一种海上风电主变压器的冷却系统

摘要

本发明公开了一种海上风电主变压器的冷却系统，包括主变压器、事故油箱、事故油管及冷却水箱。主变压器设有水冷系统与用于收集事故排油的集油坑。事故油箱漂浮于海面上、且位于所述主变压器的下方。事故油管的进油端与集油坑的出油端相应设置，事故油管的出油端与事故油箱的进油端相应设置，事故油管用于将所述集油坑内的事故排油导向所述事故油箱内。冷却水箱与所述事故油箱相连、且冷却水箱位于所述事故油箱下方，冷却水箱设有回水管、出水管及设置在出水管或回水管上的泵体。回水管连通至所述水冷系统的出水端，出水管连通至所述水冷系统的进水端。本发明能节省海上升压站平台上的占用空间，能取代风冷降低主变压器温度的方式，且冷却效果好与节省能源。

权利要求

1.一种海上风电主变压器的冷却系统，其特征在于，包括：

主变压器，所述主变压器设有水冷系统与用于收集事故排油的集油坑，所述主变压器设置在海上升压站平台上，所述海上升压站平台下方设置有管桩基础；

事故油箱，所述事故油箱漂浮于海面上、且位于所述主变压器的下方；

事故油管，所述事故油管的进油端与所述集油坑的出油端相应设置，所述事故油管的出油端与所述事故油箱的进油端相应设置，所述事故油管用于将所述集油坑内的事故排油导向所述事故油箱内；

冷却水箱，所述冷却水箱与所述事故油箱相连、且所述冷却水箱位于所述事故油箱下方，所述冷却水箱设有回水管、出水管及设置在所述出水管或所述回水管上的泵体，所述回水管连通至所述水冷系统的出水端，所述出水管连通至所述水冷系统的进水端，其中，所述冷却水箱连接有蛇形管，所述蛇形管的一端与所述回水管相连通，所述蛇形管的另一端与所述冷却水箱连通。

2.根据权利要求1所述的海上风电主变压器的冷却系统，其特征在于，所述蛇形管有一个以上，一个以上所述蛇形管之间串联连接。

3.根据权利要求1所述的海上风电主变压器的冷却系统，其特征在于，所述事故油箱或者所述冷却水箱连接有缆绳，所述缆绳与所述管桩基础相连。

4.根据权利要求3所述的海上风电主变压器的冷却系统，其特征在于，所述海上升压站平台上还设有雨水收集装置和/或空调水收集装置，所述雨水收集装置和/或空调水收集装置通过管道连通至净化装置，所述净化装置通过管道连通至所述回水管或所述冷却水箱。

5.根据权利要求4所述的海上风电主变压器的冷却系统，其特征在于，所述水冷系统设置有水量检测器，在所述净化装置的出水端连通至所述回水管或所述冷却水箱的管道上设置有补水控制阀，所述水量检测器与所述补水控制阀电性连接。

6.根据权利要求4所述的海上风电主变压器的冷却系统，其特征在于，所述水冷系统设置有水位检测器，在所述净化装置的出水端连通至所述回水管或所述冷却水箱的管道上设置有补水控制阀，所述水位检测器与所述补水控制阀电性连接。

7.根据权利要求1所述的海上风电主变压器的冷却系统，其特征在于，所述冷却水箱与所述事故油箱相连形成一体化箱，所述一体化箱内设置有油水隔板，所述事故油箱位于所述油水隔板的上方，所述冷却水箱位于所述油水隔板的下方。

说明书

一种海上风电主变压器的冷却系统

技术领域

[0001] 本发明涉及海上风电主变压器电气设备技术领域，尤其是涉及一种海上风电主变压器的冷却系统。

背景技术

[0002] 基于海上防潮、防盐雾及防对电气设备侵蚀的考虑，海上升压站平台设计应尽可能密闭。而从散热效率考虑，主变压器冷却风扇需要与外部交换空气，主变压器风扇电机等电气设备露天布置最好，但这不利于防潮及防盐雾。而如果海上升压站平台全密闭，往往采用管道向平台内部通风进行冷却主变压器设备，如此需要持续加大变压器风扇出力，这样既增大了运行电耗，也加大了冷却系统故障几率，并增加了无人值班的海上升压站运维检修难度。

