主变智能应急降温装置的研制与应用

主变智能应急降温装置的研制与应用

章  璨  穆石磊  杨昌益  张  雷

国网浙江省电力有限公司湖州供电公司  浙江省湖州市  313000

摘要：随着近年来经济快速发展，工业生产及居民生活对供电需求日益增长，主变负荷增加，而夏季高温环境导致主变散热不及时，降低工作效率的同时，更增加了运行隐患。为了应对这种高温情况，课题组设计研制了一套智能应急降温装置，采用温度监测、协同喷淋、远程通讯等方式，为主变提高散热效率。

关键词：主变降温；应急降温；智能喷淋

引言

随着社会经济快速发展，工业生产用电需求快速增长。近年来夏季连续高温天气多发，居民使用空调降温的时间显著增加，高温天气加大了居民生活用电量的同时，还对电力设备稳定运行造成了一定影响。主变压器作为电网系统的核心，温度控制至关重要。传统冷却方式大多采用油浸自冷，受连续高温天气的影响，散热效果不佳，多地反映主变内部温度逼近阈值，不得不拉限负荷。为了不影响工业生产和居民生活用电，如何为主变压器有效降温，成为亟需解决的问题。

1 现状分析

变压器温升允许限值内，变压器铁心温度最高可达100℃以上，为了实现降温，现有技术采用强迫油冷或者采用强迫风冷等降温措施，外壳采用散热片进行散热，不论哪一种散热方式，在面对夏季连续高温高负荷的情况下，都很难对变压器进行有效降温。而且采用鼓风机降温产生的噪声过大，又会干扰周边居民生活。

近年来各地电网单位不断创新，采取了多种方式对主变进行散热降温，例如主变压器冷凝智能快速降温系统，原理是制造比环境温度低20℃的干燥冷空气，通过管道把这些干燥的冷空气输送到主变压器正下方，向上吹向散热片，达到对主变的降温的效果。这类制冷设备在户外高温天气下需要长时间工作，自身不仅消耗大量电能，还容易出现故障，增加人员维护工作量。

相对制冷设备，水喷淋装置能起到显著降温效果的同时，电能消耗更小、故障发生率更低。但伴随而来的问题是，水中杂质如铁锈、余氯会提高散热片锈蚀的风险，有效去除这类杂质是使用水喷淋降温的先决条件。另外，目前水喷淋装置多为班组自制，设备简陋，喷淋管道由PVC管或PPR管组成，采用胶水粘接或者热焊接，不仅工艺繁琐，而且后期维护、拆除困难，一旦拆除大部分材料将直接报废，难以重复利用。出水喷口采用在管壁上钻孔的方式，造成出水角度难以控制、水量大小无法调节等问题，最为关键的是，从钻孔中喷射出的水流一般呈柱状，耗水量较大的同时，水与散热片的接触面极小，难以起到带走热量的效果，最终局面就是消耗了大量水源而起到的散热效果却不佳。

此外，水源动力供给一般通过增压泵实现，露天高温情况下，水泵电机易过热烧毁，一般遮挡物又影响美观。增压泵的启停由定时器控制或者变电站安保人员手动开关，无法匹配主变温升及实时散热需求。

2 设计方案

综合上述情况，为实现主变有效散热且不影响主变运行寿命，同时避免高能耗、高故障的情况，需要研制一套能滤除水中杂质、将水雾化喷淋、根据主变温度实时调节喷淋流量的智能化装置。装置的组成需要包括温度采集监测模块、水质净化过滤模块、水源动力供给模块、雾化分布喷淋模块、远程传输控制模块、隔热防晒防护模块以及装置状态自检模块。

温度采集模块：采用8路温度探头，采集散热片温度，回传至主机，为主机后续调节提供依据及反馈；

水质净化过滤模块：采用高精密PP滤芯，滤除铁锈及其他固体颗粒杂质；采用PCB活性滤芯，滤除余氯，减少金属锈蚀风险；

水源动力供给模块：根据主变实时温度，自动调节供水压力及流量，匹配主变散热需求同时尽可能节省水耗；

雾化分布喷淋模块：数百个喷头分布于散热片空隙中，将水充分雾化增加与散热片的接触，带走热量，快接式的管路，降低后期维护或拆除的难度；

远程传输控制模块：将装置运行状态、主变散热片温度、耗水量等信息发送到管理员手机，并接收远程控制及系统更新；

隔热防晒防护模块：将电气控制、水泵、滤芯等装置安装于内，起到防护作用，外表面贴有反射降温膜，与内部水箱一起，起到对装置本身降温的作用，减少电气部件故障；

装置状态自检模块：包括对水箱内水位的监测、水流量的监测、水压的监测，综合分析判断装置是否出现异常。

4 功能特点

装置配置8路温度探头，分布于主变两侧散热片可实时对主变散热片温度进行监测。程序可自定义报警值，如温度、压力、水位等，根据低报值、高报值输出报警信号。自动记录监测温度等数据，自定义数据记录间隔时间。温度监测与喷淋供水一体机，报警联动，自动变频调整转速。内置流量、液位、压力等多种传感器，对装置进行自动保护。触摸屏交互，物联网平台支持手机、平板等移动终端远程控制或查看。数据记录通过USB或者移动终端轻松导出，便于记录跟踪和数据管理。外壳防辐射，反射红外线，可保障装置内部温度适宜。喷头采用快插式组装，方便维护更换。底部安装高强度万向轮，方便装置搬运携带，在应急处置需求完成后，如迎峰度夏过后，可快速拆卸，材料可留下次重复使用。

5 运行效果

通过三个月的运行，安装主变应急智能降温装置后，主变降温效果明显，安装前高峰负荷时主变温度可达到75℃左右，安装后相同负荷下主变温度保持在 65℃以下，温度明显下降10℃左右。通过后台远程观察发现，当温度上升达到设定值时，水泵启动低速运行，雾化喷淋后温度开始回落。气温升高同时用电负荷加大后，主变温度继续升高，水泵匹配相应温度，提供更大流量的供水，主变温升速度明显放缓。

6总结

在主变应急智能降温装置投运后，变电站迎峰度夏期间，单台主变运行安全、稳定，未出现因主变超负荷运行导致主变温度过高的情况，也未出现拉路限电的情况，有效保障了企业、居民的正常用电。装置运行期间，主变降温效果非常明显，由此可见，主变应急智能降温装置可以在变电站改造、主变大修、春防、秋检、预防性试验，以及迎峰度夏（冬）等主变短时间超负荷运行情况下推广应用。

参考文献

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[2]王庆东,尚慧.变压器水冷自动降温装置[J].农村电气化,2013(1): 55-56

[3]李豫.变压器降温换热装置及其应用[J].电子世界,2015(18):135-136,143

[4]谭景初.电力变电站运行设备发热问题的探讨[J].中国新技术新产品,2015(21):96-96

姓名：章璨

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第二作者：穆石磊 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司  313000

第三作者：杨昌益 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司  313000

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