一种计算变压器冷却器变频风机频率的方法，涉及电力变压器技术领域，便于变频风机在变压器冷却系统中实现工程应用时，对变频风机的频率变化范围进行设计和计算，指导变频风机选型；同时提供一种变频风机启动频率计算方法，使变频风机以合理的频率启动，避免不合适的启动频率造成变压器油流冲击或风机损坏，该启动频率计算方法可作为变频式冷却系统控制策略的一部分，便于控制策略制定和编程实现。

　　(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 117056641 A (43)申请公布日 2023.11.14 (21)申请号 1.5 (22)申请日 2023.08.10 (71)申请人 山东电工电气集团有限公司 地址 250101 山东省济南市高新开发区崇 华路16号 申请人 山东电工电气集团数字科技有限公 司 (72)发明人 姜良刚 (74)专利代理机构 济南泉城专利商标事务所 37218 专利代理师 刘德 (51)Int.Cl. G06F 17/10 (2006.01) H01F 27/08 (2006.01) 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (54)发明名称 一种计算变压器冷却器变频风机频率的方 法 (57)摘要 一种计算变压器冷却器变频风机频率的方 法，涉及电力变压器技术领域，便于变频风机在 变压器冷却系统中实现工程应用时，对变频风机 的频率变化范围进行设计和计算，指导变频风机 选型；同时提供一种变频风机启动频率计算方 法，使变频风机以合理的频率启动，避免不合适 的启动频率造成变压器油流冲击或风机损坏，该 启动频率计算方法可作为变频式冷却系统控制 策略的一部分，便于控制策略制定和编程实现。 A 1 4 6 6 5 0 7 1 1 N C CN 117056641 A 权利要求书 1/2页 1.一种计算变压器冷却器变频风机频率的方法，其特征在于，包括如下步骤： S01.根据变压器电磁计算单种的空载损耗P 和负载损耗P 计算冷却器组数n； 0 K S02.将频率设置为工频50Hz，得到50Hz时单台变频风机风量，将该风量标定为单台变 频风机的额定风量q； S03.计算变频风机的总风量Q； S04.计算每组冷却器中包含的风机数量m； S05.改变变频器频率，测试不同频率下单台变频风机的风量，将变频风机的频率作为 横坐标，将变频风机的风量作为纵坐标建立频率‑风量曲线.计算单台变频风机的最大风量q ； max S07.按单台变频风风机的最大风量q 读取频率‑风量曲线，得到最大风量q 对应的 max max 频率，该频率为变频风机频率区间的上限值f ； max S08.变频风机最低允许频率为变频风机频率区间的下限值f ，变频风机频率区间为 min [f ,f ]。 min max 2.根据权利要求1所述的计算变压器冷却器变频风机频率的方法，其特征在于：步骤 S01中通过公式 计算得到冷却器组数n，式中M为每组冷却器的 容量。 3.根据权利要求1所述的计算变压器冷却器变频风机频率的方法，其特征在于：步骤 S03中通过公式Q＝(P+P)/x计算得到变频风机的总风量Q，式中x为变压器每千瓦的单位为 K 0 立方米/分钟的损耗需要的通风量。 4.根据权利要求1所述的计算变压器冷却器变频风机频率的方法，其特征在于：步骤 S04中通过公式 计算得到每组冷却器中包含的风机数量m。 5.根据权利要求3所述的计算变压器冷却器变频风机频率的方法，其特征在于：步骤 S06中通过公式q ＝δ(P+P)/xnm计算得到单台变频风风机的最大风量q ，式中δ为过负 max K 0 max 荷系数。 6.根据权利要求1所述的计算变压器冷却器变频风机频率的方法，其特征在于：步骤 S08中f 取值为0。 min 7.根据权利要求3所述的计算变压器冷却器变频风机频率的方法，其特征在于：x取值 为5。 8.根据权利要求5所述的计算变压器冷却器变频风机频率的方法，其特征在于：δ取值 为1.3。 9.根据权利要求1所述的计算变压器冷却器变频风机频率的方法，其特征在于，还包括 如下步骤： S09.得到变频风机启动时对应的变压器负荷； S10.通过公式q ＝ε(P+P)/xnm计算得到风机启动时单台变频风机的风量q ，式中ε为 0 K 0 0 由变频风机启动时对应的变压器负荷除以额定负荷得到的变压器启动负荷系数； S11.按风机启动时单台变频风机的风量q读取频率‑风量曲线，得到风机启动时单台变 0 2 2 CN 117056641 A 权利要求书 2/2页 频风机的风量q对应的变频风机启动时的频率值f 。 0 0 3 3 CN 117056641 A 说明书 1/4页 一种计算变压器冷却器变频风机频率的方法 技术领域 [0001] 本发明涉及电力变压器技术领域，具体涉及一种计算变压器冷却器变频风机频率 的方法。 