[0003] 此外，海上升压站发生事故时，为防止主变压器事故漏油流向大海，海上升压站平台需设置事故油箱收集主变压器事故漏油。而设置事故油箱将占据建设成本极高的海上升压站平台空间，如此会影响到海上风电安全运行可靠性以及项目整体经济效益。

[0004] 虽然已经有城市大型500kV地下变电站主变压器采用二次水冷方式替代强迫油循环风冷方式，但冷却水依然需要与空气换热进行二次再冷，其冷却效果也并不是很理想。

发明内容

[0005] 基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种能节省能源、占用空间小且冷却效果好的海上风电主变压器的冷却系统。

[0006] 其技术方案如下：一种海上风电主变压器的冷却系统，包括：主变压器，所述主变压器设有水冷系统与用于收集事故排油的集油坑；事故油箱，所述事故油箱漂浮于海面上、且位于所述主变压器的下方；事故油管，所述事故油管的进油端与所述集油坑的出油端相应设置，所述事故油管的出油端与所述事故油箱的进油端相应设置，所述事故油管用于将所述集油坑内的事故排油导向所述事故油箱内；冷却水箱，所述冷却水箱与所述事故油箱相连、且所述冷却水箱位于所述事故油箱下方，所述冷却水箱设有回水管、出水管及设置在所述出水管或所述回水管上的泵体，所述回水管连通至所述水冷系统的出水端，所述出水管连通至所述水冷系统的进水端。

[0007] 在其中一个实施例中，所述冷却水箱连接有蛇形管，所述蛇形管的一端与所述回水管相连通，所述蛇形管的另一端与所述冷却水箱连通。

[0008] 在其中一个实施例中，所述蛇形管有一个以上，一个以上所述蛇形管之间串联连接。

[0009] 在其中一个实施例中，所述主变压器设置在海上升压站平台上，所述海上升压站平台下方设置有管桩基础。

[0010] 在其中一个实施例中，所述事故油箱或者所述冷却水箱连接有缆绳，所述缆绳与所述管桩基础相连。

[0011] 在其中一个实施例中，所述海上升压站平台上还设有雨水收集装置和/或空调水收集装置，所述雨水收集装置和/或空调水收集装置通过管道连通至净化装置，所述净化装置通过管道连通至所述回水管或所述冷却水箱。

[0012] 在其中一个实施例中，所述水冷系统设置有水量检测器，在所述净化装置的出水端连通至所述回水管或所述冷却水箱的管道上设置有补水控制阀，所述水量检测器与所述补水控制阀电性连接。

[0013] 在其中一个实施例中，所述水冷系统设置有水位检测器，在所述净化装置的出水端连通至所述回水管或所述冷却水箱的管道上设置有补水控制阀，所述水位检测器与所述补水控制阀电性连接。

[0014] 在其中一个实施例中，所述冷却水箱与所述事故油箱相连形成一体化箱，所述一体化箱内设置有油水隔板，所述事故油箱位于所述油水隔板的上方，所述冷却水箱位于所述油水隔板的下方。

[0015] 下面结合上述技术方案对本发明的原理、效果进一步说明：

[0016] 1、上述的海上风电主变压器的冷却系统，首先，将事故油箱漂浮于海面上，如此能节省海上升压站平台上的占用空间，能够减小管桩基础承担的荷重。而将事故油箱与冷却水箱相连做成一体化箱，能利用事故油箱在海面上的浮力将冷却水箱安装在海面上。其次，冷却水箱与主变压器的水冷系统连通，冷却水箱接收水冷系统内的高温水，并使得高温水与海水进行换热得到低温水，并循环输送至水冷系统内，以用于降低主变压器温度，进而能取代风冷降低主变压器温度的方式。如此可见，本发明主变压器冷却方式由强迫油循环风扇冷却方式改为强迫油循环水冷方式，且主变压器水冷系统采用净化水闭式循环，再经漂浮海面的冷却水箱及下部蛇形管换热壁实现海水二次再冷。将布置在海上升压站平台上收集主变压器事故排油的事故油箱移至海面上、并与海上升压站平台主变压器下方的漂浮拉固式冷却水箱形成一体化箱。因此，本发明能节省能源、占用空间小且冷却效果好。

