本发明涉及一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器及运行方法，属于变压器制造。
背景技术：
1、风电设备的造价较为昂贵，尤其是建造在海上，一般为无人值守，一旦出现着火或爆炸等安全问题，很难及时做出处理。为了提高海上风电塔筒的安全性，已有技术的海上风电塔筒机舱用变压器一般采用燃点更高的合成酯绝缘油作为变压器介质，例如：中国专利cn202220769493.5名称“一种大容量海上风电风机用高燃点油变压器”和cn202310614076.2名称“一种海上风电油浸式变压器双储油柜结构”等，合成酯绝缘油的燃点较高，可达300℃左右，虽然一定程度抑制了着火的危险，提高了变压器使用的安全性，但终究是一种油酯类物质，仍然存在燃烧及爆炸的潜在危险。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器及运行方法，变压器以气体作为变压器冷却及绝缘介质，具有不燃、不爆的特性，完全避免了变压器故障造成的安全事故，解决已有技术存在的上述技术问题。
2、本发明的技术方案是：
3、一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器，变压器本体由变压器气箱和器身组成，器身安装于变压器气箱内部，包含变压器铁心、线圈和引线，变压器气箱内部采用气体作为绝缘及冷却介质，所述气体为下述气体之一：sf6气体；c4f7n气体和co2、n2、o2混合气体；c5f10o和co2、n2、o2混合气体；变压器外部由高压出线系统、低压出线系统、冷却系统、压力保护注放气取气系统、测温系统、突发压力保护系统和智能控制系统组成；所述高压出线系统结构为：变压器高压侧通过高压肘形联结器和高压避雷器与高压电缆直接联结引出；所述低压出线系统结构为；变压器低压侧通过套管与低压母线联结引出；冷却系统采用强气水冷方式；变压器配置突发压力继电器、压力密度保护表和温度计对变压器本体进行监测保护，智能控制系统采用plc可编程智能控制箱实现对冷却系统智能控制及保护。
4、所述冷却系统由多套结构相同的冷却器组成，实现变压器运行时变压器内部热量向外部的传递。
5、所述冷却系统数量为结构相同的左右两套冷却器，左冷却器包含冷却系统隔离阀一、冷却系统隔离阀二、冷却系统上部联管一、冷却系统气水热交换器一、冷却系统气泵一、冷却系统下部联管一和冷却系统注放气阀一，变压器本体的上部和下部分别通过冷却系统上部联管一和冷却系统下部联管一与冷却系统气水热交换器一连接，冷却系统上部联管一和冷却系统下部联管一分别设置冷却系统隔离阀一和冷却系统隔离阀二将变压器本体与冷却系统气水热交换器一隔离，冷却系统下部联管一上设有冷却系统气泵一；所述冷却系统下部联管一上设有冷却系统注放气阀一，冷却系统注放气阀一用于冷却系统内部气体的单独抽真空及注气操作；所述右冷却器包含冷却系统隔离阀三、冷却系统隔离阀四、冷却系统上部联管二、冷却系统气水热交换器二、冷却系统气泵二、冷却系统下部联管二和冷却系统注放气阀二，与左冷却器具有同样功能。
6、所述压力保护注放气取气系统由设置在变压器本体上的压力密度保护表、本体注放气隔离阀、本体注放气管路和本体注放气阀构成，实现对变压器内部气体压力及密度的监测，同时满足对压力密度保护表的更换与检测。
7、所述测温系统由设置在变压器本体上的温度计探头、温度计毛细管和温度计终端构成，实现对变压器顶部气体温度的实时监测，以保证变压器的运行状态。
8、所述突发压力保护系统由设置在变压器本体上的突发压力继电器、突发压力继电器联结管和突发压力继电器隔离阀构成，突发压力继电器通过突发压力继电器联结管设置在变压器本体上，突发压力继电器联结管上设置突发压力继电器隔离阀，实现对变压器内部故障的监测。
9、所述智能控制系统将plc可编程智能控件安装于plc可编程智能端控箱内，实现对变压器冷却系统的智能控制。本发明变压器具有不燃、不爆的安全性能，可以彻底解决背景技术中对变压器的安全性能的需求，为海上风电设备保驾护航。