背景技术 [0002] 目前，风冷变压器的冷却系统采用工频风机，风机的转速不可改变，即不能通过调 节风机转速的方式来改变冷却容量。如将变频调速技术应用到变压器冷却系统中，则有望 实现冷却容量按需投入，从而更加节能，大大提高冷却效率。 [0003] 然而变压器冷却系统风机变频调速技术的现状是有相关理论研究，但没有实际工 程应用。CN203480993U公开了“一种变频风冷却器”，具体公开了一种变频风冷却器的结构， 其中变频风机的频率为10Hz‑80Hz，该专利虽然公开了风机频率的变化范围，但没有公开其 设计的方法或依据。CN202404420U公开了“一种电力变压器智能变频风冷控制装置”，包括 变压器温度采集模块、变压器负荷采集模块和变压器冷却器风扇、可编程控制器、变频器和 触摸显示屏，该专利中的风机可以超工频运行，即60Hz运行，在该专利中风机的运行频率为 50Hz、60Hz两种。CN201829302U公开了“一种节能型变压器冷却系统”，包括变频调速风机、 片式散热器、PLC风冷控制柜和控制电缆，该专利中只公开了在特定控制信号下，风机全程 实行调速运行，而对风机采用何种频率、频率范围如何确定未做任何描述或限定。 [0004] 因此现有技术中缺少变压器冷却器用变频风机的频率变化范围的计算。 发明内容 [0005] 本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种解决现有变压器冷却系统变频调速 风机不易实现工程应用、变频风机频率计算和设计缺少方法和依据的计算变压器冷却器变 频风机频率的方法。 [0006] 本发明克服其技术问题所采用的技术方案是： [0007] 一种计算变压器冷却器变频风机频率的方法，包括如下步骤： [0008] S01.根据变压器电磁计算单种的空载损耗P 和负载损耗P 计算冷却器组数n； 0 K [0009] S02.将频率设置为工频50Hz，得到50Hz时单台变频风机风量，将该风量标定为单 台变频风机的额定风量q； [0010] S03.计算变频风机的总风量Q； [0011] S04.计算每组冷却器中包含的风机数量m； [0012] S05.改变变频器频率，测试不同频率下单台变频风机的风量，将变频风机的频率 作为横坐标，将变频风机的风量作为纵坐标建立频率‑风量曲线.计算单台变频风机的最大风量q ； max [0014] S07.按单台变频风风机的最大风量q 读取频率‑风量曲线，得到最大风量q 对 max max 应的频率，该频率为变频风机频率区间的上限值f ； max [0015] S08.变频风机最低允许频率为变频风机频率区间的下限值f ，变频风机频率区 min 4 4 CN 117056641 A 说明书 2/4页 间为[f ,f ]。 min max [0016] 进一步的，步骤S01中通过公式 计算得到冷却器组数 n，式中M为每组冷却器的容量。 [0017] 进一步的，步骤S03中通过公式Q＝(P+P)/x计算得到变频风机的总风量Q，式中x K 0 为变压器每千瓦的单位为立方米/分钟的损耗需要的通风量。 [0018] 进一步的，步骤S04中通过公式 计算得到每组冷却器中包含的风机数量 m。 [0019] 进一步的，步骤S06中通过公式q ＝δ(P+P)/xnm计算得到单台变频风风机的最 max K 0 大风量q ，式中δ为过负荷系数。 max [0020] 进一步的，步骤S08中f 取值为0。 min [0021] 优选的，x取值为5。 [0022] 优选的，δ取值为1.3。 [0023] 进一步的，还包括如下步骤： [0024] S09.得到变频风机启动时对应的变压器负荷； [0025] S10.通过公式q ＝ε(P+P)/xnm计算得到风机启动时单台变频风机的风量q ，式 0 K 0 0 中ε为由变频风机启动时对应的变压器负荷除以额定负荷得到的变压器启动负荷系数； [0026] S11.按风机启动时单台变频风机的风量q 读取频率‑风量曲线 单台变频风机的风量q对应的变频风机启动时的频率值f 。 0 0 [0027] 本发明的有益效果是：便于变频风机在变压器冷却系统中实现工程应用时，对变 频风机的频率变化范围进行设计和计算，指导变频风机选型；同时提供一种变频风机启动 频率计算方法，使变频风机以合理的频率启动，避免不合适的启动频率造成变压器油流冲 击或风机损坏，该启动频率计算方法可作为变频式冷却系统控制策略的一部分，便于控制 策略制定和编程实现。 附图说明 [0028] 图1为本发明计算变压器冷却器变频风机频率的方法流程图； [0029] 图2为本发明的计算变压器冷却器变频风机启动频率的方法流程图。 具体实施方式 [0030] 下面结合附图1、附图2对本发明做进一步说明。 [0031] 如附图1所示，一种计算变压器冷却器变频风机频率的方法，包括如下步骤： [0032] S01.根据变压器电磁计算单种的空载损耗P 和负载损耗P 计算冷却器组数n。 