[0017] 2、所述事故油箱或者所述冷却水箱连接有缆绳，所述缆绳与所述管桩基础相连。如此，使得事故油箱与冷却水箱一体漂浮拉固式安装在海上升压站平台下方的海面上。

[0018] 3、所述冷却水箱与所述事故油箱相连形成一体化箱，所述一体化箱内设置有油水隔板，所述事故油箱位于所述油水隔板的上方，所述冷却水箱位于所述油水隔板的下方。如此，冷却水箱与事故油箱一体化相连，上部为主变压器事故油箱，下部为冷却水箱及换热壁，整箱利用大多数时间空置的事故油箱作为浮力源使整箱漂浮拉固式设置在升压站平台主变压器的下方海面。

[0019] 4、水冷系统内的高温水先通过回水管排至蛇形管，蛇形管与海水进行换热使得高温水变成低温水，然后再将低温水送至冷却水箱内，冷却水箱中低温水送至主变压器的水冷系统中给主变压器进行降温，如此使水路形成闭式循环。冷却水箱内的水通过冷却水箱与海水直接接触与海水同时进行换热，使得与海水温度尽量保持一致，并经出水管送至水冷系统中。蛇形管数量越多、与海水接触面越大，使得冷却水箱与海水的换热效率越高。

[0020] 5、集油坑位于海上升压站平台主变压器下部，事故油箱位于冷却水与事故油一体化箱上部，在未收集事故油期间作为整箱漂浮海面的浮力源，事故油管上联海上升压站平台主变压器集油坑，下接事故油箱，用于将集油坑内事故排油导向所述事故油箱内。

[0021] 6、通过雨水收集装置对海上升压站平台屋面的雨水进行收集，或者经空调水收集装置对海上升压站房间空调排水进行收集，并将收集的雨水或空调水输送至净化装置进行净化处理，净化处理例如可以为对收集的雨水或空调水进行简单沉淀处理及酸碱度中性化学处理。然后再将净化处理的空调水或雨水输送至回水管或者冷却水箱，以及时补充到水冷系统内。

[0022] 7、在所述主变压器冷却水箱设置水位检测器，所述主变压器冷却水净化装置的出水端连通至所述回水管或所述换热水箱的管道上设置补水控制阀，所述水位检测器自动控制补水控制阀开闭实现所述主变压器的冷却水自动补水。

附图说明

[0023] 图1为本发明实施例所述海上风电主变压器的冷却系统结构示意图；

[0024] 图2为本发明实施例所述事故油箱与所述冷却水箱连接结构示意图；

[0025] 图3位图2的侧视图。

[0026] 附图标记说明：

[0027] 10、主变压器，11、集油坑，20、事故油箱，21、事故油管，22、放油阀，30、冷却水箱，31、回水管，32、出水管，33、蛇形管，34、泵体，40、海上升压站平台，41、管桩基础，50、缆绳，
60、雨水收集装置，70、空调水收集装置，80、净化装置，90、补水控制阀门。

具体实施方式

[0028] 下面对本发明的实施例进行详细说明：

[0029] 如图1所示，本发明所述的海上风电主变压器的冷却系统，包括主变压器10、事故油箱20、事故油管21及冷却水箱30。所述主变压器10设有水冷系统(图中未示意出)与用于收集事故排油的集油坑11。所述事故油箱20漂浮于海面上、且位于所述主变压器10的下方。所述事故油管21的进油端与所述集油坑11的出油端相应设置，所述事故油管21的出油端与所述事故油箱20的进油端相应设置，所述事故油管21用于将所述集油坑11内的事故排油导向所述事故油箱20内。在本发明实施例中，所述事故油管21的进油端与所述集油坑11的出油端相连通，所述事故油管21的出油端与所述事故油箱20的进油端相连通。当然，所述集油坑11的出油端设置在集油坑11的底部，使事故油管21的进油端与集油坑11相对应，可无须将事故油管21进油端与集油坑11出油端进行连接，即可使得事故油箱20中的事故排油流入到事故油管21内。所述冷却水箱30与所述事故油箱20相连、且所述冷却水箱30位于所述事故油箱20下方，所述冷却水箱30设有回水管31、出水管32及设置在所述出水管32或所述回水管31上的泵体34。所述回水管31连通至所述水冷系统的出水端，所述出水管32连通至所述水冷系统的进水端。

