一种干式变压器余热回收利用系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种干式变压器余热回收利用系统及方法，其中，系统包括：干式变压器本体，容纳在外壳内；引风系统，设置在所述外壳顶部；串联的多级相变蓄热容器，各级相变蓄热容器内均具有相变蓄热材料；所述引风系统通过管道与第一级相变蓄热容器相连；相变壳体，设置在所述外壳上并与多级相变蓄热容器并联，所述相变壳体内部为相变材料，所述相变壳体顶部设有感温探头和换热器。本发明专利技术在不改变干变使用条件、不接触干变本体的情况下，通过相变壳体物理特性变化，保证了在环境气温变动情况下的壳体内部温度的相对平稳；通过多级相变蓄热结构对干变余热进行梯次回收，保证环境气温变化情况下的余热输出的稳定性、可控性，并减少了系统占地尺寸。统占地尺寸。统占地尺寸。

【技术实现步骤摘要】
一种干式变压器余热回收利用系统及方法


[0001]本专利技术属于变压器
，具体涉及一种干式变压器余热回收利用系统及方法。

技术介绍

[0002]干式变压器与油浸式变压器相比，燃烧、爆炸、污染等风险减少很多，因此在国内外有非常广泛的应用。干式变压器的铁芯和绕组被密封在绝缘的环氧树脂中，通过空气对流和导热进行散热，其电力转换过程中的热量排放也相对缓慢。干式变压器冷却方式分为自然对流冷却和强迫对流冷却。设计工况下自然对流空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行，但是其内部铁芯和绕组温度相对环境温度升高幅度大。变压器强迫对流冷却时，其内部温度和环境温度的温度相对降低，其最大输出容量可提高50％，所以大多数干式变压器都采用具有强迫风冷模式的冷却方式。具体方法是在绕组的下面安装风扇，当绕组温度超过设定的限值时，风扇开启，空气流动速度迅速增加，空气与绕组表面的对流传热系数大幅度提高，绕组散热速度和降温速率大幅度提升。
[0003]现阶段干式变压器的功能只有将热量散发出去，并没有回收利用，对环境造成了热污染。同时，变压器余热具有非常大的利用潜力，通过变压器余热回收不但可以产生较大的节能效益，还能减少热污染，节能减排效果显著。
[0004]但是，变压器余热参数复杂多变，在不同地域使用的设备在不同季节和不同的时刻其内部温度和流速都可能不同，导致余热回收的复杂程度高，且余热参数变化大。变压器的运行有温度限制，变压器的散热关乎设备安全和寿命，因此在利用余热的同时，还必须保证散热效果。因此，目前还没有一种能够对变压器余热进行稳定回收利用的方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种干式变压器余热回收利用系统及方法，以将复杂多变的干式变压器的余热为周边提供稳定的热源加以利用，实现余热回收和设备安全的双重效果。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种干式变压器余热回收利用系统，包括：
[0007]干式变压器本体，容纳在外壳内；
[0008]引风系统，设置在所述外壳顶部；
[0009]串联的多级相变蓄热容器，各级相变蓄热容器内均具有相变蓄热材料；所述引风系统通过管道与第一级相变蓄热容器相连；
[0010]相变壳体，设置在所述外壳上并与多级相变蓄热容器并联，所述相变壳体内部为相变材料，所述相变壳体顶部设有感温探头和换热器；
[0011]所述引风系统用于将吸收干式变压器的余热而升温后的热空气引入到串联的多级相变蓄热容器，并在降温后排放到大气中；多级相变蓄热容器用于按需引出流体到用户侧。
[0012]进一步地，串联的多级相变蓄热容器中，末级相变蓄热容器中的相变蓄热材料为金属覆盖的小球体，外部为流体。
[0013]进一步地，热空气在多级相变蓄热容器依次流动，且热空气流动方向上的不同相变蓄热容器中的相变蓄热材料的相变温度依次降低。
[0014]进一步地，所述相变壳体的换热器的外部换热面与相变材料接触，所述换热器的管道内部为换热流体。
[0015]进一步地，所述相变壳体内部的相变材料的相变温度有两种模式：等于或者小于多级相变蓄热容器中的各个相变蓄热材料的相变温度中的最低值；或者小于前面所有非末级相变蓄热容器中的各个相变蓄热材料的相变温度中的最低值且高于末级相变蓄热容器中的相变蓄热材料的相变温度。
[0016]进一步地，所述干式变压器余热回收利用系统工作在低温环境模式时，引风系统引出热空气首先进入第一级相变蓄热容器，第一级相变蓄热容器中的工质吸热；从第一级相变蓄热容器出来的降温后的空气依次经过后面的各级相变蓄热容器，直到末级相变蓄热容器中，并在降温后排放到大气中；在需要用热时段，依据用热的温度要求，从第一级相变蓄热容器或者末级相变蓄热容器引出流体到用户侧。
