘要】
地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統
本專利技術涉及大型電力變壓器領域，尤其涉及一種地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統。
技術介紹
隨著經濟的快速發展，人口的遷移，特大型中心城市人口密集、用電負荷高。為減少變電站用地和噪聲污染，越來越多的市區變電站建造為地下變電站，通常情況下，地下變電站中將變壓器本體放置在地面以下，散熱器放置在地表，以保證其散熱效率。如何合理地將變壓器本體的熱量傳輸到散熱器中已成為制約地下變壓器安全運行的重要因素。現有的變壓器冷卻方案有以下幾種：第一種方案采用常見的油油自然冷卻，即變壓器本體的熱油通過聯接管道通入到放置于地面的散熱器中，地表的散熱器將油冷卻后，通過聯接管道送回。這種方案的缺點是隨著地下至地表的高度落差增大，變壓器本體油箱及各附件承受油壓劇增，泄漏風險增大，更為主要的是這種結構容易造成變壓器本體熱點溫升過高，給絕緣帶來隱患。第二種方案在第一種方案的基礎上，采用強迫循環，即通過泵來輸送冷卻介質，可以是油水換熱、油油換熱等，即變壓器本體的高溫熱油在地下通過換熱將熱量傳遞給冷卻介質（水或油），吸收了變壓器熱量的冷卻介質再由泵輸送至地表散熱。這種方案能夠改善第一種方案的部分缺陷，但冷卻介質循環系統復雜，運行維護工作量大。第三種方案是在ABB等研究機構的所公布的專利中，將蒸發冷卻的熱管引入到變壓器本體的線圈中（CN103208356A、CN102804293A、CN102696081A），但此種方案目前只能用于電壓等級較低的干式變壓器中（35kV電壓等級），對于高電壓等級的變壓器（220KV及以上）則難以解決絕緣的問題。
技術實現思路
本專利技術提供一種地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統，無需外部動力源即可實現熱量的高效傳遞，工作可靠性高、系統運行維護簡單，同時減小了滲漏隱患。為了達到上述目的，本專利技術提供一種地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統，包含：變壓器油箱循環導油管，其設置在地下變電站中，分別連接設置在地下變電站中的大型電力變壓器的油箱的出油端和進油端；熱管換熱器，其連接變壓器油箱循環導油管，該熱管換熱器包含互相連接的蒸發段和冷凝段，所述的蒸發段設置在地下變電站中，所述的冷凝段設置在地面上。所述的變壓器油箱循環導油管包含上部出油管和下部回油管，該上部出油管的一端連接大型電力變壓器油箱的出油端，另一端連接熱管換熱器的蒸發段，該下部回油管的一端連接大型電力變壓器油箱的進油端，另一端連接熱管換熱器的蒸發段，蒸發段、上部出油管、下部回油管和變壓器油箱形成完整的循環油路。所述的熱管換熱器采用一體式熱管換熱器，該一體式熱管換熱器包含通過絕熱段連接的蒸發段和冷凝段。所述的絕熱段外部包裹絕熱材料。所述的熱管換熱器采用分體式熱管換熱器，該分體式熱管換熱器包含分別通過蒸汽匯集管和冷凝液匯集管連接的蒸發段和冷凝段。所述的蒸汽匯集管外部包裹絕熱材料。本專利技術利用熱管換熱器這一高性能傳熱元件，來實現將大型電力變壓器的熱量從地下傳送到地面，熱管換熱器中的冷卻介質無需外部動力源即可實現熱量的高效傳遞，工作可靠性高、系統運行維護簡單，特別適用于無人值守、要求高可靠性的地下高壓變電站，大型電力變壓器的油箱和循環導油管路等組件都處于常規大氣壓下工作，減小了滲漏隱患。附圖說明圖1是本專利技術的一個實施例的結構示意圖。圖2是本專利技術的另一個實施例的結構示意圖。具體實施方式以下根據圖1和圖2，具體說明本專利技術的較佳實施例。如圖1和圖2所示，本專利技術提供一種地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統，包含：變壓器油箱循環導油管2，其設置在地下變電站中，分別連接設置在地下變電站中的大型電力變壓器3的油箱的出油端和進油端；熱管換熱器1，其連接變壓器油箱循環導油管2，該熱管換熱器1包含互相連接的蒸發段101和冷凝段102，所述的蒸發段101設置在地下變電站中，所述的冷凝段102設置在地面上。所述的變壓器油箱循環導油管2包含上部出油管201和下部回油管202，該上部出油管201的一端連接大型電力變壓器油箱的出油端，另一端連接熱管換熱器1的蒸發段101，該下部回油管202的一端連接大型電力變壓器油箱的進油端，另一端連接熱管換熱器1的蒸發段101，蒸發段101、上部出油管201、下部回油管202和變壓器油箱形成完整的循環油路。設置在地下變電站中的大型電力變壓器1與常規變壓器一樣，油箱上部的上部出油管201將油箱頂部的熱油導出，油箱下部的下部回油管202將冷卻后的冷油導入大型電力變壓器，如此變壓器的絕緣油完成循環冷卻過程。