[0030] 上述的海上风电主变压器的冷却系统，首先，将事故油箱20漂浮于海面上，如此能节省海上升压站平台40上的占用空间，能够减小管桩基础41承担的荷重。而将事故油箱20与冷却水箱30相连，能利用事故油箱20在海面上的浮力将冷却水箱30安装在海面上。其次，冷却水箱30与主变压器10的水冷系统连通，冷却水箱30将主变压器10内的高温水与海水进行换热得到低温水，并循环输送至水冷系统内，以用于降低主变压器10温度，进而能取代风冷降低主变压器10温度的方式。如此可见，本发明主变压器冷却方式由强迫油循环风扇冷却方式改为强迫油循环水冷方式，且主变压器水冷系统采用净化水闭式循环，再经漂浮海面的冷却水箱30及下部蛇形管33换热壁实现海水二次再冷。将布置在海上升压站平台上收集主变压器事故排油的事故油箱移至海面上、并与海上升压站平台主变压器下方的漂浮拉固式冷却水箱30形成漂浮拉固式一体化箱。因此，本发明能节省能源、占用空间小且冷却效果好。

[0031] 请参阅图2及3，所述冷却水箱30连接有蛇形管33，所述蛇形管33的一端与所述回水管31相连通，所述蛇形管33的另一端与所述冷却水箱30连通。如此水冷系统内的高温水先通过回水管31排至蛇形管33，蛇形管33与海水进行换热使得高温水变成低温水，然后再送至冷却水箱30中，换热效果较好。冷却水箱30内的水也能同时与海水进行换热，使得与海水温度尽量保持一致，并经出水管32送至水冷系统中。所述蛇形管33有一个以上，一个以上所述蛇形管33之间串联连接。蛇形管33数量越多、与海水接触面越大，使得冷却水箱30与海水的换热效率越高。

[0032] 所述主变压器10设置在海上升压站平台40上，所述海上升压站平台40下方设置有管桩基础41。所述事故油箱20或者所述冷却水箱30连接有缆绳50，所述缆绳50与所述管桩基础41相连。事故油箱20或者冷却水箱30经缆绳50拉固于管桩基础41上，能防止受到风浪波动而发生移位。且当主变压器发生事故，事故油箱20装满事故排油，且没有通过放油阀22排出时，缆绳50能避免事故油箱20及冷却水箱30下沉到海底。

[0033] 所述海上升压站平台40上还设有雨水收集装置60和/或空调水收集装置70。所述雨水收集装置60和/或空调水收集装置70通过管道连通至净化装置80。所述净化装置80通过管道连通至所述回水管31或所述冷却水箱30。如此通过雨水收集装置60对雨水进行收集，或者空调水收集装置70对空调排放废水进行收集，并将收集的雨水或空调水输送至净化装置80进行净化处理，其中的净化处理可以为对收集的雨水或空调水进行简单沉淀处理及酸碱度中性化。然后再将净化处理的空调水或雨水输送至回水管31或者冷却水箱30，以及时补充到水冷系统内，避免水冷系统由于水分散失并得不到补充导致换热不够而出现损坏现象。

[0034] 其中，所述水冷系统的管路上设置有水量检测器(图中未示意出)。所述净化装置80的出水端连通至所述回水管31或所述冷却水箱30的管道上设置有补水控制阀90。所述水量检测器与所述补水控制阀90电性连接。在另一个实施例中，所述水冷系统设置有水位检测器(图中未示意出)。所述净化装置80的出水端连通至所述回水管31或所述冷却水箱30的管道上设置有补水控制阀90。所述水位检测器与所述补水控制阀90电性连接。如此，通过水量检测器或水位检测器检测水冷系统内的水量或水压，并将水冷系统的水量信号或水压信号及时反馈给补水控制阀90，补水控制阀90则根据水冷系统内的水量高低或水压大小控制阀门开启或关闭，使得能够较好控制水冷系统内的水量。

