CN103996499A - 油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置 - Google Patents

Abstract

一种油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，属于电力供配电设施技术领域。包括进油总管、回油总管及至少一蒸发器，蒸发器包括罐体、蒸发管、上隔板和下隔板，特点：还包括用于储存冷却液的冷却液储罐，该冷却液储罐伴随于蒸发器，且在冷却液储罐的顶部或上侧部构成有一与冷却液储罐的冷却液储罐腔相通的冷却液进液接口，在冷却液储罐的下侧部构成有一同样与冷却液储罐腔相通的冷却液出液接口，冷却液进液接口在使用状态下与变压器散热器的散热器出液口连接，冷却液出液接口与罐体连接且与液腔相通。可保障蒸发器的蒸发管管腔处于满液状态，由蒸发管对由变压器引入的高温油有效换热，降低变压器的工作温升，保障变压器的使用寿命。

Description

油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置

技术领域

 本发明属于电力供配电设施技术领域，具体涉及一种油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置。

背景技术

上面提及的相变是指汽相与液相之间的转换，更确切地讲，冷却液在汽态与液态之间转换。为了确保油浸式变压器的正常运行，需要为变压器配套冷却器，用于降低变压器的工作温升，对此可以详见中国发明专利申请公布号CN102360760A（油浸式变压器用的油-蒸发液换热装置）的说明书0002段至0004段，该专利申请方案克服了发明专利申请公开号CN101388275A（一种采用蒸发冷却技术的变压器换热器）的欠缺，并且客观上体现了说明书的技术效果栏中的技术效果，但是该CN102360760A依然存在以下缺憾：其一，由于蒸发器的蒸发管（也称换热管）的结构有失合理，因而热交换效果并不能达到人们期望的要求，而要使蒸发器满足良好的热交换要求，那么只能以增加蒸发管的数量予以补偿，然而，增加蒸发管的数量会导致蒸发器体积增大并且不仅增加制造难度以及制造成本增大，而且导致原材料消耗增加；其二，由于无法察知换热介质的状况，因而在实际的使用过程中具有盲目性，例如当换热介质减少乃至由于泄漏等因素而严重消耗时，对流经罐腔即流经热交换腔内的变压器油的换热效果会严重减退，然而由于无法察知换热介质减少，因此导致油浸式变压器的温升得不到应有降低的后果，从而存在烧毁变压器之虞。

实用新型专利授权公告号CN203325648U提供的“油浸式变压器用的油-蒸发液管式相变换热装置”能够弥补前述CN102360760A的欠缺，但是该CN203325648U依然存在以下缺憾：由于蒸发器内的蒸发液会随着时间的推移而渐渐减少，因而当蒸发管的管腔内的蒸发液液位降低后，会影响与管外油液的换热效果，即有效换热面积变小，于是由油浸式变压器引出的高温油因得不到应有的降温而致回引至变压器内的油温高，不利于降低变压器的工作温度（工作温升），乃至影响变压器的合理使用寿命。

鉴于上述已有技术存在的欠缺，本申请人作了有益的改进，并且形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于使蒸发器内的蒸发液保持于满液状态而藉以使蒸发器体现对来自于油浸式变压器的高温油进行良好换热以有效降低油浸式变压器的工作温升的油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置。

本发明的任务是这样来完成的，一种油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，包括一进油总管、一回油总管以及至少一个蒸发器，蒸发器包括一罐体、设置在罐体腔内的一蒸发管、一上隔板和一下隔板，上隔板与罐体的罐体腔的上部固定，而下隔板与罐体腔的下部固定，蒸发管的数量有既彼此纵向并行又相互间隔分布的一组，各蒸发管的上端与上隔板固定，而下端与下隔板固定，上、下隔板之间的空间构成为罐体油腔，上隔板朝向上的一侧与罐体的罐体腔顶部之间的空间构成为气腔，而下隔板朝向下的一侧与罐体的罐体腔底部之间的空间构成为液腔，气腔以及液腔均与蒸发管的蒸发管管腔相通，并且气腔在使用状态下与变压器散热器的散热器进气口连接，所述进油总管在对应于所述上隔板的下方的位置与所述罐体配接并且与所述罐体油腔相通，所述回油总管在对应于所述下隔板的上方的位置与罐体配接并且同样与罐体油腔相通，特征在于：还包括有用于储存冷却液的冷却液储罐，该冷却液储罐伴随于所述蒸发器，并且在该冷却液储罐的顶部或上侧部构成有一与冷却液储罐的冷却液储罐腔相通的冷却液进液接口，而在冷却液储罐的下侧部构成有一同样与冷却液储罐腔相通的冷却液出液接口，冷却液进液接口在使用状态下与变压器散热器的散热器出液口连接，而冷却液出液接口与所述罐体连接并且与所述液腔相通。