由于變壓器油箱循環導油管2不需要設置在地面部分，因此在整個循環冷卻的過程中變壓器絕緣油處于正常壓力下，減小了滲漏隱患。大型電力變壓器2的頂部熱油將熱量傳遞給蒸發段101中的冷卻介質，冷卻介質蒸發，蒸汽從地下變電站上升至地面，蒸汽在地面的冷凝段102被冷卻后凝結，冷凝液依靠重力的作用回流至蒸發段101。熱管換熱器1是一種具有高導熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉的真空管殼內冷卻介質的蒸發與冷凝來傳遞熱量，具有極高的導熱性，良好的等溫性、可遠距離傳熱等一系列特性能。如圖1所示，當地下大型電力變壓器和熱管換熱器設置在地面部分的冷凝段之間的高度落差不大（小于等于10米）時，可以采用一體式熱管換熱器，該一體式熱管換熱器包含通過絕熱段103連接的蒸發段101和冷凝段102。絕熱段103外部包裹絕熱材料，起到絕熱保溫作用，使蒸汽可以順利的上升到冷凝段。大型電力變壓器2的頂部熱油將熱量傳遞給蒸發段101中的冷卻介質，冷卻介質蒸發，蒸汽從地下變電站上升至地面，蒸汽在地面的冷凝段102被冷卻后凝結，冷凝液依靠重力的作用回流至蒸發段101，無需泵等額外動力裝置。如圖2所示，當地下大型電力變壓器和熱管換熱器設置在地面部分的冷凝段之間的高度落差較大（大于10米）時，可以采用分體式熱管換熱器，該分體式熱管換熱器包含分別通過蒸汽匯集管104和冷凝液匯集管105連接的蒸發段101和冷凝段102，所述的蒸汽匯集管104外部包裹絕熱材料，起到絕熱保溫作用，以確保熱蒸汽能夠順利的通入到熱管換熱器冷凝段進行冷凝。大型電力變壓器2的頂部熱油將熱量傳遞給蒸發段101中的冷卻介質，冷卻介質蒸發，蒸汽通過蒸汽匯集管104從地下變電站上升至地面冷凝段102，蒸汽在地面的冷凝段102被冷卻后凝結，冷凝液依靠重力的作用經過冷凝液匯集管105回流至蒸發段101，無需泵等額外動力裝置。分體式熱管換熱器相比傳統熱管換熱器的最大不同在于，蒸發段與冷凝段相對獨立，從而實現遠程傳熱，便于現場靈活布置。針對地面部分的冷凝段的冷卻手段，除了采用空氣自然冷卻之外，可隨大型電力變壓器熱負荷的增加而采取進一步強化傳熱的手段，例如在夏季用電高峰期，可通過風機強吹熱管換熱器的冷凝段，或通過水噴淋熱管換熱器的冷凝段等方式來輔助散熱冷卻。本專利技術具有以下優點：1、利用熱管換熱器這一高性能傳熱元件，來實現將大型電力變壓器的熱量從地下傳送到地面，熱管換熱器中的冷卻介質無需外部動力源即可實現熱量的高效傳遞，工作可靠性高、系統運行維護簡單，特別適用于無人值守、要求高可靠性的地下高壓變電站；2、大型電力變壓器的油箱和循環導油管路等組件都處于常規大氣壓下工作，減小了滲漏隱患；3、本專利技術對于大型電力變壓器的本體無任何特殊要求，特別適用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統，其特征在于，包含：變壓器油箱循環導油管（2），其設置在地下變電站中，分別連接設置在地下變電站中的大型電力變壓器（3）的油箱的出油端和進油端；熱管換熱器（1），其連接變壓器油箱循環導油管（2），該熱管換熱器（1）包含互相連接的蒸發段（101）和冷凝段（102），所述的蒸發段（101）設置在地下變電站中，所述的冷凝段（102）設置在地面上。

【技術特征摘要】
1.一種地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統，其特征在于，包含：變壓器油箱循環導油管（2），其設置在地下變電站中，分別連接設置在地下變電站中的大型電力變壓器（3）的油箱的出油端和進油端；熱管換熱器（1），其連接變壓器油箱循環導油管（2），該熱管換熱器（1）包含互相連接的蒸發段（101）和冷凝段（102），所述的蒸發段（101）設置在地下變電站中，所述的冷凝段（102）設置在地面上。2.如權利要求1所述的地下變電站的大型電力變壓器冷卻系統，其特征在于，所述的變壓器油箱循環導油管（2）包含上部出油管（201）和下部回油管（202），該上部出油管（201）的一端連接大型電力變壓器油箱的出油端，另一端連接熱管換熱器（1）的蒸發段（101），該下部回油管（202）的一端連接大型電力變壓器油箱的進油端，另一端連接熱管換熱器（1）的蒸發段（101）中的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏本剛，姚周飛，黃華，王黎明，
申請(專利權)人：國網上海市電力公司，華東電力試驗研究院有限公司，吳江變壓器有限公司，上海賽璞樂電力科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31