[0035] 综上，本发明具有如下优点：

[0036] 1、上述的海上风电主变压器10的冷却系统，首先，将事故油箱20漂浮于海面上，如此能节省海上升压站平台40上的占用空间，能够减小海上升压站平台管桩基础41承担的荷重。而将事故油箱20与冷却水箱30相连，能利用事故油箱20在海面上的浮力将冷却水箱30安装在海上升压站平台下部海面上。其次，冷却水箱30与主变压器10的水冷系统连通，冷却水箱30接收水冷系统内的高温水，并使得高温水与海水进行换热得到低温水，并循环输送至水冷系统内，以用于降低主变压器10温度，进而能取代风冷降低主变压器10温度的方式。如此可见，本发明主变压器10冷却方式由强迫油循环风扇冷却方式改为强迫油循环水冷方式，且主变压器10水冷系统采用净化水闭式循环，再经漂浮海面的冷却水箱30及下部换热壁实现海水二次再冷。将布置在海上升压站平台上收集主变压器10事故排油的事故油箱20移至海面上、并与海上升压站平台主变压器10下方的漂浮拉固式冷却水箱30形成一体化箱。因此，本发明能节省能源、占用空间小且冷却效果好。

[0037] 2、所述事故油箱20或者所述冷却水箱30连接有缆绳50，所述缆绳50与所述管桩基础41相连。如此，使得事故油箱20与冷却水箱30形成漂浮拉固式一体化箱安装在海上升压站平台下部海面上。

[0038] 3、所述冷却水箱30与所述事故油箱20相连形成一体化箱，所述一体化箱内设置有油水隔板，所述事故油箱20位于所述油水隔板的上方，所述冷却水箱30位于所述油水隔板的下方。如此，冷却水箱30与事故油箱20一体化相连，上部为主变压器10事故油箱20，下部为冷却水箱30及换热壁，整箱利用大多数时间空置的事故油箱20作为浮力源使整箱漂浮拉固式设置在海上升压站平台主变压器10的下方海面。

[0039] 4、水冷系统内的高温水先通过回水管31排至蛇形管33，蛇形管33与海水进行换热使得高温水变成低温水，然后再将低温水送至冷却水箱30内，冷却水箱30中低温水送至主变压器10的水冷系统中给主变压器10进行降温，如此使水路形成闭式循环。冷却水箱30内的水通过冷却水箱30与海水直接接触与海水同时进行换热，使得与海水温度尽量保持一致，并经出水管32送至水冷系统中。蛇形管33数量越多、与海水接触面越大，使得冷却水箱30与海水的换热效率越高。

[0040] 5、集油坑11位于海上升压站平台主变压器10下部，事故油箱20位于冷却水与事故油一体化箱上部，未收集事故油期间作为整箱漂浮海面的浮力源，事故油管21上联海上升压站平台主变压器10集油坑11，下接事故油箱20，用于将集油坑11内事故排油导向所述事故油箱20内；经事故油管21上联海上升压站平台主变压器10集油坑11，收集主变压器10事故排油。

[0041] 6、通过雨水收集装置60对海上升压站平台屋面的雨水进行收集，或者经空调水收集装置对海上升压站房间空调排水进行收集，并将收集的雨水或空调水输送至净化装置80进行净化处理，净化处理例如可以为对收集的雨水或空调水进行简单沉淀处理及酸碱度中性化学处理。然后再将净化处理的空调水或雨水输送至回水管31或者冷却水箱30，以及时补充到水冷系统内，避免水冷系统由于水分散失并得不到补充导致换热不够而出现损坏现象。

[0042] 7、在所述主变压器10冷却水箱30设置水位检测器，所述主变压器10冷却水净化装置80的出水端连通至所述回水管31或所述换热水箱的管道上设置补水控制阀，所述水位检测器自动控制补水控制阀开闭实现所述主变压器10的冷却水自动补水。

[0043] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0044] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。