在本发明的一个具体的实施例中，在所述进油总管上并且朝向所述蒸发器的罐体的一侧构成有一进油总管出油接口，在所述回油总管上并且同样朝向蒸发器的罐体的一侧构成有一回油总管进油接口，在罐体的外壁上并且在对应于所述上隔板的下方的位置构成有一与所述罐体油腔相通的热油进油接口，而在对应于所述下隔板的上方的位置构成有一同样与罐体油腔相通的冷却油出油接口，热油进油接口与所述进油总管出油接口连接，冷却油出油接口与所述回油总管进油接口连接。

在本发明的另一个具体的实施例中，在所述罐体的顶部构成有一高温汽引出接口，该高温汽引出接口与所述的气腔相通，并且该高温汽引出接口在使用状态下与所述变压器散热器的散热器进气口连接；在罐体的下侧部并且在对应于所述冷却液出液接口的位置构成有一冷却液引入接口，该冷却液引入接口与所述液腔相通，并且该冷却液引入接口与冷却液出液接口连接。

在本发明的又一个具体的实施例中，在所述罐体的侧壁上并且在对应于所述气腔的位置配设有一与气腔相通的液位计上接口，而在对应于所述液腔的位置配设有一与液腔相通的液位计下接口，在液位计上、下接口之间配设有一液位计。

在本发明的再一个具体的实施例中，在所述的蒸发管的外壁上构成有外翅片，该外翅片围绕蒸发管的圆周方向自蒸发管的一端以螺旋状态延伸至另一端。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的蒸发管为铜管。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述铜管的内径为10-14㎜，壁厚为0.75-0.85㎜。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述罐体高度以及内径与所述冷却液储罐相同。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述冷却液为全氟碳、氟碳氧、氟碳氢或氟碳氮化合物。

本发明提供的技术方案由于伴随于蒸发器配置了冷却液储罐，因而可保障蒸发器的蒸发管的蒸发管管腔处于满液状态，由蒸发管对由变压器引入的并且进入到罐体的罐体腔内的高温油有效换热，降低变压器的工作温升，保障变压器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的实施例结构图。

图2为图1所示的另一实施例示意图。

图3为本发明的应用例示意图。

具体实施方式

实施例1：

请参见图1，给出了一进油总管1、一回油总管2以及两个蒸发器3，以目前由图1所示的位置状态为例，在进油总管1的左端构成有一进油总管配接法兰12，该进油总管配接法兰12在使用状态下用于与由图3所示的油浸式变压器6的变压器高温油引出接口61配接。在回油总管2的左端构成有一回油总管配接法兰22，该回油总管配接法兰22在使用状态下与油浸式变压器6的变压器低温油引出接口62配接。由于两个蒸发器3的结构以及与进油总管1、回油总管2的连接方式是相同的，因此申请人在下面择其一详细说明。

前述的蒸发器3包括罐体31、设置在罐体31的罐体腔内的蒸发管32、上隔板33和下隔板34，上隔板33与罐体31的罐体腔的上部固定，而下隔板34与罐体腔的下部固定，蒸发管32的数量有既彼此纵向并行又相互间隔分布的一组，各蒸发管32的上端与上隔板33固定，而下端与下隔板34固定，上、下隔板33、34之间的空间构成为罐体油腔311，该罐体油腔311也可称为换热腔，由前述进油总管1引出的高温油进入罐体油腔311内并且在冷却后从回油总管2回引至油浸式变压器6。由图1所示，上隔板33朝向上的一侧与罐体31的罐体腔顶部之间的空间构成为气腔331，而下隔板34朝向下的一侧与罐体31的罐体腔底部之间的空间构成为液腔341，气腔331以及液腔341均与蒸发管32的蒸发管管腔321相通，并且气腔331在使用状态下与由图3所示的变压器散热器5的散热器进气口51连接。

前述进油总管1在对应于上隔板33的下方的位置与罐体31配接并且与罐体油腔311相通，同样，前述回油总管2在对应于前述下隔板34的上方的位置与罐体31配接并且与罐体油腔311相通。具体由图1所示：在进油总管1上并且朝向蒸发器3的罐体31的一侧构成有一进油总管出油接口11，而在回油总管2上并且同样朝向蒸发器3的罐体31的一侧构成有一回油总管进油接口21；在罐体31的外壁上并且在对应于上隔板33的下方的位置构成有一与罐体油腔311相通的热油进油接口312，在对应于下隔板34的上方的位置构成有一同样与罐体油腔311相通的冷却油出油接口313，热油进油接口312与进油总管出油接口11连接，冷却油出油接口313与回油总管进油接口21连接。