[0017]进一步地，所述干式变压器余热回收利用系统工作在高气温模式时，相变壳体内部的工质变为液态，在所述感温探头测得的温度参数高于设定值时启动循环泵，所述换热器中流动的换热流体吸收其中的热量升温后进入末级相变蓄热容器中，通过循环加热其中的相变工质和流动工质进行热量存储，以降低干式变压器本体的运行温度；干式变压器运行过程产生的余热，通过引风系统引出热空气首先进入第一级相变蓄热容器，然后依次经过后面的各级相变蓄热容器，直到末级相变蓄热容器中，并在降温后排放到大气中；在需要用热时段，依据用热的温度要求，从第一级相变蓄热容器或者末级相变蓄热容器引出流体到用户侧。
[0018]进一步地，所述干式变压器余热回收利用系统工作在环境温度变化模式时，如果气温较低，则按所述低温环境模式运行；气温升高后，相变壳体内部形成上部温度高、下部温度低的梯度，在所述感温探头测得的温度参数高于设定值时启动循环泵，按照所述高气温模式运行；相变壳体内部工质降温后形成上下对流，进而降低相变壳体的内部温度；当所述感温探头测得的温度降低到限定值后，关闭循环泵，相变壳体的温度降低幅度降低，相变壳体内部的工质逐渐变为固态。
[0019]进一步地，所述干式变压器余热回收利用系统工作在变连接模式时，相变壳体中工质的相变温度低于次末级相变蓄热容器中工质的相变温度，高于末级相变蓄热容器中工质的相变温度；当所述感温探头测得的温度高于末级相变蓄热容器中的相变温度且达到第一温度限值时，启动循环泵，关闭第一阀门，打开第二阀门；当所述感温探头测得的温度高于次末级相变蓄热容器中的相变温度且达到第二温度限值时，打开第二阀门，其中第二温度限值大于第一温度限值；在所述感温探头测得的温度开始降低时，先关闭第一阀门；如果感温探头测得的温度继续降低到第二温度限值时，关闭第二阀门，打开第一阀门；而当感温探头测得温度继续降低到第三温度限值时，关闭循环泵和第一阀门，其中，第三温度限值小于第一温度限值。
[0020]本专利技术还提供一种干式变压器余热回收利用方法，基于所述的干式变压器余热回
收利用系统实施。
[0021]实施本专利技术具有如下有益效果：本专利技术基于余热稳定利用的思路，在不改变干变使用条件、不接触干变本体的情况下，将复杂多变的干式变压器的余热通过多段相变蓄热来对干式变压器余热进行梯次回收，为周边提供稳定的热源，有效保持余热利用参数的稳定，提高余热利用使用质量，并减少了系统占地尺寸蓄，更适应生活热水等集中某个时段应用的常用情况，有利于变压器变负荷运行情况下的余热回收利用，节能减排效果显著；同时通过在变压器的壳体内使用相变材料，提升高温环境下的散热效果，降低干式变压器设备主体的运行温度，降低低温环境下的散热量，减少设备主体内外的温差，保证了在环境气温变动情况下的壳体内部温度的相对平稳，进而保证干变本体安全，延长了设备使用寿命，实现对外界环境变化的有效适应，达到余热回收和设备安全的双重效果。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干式变压器余热回收利用系统，其特征在于，包括：干式变压器本体，容纳在外壳内；引风系统，设置在所述外壳顶部；串联的多级相变蓄热容器，各级相变蓄热容器内均具有相变蓄热材料；所述引风系统通过管道与第一级相变蓄热容器相连；相变壳体，设置在所述外壳上并与多级相变蓄热容器并联，所述相变壳体内部为相变材料，所述相变壳体顶部设有感温探头和换热器；所述引风系统用于将吸收干式变压器的余热而升温后的热空气引入到串联的多级相变蓄热容器，并在降温后排放到大气中；多级相变蓄热容器用于按需引出流体到用户侧。2.根据权利要求1所述的干式变压器余热回收利用系统，其特征在于，串联的多级相变蓄热容器中，末级相变蓄热容器中的相变蓄热材料为金属覆盖的小球体，外部为流体。3.根据权利要求2所述的干式变压器余热回收利用系统，其特征在于，热空气在多级相变蓄热容器依次流动，且热空气流动方向上的不同相变蓄热容器中的相变蓄热材料的相变温度依次降低。4.根据权利要求1所述的干式变压器余热回收利用系统，其特征在于，所述相变壳体的换热器的外部换热面与相变材料接触，所述换热器的管道内部为换热流体。5.根据权利要求1所述的干式变压器余热回收利用系统，其特征在于，所述相变壳体内部的相变材料的相变温度有两种模式：等于或者小于多级相变蓄热容器中的各个相变蓄热材料的相变温度中的最低值；或者小于前面所有非末级相变蓄热容器中的各个相变蓄热材料的相变温度中的最低值且高于末级相变蓄热容器中的相变蓄热材料的相变温度。6.根据权利要求1所述的干式变压器余热回收利用系统，其特征在于，所述干式变压器余热回收利用系统工作在低温环境模式时，引风系统引出热空气首先进入第一级相变蓄热容器，第一级相变蓄热容器中的工质吸热；从第一级相变蓄热容器出来的降温后的空气依次经过后面的各级相变蓄热容器，直到末级相变蓄热容器中，并在降温后排放到大气中；在需要用热时段，依据用热的温度要求，从第一级相变蓄热容器或者末级相变蓄热容器引出流体到用户侧。7.根据权利要求6所述的干式变压器余热回收利用系统，其特征在于，所述干式变压器余热回收利用系统工作在高气温模式时，相变壳体内部的工质变...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宏，王静，赵宇明，王显龙，陈炯聪，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：