10、一种上述海上风电塔筒机舱用充气式变压器的运行方法，变压器内部采用气体作为绝缘及冷却介质，所述气体为下述气体之一：sf6气体；c4f7n气体和co2、n2、o2混合气体；c5f10o和co2、n2、o2混合气体；变压器低压侧通过套管与低压母线联结引出，高压侧通过高压肘形联结器和高压避雷器引出；冷却系统由多套冷却器组成；压力密度保护表、本体注放气隔离阀、本体注放气管路和本体注放气阀构成变压器压力保护注放气取气系统；温度计探头、温度计毛细管和温度计终端构成变压器测温系统；突发压力继电器、突发压力继电器联结管和突发压力继电器隔离阀构成突发压力保护系统；plc可编程智能端控箱实现冷却系统的智能控制。
11、所述冷却系统数量为结构相同的左右两套冷却器，左冷却器包含冷却系统隔离阀一、冷却系统隔离阀二、冷却系统上部联管一、冷却系统气水热交换器一、冷却系统气泵一、冷却系统下部联管一和冷却系统注放气阀一，变压器本体的上部和下部分别通过冷却系统上部联管一和冷却系统下部联管一与冷却系统气水热交换器一连接，冷却系统上部联管一和冷却系统下部联管一分别设置冷却系统隔离阀一和冷却系统隔离阀二将变压器本体与冷却系统气水热交换器一隔离，冷却系统下部联管一上设有冷却系统气泵一；所述冷却系统下部联管一上设有冷却系统注放气阀一，冷却系统注放气阀一用于冷却系统内部气体的单独抽真空及注气操作；当变压器正常运行时，冷却系统隔离阀一和冷却系统隔离阀二处于常开状态；当冷却系统气水热交换器一和冷却系统气泵一一旦出现故障或进行检修时，将冷却系统隔离阀一和冷却系统隔离阀二关闭，在变压器本体内部的气体不动的情况下，通过冷却系统注放气阀一对左冷却器内少量气体回收，检修完毕后再通过冷却系统注放气阀一进行抽真空及注气，最后打开冷却系统隔离阀一和冷却系统隔离阀二，变压器完全恢复正常状态；
12、所述右冷却器包含冷却系统隔离阀三、冷却系统隔离阀四、冷却系统上部联管二、冷却系统气水热交换器二、冷却系统气泵二、冷却系统下部联管二和冷却系统注放气阀二，与左冷却器具有同样功能，根据变压器容量可以安装多组结构相同的冷却器。
13、由压力密度保护表、本体注放气隔离阀、本体注放气管路和本体注放气阀形成压力保护注放气取气系统，对变压器进行压力保护、注放气和取气，变压器正常运行状态下，本体注放气隔离阀处于常开状态，本体注放气阀处于常闭状态，本体注放气管路与变压器本体的气路相通，通过联结到本体注放气管路上的压力密度保护表对变压器气室的气体压力及密度进行监测，一旦有渗漏，气体密度降低到一定程度时发出报警或跳闸信号，当气体压力增大到一定程度时同样发出高压力报警信号；可通过本体注放气阀对变压器本体内部气体进行取样分析，从而判断变压器内部的运行状态；当需要对变压器进行检修时，可通过本体注放气阀对变压器本体内部气体进行回收，当检修完毕后通过本体注放气阀对变压器进行抽真空注气；压力密度保护表故障或需要拆卸进行校准时，可关闭本体注放气隔离阀，通过本体注放气阀对本体注放气管路中少量气体进行回收，然后摘除压力密度保护表，对压力密度保护表更换或校准后重新安装，通过对本体注放气管路进行抽真空注气，关闭本体注放气阀，打开本体注放气隔离阀，使变压器进入正常运行状态。
14、由温度计探头、温度计毛细管和温度计终端构成变压器的测温系统，温度计探头从变压器本体顶部插入变压器本体内部，用于探测变压器顶部气体的温度，温度计毛细管将温度计探头和温度计终端相连，将温度计探头探测的变压器顶层气体温度传递到温度计终端内，并直观地显示出来，当变压器顶层气体温度过高时，由温度计终端发出报警信号。
15、由突发压力继电器、突发压力继电器联结管和突发压力继电器隔离阀组成突发压力保护系统，变压器正常运行时，突发压力继电器隔离阀处于常开状态，当变压器内部有故障时，突发压力继电器发出跳闸信号；当对突发压力继电器进行更换时，可关闭突发压力继电器隔离阀，更换完成后再打开进入正常运行状态。
16、所述plc可编程智能端控箱可智能控制变压器冷却系统的气泵启动与停止，同时将变压器二次保护端子集中到该端控箱内给用户使用。