作为本发明提供的技术方案的技术要点：作为油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置的结构体系，还包括有一用于储存冷却液的冷却液储罐4，该冷却液储罐4伴随于蒸发器3，由于本实施例例举的蒸发器3的数量有两个，因此该冷却液储罐4位于两个蒸发器3之间。在冷却液储罐4的顶部（也可以是上侧部）构成有一与冷却液储罐4的冷却液储罐腔41相通的冷却液进液接口42，而在冷却液储罐4的下侧部构成有一同样与冷却液储罐4的冷却液储罐腔41相通的冷却液出液接口43，冷却液进液接口42在使用状态下与变压器散热器5的散热器出液口52连接，而冷却液出液接口43与前述罐体31连接并且与液腔341相通。

继续见图1，在前述罐体3的顶部构成有一高温汽引出接口314，该高温汽引出接口314与气腔331相通，并且该高温汽引出接口314在使用状态下与前述变压器散热器5的散热器进气口51连接。在罐体31的下侧部并且在对应于冷却液出液接口43的位置构成有一冷却液引入接口315，该冷却液引入接口315与液腔341相通，并且该冷却液引入接口315与前述冷却液出液接口43连接。

在本实施例中，前述蒸发管32为铜管，并且布管方式呈正三角形的位置关系布管。铜管的内径为10-14㎜，壁厚为0.75-0.85㎜，本实施例中，铜管的内径为12㎜，壁厚为0.8㎜。

上面提及的冷却液为全氟碳、氟碳氧、氟碳氢或者氟碳氮化合物，但也可以使用其它等效的冷却液。

优选地，将罐体31的高度以及内径设计为与冷却液储罐4相同或相接近，于是冷却液储罐4的容积相对于蒸发器3的蒸发管32的容积形成河水宽与井水满的关系，当蒸发器3内的蒸发液减少时则由冷却液储罐4补偿，使蒸发管32的蒸发管腔321始终处于满液状态，不会因液位降低而影响与管外的高温油之间的换热效果。

示意在图1中的双线空心箭头表示油的流动方向，而单线实心箭头表示冷却液的流动方向。

实施例2：

仅将钢管的内径和壁厚分别设为10㎜和0.75㎜，其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

仅将钢管的内径和壁厚分别设为14㎜和0.85㎜，其余均同对实施例1的描述。

实施例4：

请参见图2，在罐体31的侧壁上并且在对应于气腔31的位置配设有一与气腔331相通的液位计上接口316，而在对应于液腔341的位置配设有一与液腔341相通的液位计下接口317，在该液位计上、下接口316、317之间配设有一液位计318。由图2所示，在前述的蒸发管32的外壁上构成有外翅片322，该外翅片322围绕蒸发管32的圆周方向自蒸发管32的一端以螺旋状态延伸至另一端，具体而言，外翅片322由蒸发管32上的材料沿着蒸发管32的半径方向延伸并且与蒸发管32构成为一体。此外，图2中的接口法兰变为圆形，其余均同对实施例1的描述。

应用例：

请参见图3并且结合图1，本发明在使用时配置在建筑物的地下室中，与同样配置在建筑物地下室中的油浸式变压器6连接，当然也可将本发明伴随于油浸式变压器6配置在地坪上乃至悬空于地坪的载体上。将油浸式变压器6的变压器高温油引出接口61与前述进油总管1的进油总管配接法兰12配接，将油浸式变压器6的变压器低温油引入接口62与前述回油总管2的回油总管配接法兰22配接。将高温汽引出接口314通过过渡连接管3141与位于地坪上的变压器散热器5的散热器进气口51配接，并且将冷却液进液接口42通过过渡管421与变压器散热器5的散热器出液口52连接。

当油浸式变压器6处于工作状态时，出自油浸式变压器6的高温油依次经变压器高温油引出接口61、进油总管1、进油总管出油接口11和热油进油接口312进入罐体油腔311内，与此同时，进入到罐体油腔311内的高温油与蒸发管32换热，由蒸发管32的蒸发管腔321内的冷却液即蒸发液对高温油吸热，一方面使油温降低，另一方面冷却液被汽化成气态，从蒸发管管腔321进入气腔331，并依次经高温汽引出接口314、过渡连接管3141和散热器进气口51进入变压器散热器5，经变压器散热器5散热后使高温油汽转变为液态，并且依次从散热器出液口52、过渡管421、冷却液出液接口43和冷却液引入接口315进入液腔341，如此循环。在该过程中，经蒸发管32换热后的降低了温度的油液依次经罐体油腔311、冷却油出油接口313、回油总管进油接口21、回油总管2和变压器低温油引入接口62回入油浸式变压器6内，对油浸式变压器6的铁芯进行冷却。

