[发明专利]改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置及方法

说明书

本发明公开了一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置及方法，通过采用中空箱体、导油结构、小孔等结构，使换流变压器内部流场分布更均匀，提高变压器油的对流换热效率，增强变压器油之间的传热传质，从而改善换流变压器内部温度分布的不均匀性。通过采用定向喷嘴结构对局部过热位置进行局部强化换热，改善换流变压器的局部过热现象。

技术领域

本发明涉及电力变压器技术领域，具体是一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置及方法。

背景技术

换流变压器是高压直流输电系统中最重要的设备之一，这是由于其处在交流电与直流电转换的核心位置，以及其在设备制造技术方面的复杂性和设备制造费用的昂贵所决定的。换流变压器在运行过程中有特征谐波电流和非特征谐波电流流过，谐波分量会使换流变压器绕组、铁心和金属结构件中的杂散损耗显著增大，导致换流变压器内部出现局部过热现象。而过高的温度会加速绝缘材料的老化，降低换流变压器的性能及缩短其寿命。因此，如何避免换流变压器内部出现局部过热现象对于换流变压器的安全运行具有十分重要的意义。

换流变压器绝缘系统一般由变压器油和绝缘纸组成。在采用强迫冷却结构时，由于变压器油在动力装置的驱动下，流动速度较快，当变压器油流经绕组各部分的固体绝缘件(匝绝缘、绝缘纸板等)时，由于摩擦、油温和水分变化等原因，引起固体与液体界面上的电荷分离，使电荷重新排列、集聚，引起局部电场升高或电场畸变以致绝缘局部放电量增大，可能危及整个绝缘的可靠性，这种情况称为油流带电现象。油流带电现象在500kV级及以上的超高压换流变压器中是一个值得重点关注的问题。因此，在设计换流变压器时要充分考虑油流带电问题。

降低油流速度是避免油流带电问题的主要措施之一，为避免油流带电，换流变压器内部的最大油流速度不应大于0.5m/s。因此，仅通过提高入口油流速度来避免换流变压器内部出现局部过热现象的方法是不合理的。

绕组、铁心、金属结构件是换流变压器内部局部过热的主要位置。目前，针对绕组局部过热的问题，通常采用在绕组内部加入导油结构的方法，通过增大变压器油与绕组的换热面积，从而强化换热来降低绕组局部过热位置的温度。针对铁心局部过热的问题，通常采用在铁心内部添加油隙的方法，同绕组一样，均是采用增加换热面积的思想。而针对金属结构件局部过热的问题，通常采用磁屏蔽的方法。磁屏蔽能够有效减少进入金属结构件中的漏磁通，从而减少杂散损耗。

郦婉琴(申请号201921381321.5)和孙秋霞等(申请号201911388154.1)分别提出了一种用于变压器的磁屏蔽装置，采用磁屏蔽的方法来减少进入金属结构件中的漏磁通，减少杂散损耗，从而改善金属结构件局部过热的问题。

然而，目前所采用的方法均没有从本质上解决局部过热的问题。局部过热问题迟迟无法得到有效解决本质上是由于油流带电问题的限制而导致的换流变压器内部油流速度较低。而且，换流变压器内部结构件众多，间隙较小，流阻较大，导致局部过热位置附近的流速远小于0.5m/s，散热效率较差。因此，亟需一种新型高效的装置及方法改善局部过热现象和温度不均匀性。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置，以改善换流变压器局部过热现象。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：