17、本发明的积极效果：变压器以气体作为变压器冷却及绝缘介质，具有不燃、不爆的特性，完全避免了变压器故障造成的安全事故，使得变压器的使用更加安全可靠，充气式变压器使用于海上风电塔筒机舱内，可以彻底避免变压器故障产生着火及爆炸的危险，保证海上风电塔筒设备的运行安全。
1.一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器，其特征在于：变压器本体（1）由变压器气箱和器身组成，器身安装于变压器气箱内部，包含变压器铁心、线圈和引线，变压器气箱内部采用气体作为绝缘及冷却介质，所述气体为下述气体之一：sf6气体；c4f7n气体和co2、n2、o2混合气体；c5f10o和co2、n2、o2混合气体；变压器外部由高压出线系统、低压出线系统、冷却系统、压力保护注放气取气系统、测温系统、突发压力保护系统和智能控制系统组成；所述高压出线系统结构为：变压器高压侧通过高压肘形联结器和高压避雷器与高压电缆直接联结引出；所述低压出线系统结构为；变压器低压侧通过套管与低压母线联结引出；冷却系统采用强气水冷方式；变压器配置突发压力继电器、压力密度保护表和温度计对变压器本体进行监测保护，智能控制系统采用plc可编程智能控制箱实现对冷却系统智能控制及保护。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器，其特征在于：所述冷却系统由多套结构相同的冷却器组成，实现变压器运行时变压器内部热量向外部的传递。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器，其特征在于：所述冷却系统数量为结构相同的左右两套冷却器，左冷却器包含冷却系统隔离阀一（51）、冷却系统隔离阀二（56）、冷却系统上部联管一（52）、冷却系统气水热交换器一（53）、冷却系统气泵一（54）、冷却系统下部联管一（55）和冷却系统注放气阀一（57），变压器本体（1）的上部和下部分别通过冷却系统上部联管一（52）和冷却系统下部联管一（55）与冷却系统气水热交换器一（53）连接，冷却系统上部联管一（52）和冷却系统下部联管一（55）分别设置冷却系统隔离阀一（51）和冷却系统隔离阀二（56）将变压器本体（1）与冷却系统气水热交换器一（53）隔离，冷却系统下部联管一（55）上设有冷却系统气泵一（54）；所述冷却系统下部联管一（55）上设有冷却系统注放气阀一（57），冷却系统注放气阀一（57）用于冷却系统内部气体的单独抽真空及注气操作；所述右冷却器包含冷却系统隔离阀三（61）、冷却系统隔离阀四（66）、冷却系统上部联管二（62）、冷却系统气水热交换器二（63）、冷却系统气泵二（64）、冷却系统下部联管二（65）和冷却系统注放气阀二（67），与左冷却器具有同样功能。
4.根据权利要求1或2所述的一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器，其特征在于：所述压力保护注放气取气系统由设置在变压器本体（1）上的压力密度保护表（71）、本体注放气隔离阀（72）、本体注放气管路（73）和本体注放气阀（74）构成，实现对变压器内部气体压力及密度的监测，同时满足对压力密度保护表的更换与检测。
5.根据权利要求1或2所述的一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器，其特征在于：所述测温系统由设置在变压器本体（1）上的温度计探头（81）、温度计毛细管（82）和温度计终端（83）构成，实现对变压器顶部气体温度的实时监测，以保证变压器的运行状态。
6.根据权利要求1或2所述的一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器，其特征在于：所述突发压力保护系统由设置在变压器本体1上的突发压力继电器（91）、突发压力继电器联结管（92）和突发压力继电器隔离阀（93）构成，突发压力继电器（91）通过突发压力继电器联结管（92）设置在变压器本体（1）上，突发压力继电器联结管（92）上设置突发压力继电器隔离阀（93），实现对变压器内部故障的监测。