Claims (9)

1.一种油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，包括一进油总管(1)、一回油总管(2)以及至少一个蒸发器(3)，蒸发器(3)包括一罐体(31)、设置在罐体腔内的一蒸发管(32)、一上隔板(33)和一下隔板(34)，上隔板(33)与罐体(31)的罐体腔的上部固定，而下隔板(31)与罐体腔的下部固定，蒸发管(32)的数量有既彼此纵向并行又相互间隔分布的一组，各蒸发管(32)的上端与上隔板(33)固定，而下端与下隔板(34)固定，上、下隔板(33)、(34)之间的空间构成为罐体油腔(311)，上隔板(33)朝向上的一侧与罐体(31)的罐体腔顶部之间的空间构成为气腔(331)，而下隔板(34)朝向下的一侧与罐体(31)的罐体腔底部之间的空间构成为液腔(341)，气腔(331)以及液腔(341)均与蒸发管(32)的蒸发管管腔(321)相通，并且气腔(331)在使用状态下与变压器散热器(5)的散热器进气口(51)连接，所述进油总管(1)在对应于所述上隔板(33)的下方的位置与所述罐体(31)配接并且与所述罐体油腔(311)相通，所述回油总管(2)在对应于所述下隔板(34)的上方的位置与罐体(31)配接并且同样与罐体油腔(311)相通，其特征在于：还包括有用于储存冷却液的冷却液储罐(4)，该冷却液储罐(4)伴随于所述蒸发器(3)，并且在该冷却液储罐(4)的顶部或上侧部构成有一与冷却液储罐(4)的冷却液储罐腔(41)相通的冷却液进液接口(42)，而在冷却液储罐(4)的下侧部构成有一同样与冷却液储罐腔(41)相通的冷却液出液接口(43)，冷却液进液接口(42)在使用状态下与变压器散热器(5)的散热器出液口(52)连接，而冷却液出液接口(43)与所述罐体(31)连接并且与所述液腔(341)相通。

2.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，其特征在于在所述进油总管(1)上并且朝向所述蒸发器(3)的罐体(31)的一侧构成有一进油总管出油接口(11)，在所述回油总管(2)上并且同样朝向蒸发器(3)的罐体(31)的一侧构成有一回油总管进油接口(21)，在罐体(31)的外壁上并且在对应于所述上隔板(33)的下方的位置构成有一与所述罐体油腔(311)相通的热油进油接口(312)，而在对应于所述下隔板(34)的上方的位置构成有一同样与罐体油腔(311)相通的冷却油出油接口(313)，热油进油接口(312)与所述进油总管出油接口(11)连接，冷却油出油接口(313)与所述回油总管进油接口(21)连接。

3.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，其特征在于在所述罐体(31)的顶部构成有一高温汽引出接口(314)，该高温汽引出接口(314)与所述的气腔(331)相通，并且该高温汽引出接口(314)在使用状态下与所述变压器散热器(5)的散热器进气口(51)连接；在罐体(31)的下侧部并且在对应于所述冷却液出液接口(43)的位置构成有一冷却液引入接口(315)，该冷却液引入接口(315)与所述液腔(341)相通，并且该冷却液引入接口(315)与冷却液出液接口(43)连接。

4.根据权利要求1或3所述的油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，其特征在于在所述罐体(31)的侧壁上并且在对应于所述气腔(331)的位置配设有一与气腔(33)相通的液位计上接口(316)，而在对应于所述液腔(341)的位置配设有一与液腔(341)相通的液位计下接口(317)，在液位计上、下接口(316、317)之间配设有一液位计(318)。

5.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，其特征在于在所述的蒸发管(32)的外壁上构成有外翅片(322)，该外翅片(322)围绕蒸发管(321)的圆周方向自蒸发管(32)的一端以螺旋状态延伸至另一端。

6.根据权利要求1或5所述的油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，其特征在于所述的蒸发管(32)为铜管。

7.根据权利要求6所述的油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，其特征在于所述铜管的内径为10-14㎜，壁厚为0.75-0.85㎜。

8.根据权利要求1或2所述的油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，其特征在于所述罐体(31)高度以及内径与所述冷却液储罐(4)相同。

9.根据权利要求1所述的油浸式变压器用的蒸发液满液式相变换热装置，其特征在于所述冷却液为全氟碳、氟碳氧、氟碳氢或氟碳氮化合物。