0 K [0033] S02.将频率设置为工频50Hz，得到50Hz时单台变频风机风量，将该风量标定为单 台变频风机的额定风量q。经经试验验证，单台风机每分钟的风量约为17立方米，即单台风 机的额定风量q＝17。 [0034] S03.计算变频风机的总风量Q。 [0035] S04.计算每组冷却器中包含的风机数量m。 5 5 CN 117056641 A 说明书 3/4页 [0036] S05.改变变频器频率，测试不同频率下单台变频风机的风量，将变频风机的频率 作为横坐标，将变频风机的风量作为纵坐标建立频率‑风量曲线.计算单台变频风机的最大风量q 。 max [0038] S07.按单台变频风风机的最大风量q 读取频率‑风量曲线，得到最大风量q 对 max max 应的频率，该频率为变频风机频率区间的上限值f 。在此实施例中，根据单台风机的最大 max 风量从曲线上读取频率值，读取的值为88Hz，考虑设计余量，将频率区间的上限值设置为 90Hz。 [0039] S08.变频风机最低允许频率为变频风机频率区间的下限值f ，变频风机频率区 min 间为[f ,f ]。变频风机不启动时，变频风机转速和频率为0，因此f 取值为0，即将变频 min max min 风机频率区间的下限值设置为0，变频风机频率区间为[0,f ]。 max [0040] 在本发明的一个实施例中，步骤S01中通过公式 计算 得到冷却器组数n，式中M为每组冷却器的容量。 [0041] 以一台型号为ODFS‑500000/750的750kV电压等级的变压器为例进行说明，在电磁 计算单中读取其空载损耗P ＝106.86kW和负载损耗P ＝1146.91kW，选用型号为YF‑400kW的 0 K 冷却器，即每组冷却器的容量M ＝400kW ，则冷却器组数n 的计算如下： 结果取整数为5，即为该750kV变压器总共配置 5组冷却器。 [0042] 在本发明的一个实施例中，步骤S03中通过公式Q＝(P+P)/x计算得到变频风机的 K 0 总风量Q，式中x为变压器每千瓦的单位为立方米/分钟的损耗需要的通风量。在该实施例 中，按照工程经验，变压器每千瓦的损耗需要5立方米/分钟的通风量，即此步骤中x的参考 取值可以为5。仍以步骤S1中的750kV变压器为例，该变压器需要的风机总风量Q为：Q＝ (1146.91+106.86)/5＝250.754。在本发明的一个实施例中，步骤S04中通过公式 计算得到每组冷却器中包含的风机数量m。该750kV变压器每组冷却器包含的风机数量m为： 计算结果取整数为3。 [0043] 在本发明的一个实施例中，步骤S06中通过公式q ＝δ(P+P)/xnm计算得到单台 max K 0 变频风风机的最大风量q ，式中δ为过负荷系半岛股份科技有限公司数。变压器过负荷运行会影响变压器寿命，综 max 合考虑变压器绝缘件、套管、引线、分接开关等组件的过负荷能力，推荐过负荷的最大值为 额定负荷的1.3倍，因此在该实施例中，优选的，δ取值为1.3。该750kV变压器单台风机的最 大风量q 计算为： max [0044] q ＝1.3*(1146.91+106.86)/5*5*3。 max [0045] 在本发明的一个实施例中，还包括如下步骤： [0046] S09.得到变频风机启动时对应的变压器负荷。由于变压器负荷较低时，运行温度 基本能满足要求而不需要开启风机，因此需要确定一个风机启动时对应的变压器负荷。 [0047] S10.通过公式q ＝ε(P+P)/xnm计算得到风机启动时单台变频风机的风量q ，式 0 K 0 0 中ε为由变频风机启动时对应的变压器负荷除以额定负荷得到的变压器启动负荷系数。变 6 6 CN 117056641 A 说明书 4/4页 压器启动负荷系数由启动负荷除以额定负荷得到，例如当变压器的启动负荷为额定负荷的 60％时，启动负荷系数即为0.6，此时计算风机启动时单台变频风机的风量q结果如下： 0 [0048] q ＝0.6*(1146.91+106.86)/5*5*3。 0 [0049] S11.按风机启动时单台变频风机的风量q 读取频率‑风量曲线 单台变频风机的风量q对应的变频风机启动时的频率值f 。在此实施例中，根据风机启动时 0 0 单台风机的风量从曲线上读取频率值，读取的值为12.5Hz，此频率值处在变频风机的频率 区间之内，满足设计要求，因此将变频风机启动时的频率值f设置为12.5Hz。 0 [0050] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。 7 7 CN 117056641 A 说明书附图 1/2页 图1 8 8 CN 117056641 A 说明书附图 2/2页 图2 9 9

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