7.一种权利要求1-6任意一项所述的一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器的运行方法，其特征在于：变压器内部采用气体作为绝缘及冷却介质，所述气体为下述气体之一：sf6气体；c4f7n气体和co2、n2、o2混合气体；c5f10o和co2、n2、o2混合气体；变压器低压侧通过套管与低压母线联结引出，高压侧通过高压肘形联结器和高压避雷器引出；冷却系统由多套冷却器组成；压力密度保护表（71）、本体注放气隔离阀（72）、本体注放气管路（73）和本体注放气阀（74）构成变压器压力保护注放气取气系统；温度计探头（81）、温度计毛细管（82）和温度计终端（83）构成变压器测温系统；突发压力继电器（91）、突发压力继电器联结管（92）和突发压力继电器隔离阀（93）构成突发压力保护系统；plc可编程智能端控箱（10）实现冷却系统的智能控制。
8.根据权利要求7所述的一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器的运行方法，其特征在于：所述冷却系统数量为结构相同的左右两套冷却器，左冷却器包含冷却系统隔离阀一（51）、冷却系统隔离阀二（56）、冷却系统上部联管一（52）、冷却系统气水热交换器一（53）、冷却系统气泵一（54）、冷却系统下部联管一（55）和冷却系统注放气阀一（57），变压器本体（1）的上部和下部分别通过冷却系统上部联管一（52）和冷却系统下部联管一（55）与冷却系统气水热交换器一（53）连接，冷却系统上部联管一（52）和冷却系统下部联管一（55）分别设置冷却系统隔离阀一（51）和冷却系统隔离阀二（56）将变压器本体（1）与冷却系统气水热交换器一（53）隔离，冷却系统下部联管一（55）上设有冷却系统气泵一（54）；所述冷却系统下部联管一（55）上设有冷却系统注放气阀一（57），冷却系统注放气阀一（57）用于冷却系统内部气体的单独抽真空及注气操作；当变压器正常运行时，冷却系统隔离阀一（51）和冷却系统隔离阀二（56）处于常开状态；当冷却系统气水热交换器一（53）和冷却系统气泵一（54）一旦出现故障或进行检修时，将冷却系统隔离阀一（51）和冷却系统隔离阀二（56）关闭，在变压器本体（1）内部的气体不动的情况下，通过冷却系统注放气阀一（57）对左冷却器内少量气体回收，检修完毕后再通过冷却系统注放气阀一（57）进行抽真空及注气，最后打开冷却系统隔离阀一（51）和冷却系统隔离阀二（56），变压器完全恢复正常状态；所述右冷却器包含冷却系统隔离阀三（61）、冷却系统隔离阀四（66）、冷却系统上部联管二（62）、冷却系统气水热交换器二（63）、冷却系统气泵二（64）、冷却系统下部联管二（65）和冷却系统注放气阀二（67），与左冷却器具有同样功能。
9.根据权利要求7或8所述的一种海上风电塔筒机舱用充气式变压器运行方法，其特征在于：变压器正常运行状态下，本体注放气隔离阀（72）处于常开状态，本体注放气阀（74）处于常闭状态，本体注放气管路（73）与变压器本体的气路相通，通过联结到本体注放气管路（73）上的压力密度保护表（71）对变压器气室的气体压力及密度进行监测，一旦有渗漏，气体密度降低到一定程度时发出报警或跳闸信号，当气体压力增大到一定程度时同样发出高压力报警信号；可通过本体注放气阀（74）对变压器本体内部气体进行取样分析，从而判断变压器内部的运行状态；当需要对变压器进行检修时，可通过本体注放气阀（74）对变压器本体内部气体进行回收，当检修完毕后通过本体注放气阀（74）对变压器进行抽真空注气；压力密度保护表（71）故障或需要拆卸进行校准时，可关闭本体注放气隔离阀（72），通过本体注放气阀（74）对本体注放气管路（73）中少量气体进行回收，然后摘除压力密度保护表（71），对压力密度保护表（71）更换或校准后重新安装，通过对本体注放气管路（73）进行抽真空注气，关闭本体注放气阀（74），打开本体注放气隔离阀（72），使变压器进入正常运行状态。
