CN104167903A - 变流器的散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变流器的散热系统，包括：与冷却水源连接的主进水管；连接在主进水管与大功率散热器件之间的大直径进水管；连接在主进水管与小功率散热器件之间的小直径进水管；和出水管，分别通过支管路与大功率散热器件以及小功率散热器件的出口连接，通过其流体介质携带热量排出变流器设备；其中，大功率散热器件和小功率散热器件均至少有一个，每个散热器件均分别通过大直径进水管或小直径进水管与主进水管连接，且小功率散热器件设置的位置比大功率器件的设置位置高。该散热系统在满足各散热器件的散热需求的同时能尽量减少冷却介质的总流量。

Description

变流器的散热系统

技术领域

本发明涉及一种散热系统，具体涉及一种用于变流器散热的变流器的散热系统。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的不断发展，变流器技术日益成熟，使得变流器在各种行业得到广泛应用。随之而来的是变流器的散热问题，尤其是对于小空间、大容量及多功能的变流器，如何设计有效、简单、可靠的散热系统就显得非常重要了。

目前采用的散热系统主要包括风冷散热系统和水冷散热系统。尤其是在变流器的散热中，多采用风冷散热。风冷散热效率较高，但为了增加散热面积，一般需要散热设备的体积较大，使用环境有一定的局限性。随着变流器技术的飞速发展，采用液体冷却的方式来进行散热的方法在变流器散热中得到越来越多的应用，尤其是对于大功率的变流器。但由于不同功率的散热器件的发热量有较大的差异，因此在散热时对冷却介质流量也就有不同的需求。另外，冷却介质流量过大时又会造成冷却介质的浪费。因此，如何能按需分配各散热器件所需的冷却介质，同时又能减少冷却介质的总流量目前实现水冷散热急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是，提供一种在满足各散热器件的散热需求的同时能尽量减少冷却介质的总流量的变流器的散热系统。

针对该问题的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的变流器的散热系统，包括：

与冷却水源连接的主进水管；

连接在主进水管与大功率散热器件之间的大直径进水管；

连接在主进水管与小功率散热器件之间的小直径进水管；和

出水管，分别通过支管路与大功率散热器件以及小功率散热器件的出口连接，通过该出水管流体介质携带热量排出变流器设备；

其中，大功率散热器件和小功率散热器件均至少有一个，每个散热器件均分别通过大直径进水管或小直径进水管与主进水管连接，且小功率散热器件设置的位置比大功率器件的设置位置高。

与现有技术相比，本发明的变流器的散热系统具有以下优点。该散热系统根据散热器件的功率大小及散热需求，选用不同的管径，摆放不同的位置，满足各散热单元散热需求的同时，做到冷却介质总需求量最小，降低变流器对冷却介质流速的要求，便于系统普及应用；散热系统中配备控水换热器，可有效稳定变流器内部空气温度，对其他非液体冷却的器件进行有效的散热，能有效地解决凝露等问题，提高设备稳定性，延长设备使用寿命。

在一个实施例中，在大直径进水管与出水管之间还通过支管连接有空水换热器，所述空水换热器设置在变流器的上部以对变流器内的空气进行换热。由于除去大功率散热器件和小功率散热器件之外，还存在例如电阻、电容、反馈控制系统等小功率的发热器件，它们经过较长时间的工作会累积一定的热量，导致变流器内部温度升高，且容易引起凝露现象。为此，在变流器的上部设置空水换热器，对变流器的上部进行换热，从而带动变流器内部的空气进行流动。因而能够对相关小功率发热器件进行散热，并稳定变流器内部的温度，提高设备长时间运行的工作稳定性，提高设备的使用寿命。

在一个优选的实施例中，所述空水换热器包括风扇和与主进水管经管路连接的翅片换热机构，通过所述风扇使得变流器内的空气流过翅片换热机构以进行换热。由风扇带动变流器的内部的热空气流动，热空气经过翅片换热机构降温。

在一个实施例中，可以根据空间及散热需求将所述空水换热器与小功率散热器件摆放在不同高度。优选地，将空水换热器与小功率散热器件设置在同一高度，并通过小直径进水管与主进水管连接。空水换热器中的翅片换热机构只需要相对较小的流量，因此，与小功率散热器件设置在同一高度并只需要通过小直径进水管连接即可达到需要的流量。

在一个优选的实施例中，所述空水换热器与小功率散热器件均位于大功率散热器件的上方。这样的设置使得与空水换热器以及小功率散热器件连接的小直径进水管比较长，从而增加了流体介质经过管道时的压力损失。

在一个实施例中，多个大功率散热器件位于同一高度水平摆放。多个大功率散热器件通过相同管径的软管与主进水管连接时，压力损失基本相同。因此，可以方便冷却介质流量的分配。

在一个优选的实施例中，所述小功率散热器件通过小直径长管或小直径弯管与主进水管连接，所述大功率散热器件通过大直径短管与主进水管连接。

在一个实施例中，所述主进水管在分流前的部分上连接有温度传感器，所述温度传感器连接到变流器的反馈控制系统上以根据不同的冷却介质或散热需求来调节冷却介质的温度。

在一个优选的实施例中，所述大功率散热器件均通过快插接头与大直径进水管以及支管路连接，在所述快插接头从自身连接处断开时能锁住管口。快插接头可以方便连接和安装。

在一个优选的实施例中，所述出水管设在小功率散热器件和大功率散热器件之间的空隙处。方便管路连接和散热器件的安装。

附图说明

图1所示是本发明的变流器的散热系统的一种具体实施例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示为本发明的变流器的散热系统的一种具体实施例。在该实施例中，该散热系统主要包括与冷却水源连接的主进水管1、连接在主进水管1与大功率散热器件6之间的大直径进水管4；连接在主进水管1与小功率散热器件7之间的小直径进水管2；和出水管9。其中，出水管9通过支管路10与大功率散热器件6的出口连接，出水管9通过支管路11与小功率散热器件7的出口连接，然后流体介质携带热量从出水管9的出口排出变流器设备。此处的大直径进水管4和小直径进水管2是相对两者而言的，即仅表示大直径进水管4的直径比小直径进水管2的直径大。

在一个实施例中，包括多个大功率散热器件6和至少一个小功率散热器件7。其中，每个大功率散热器件6均分别通过一根大直径进水管4与主进水管1连接。每个小功率散热器件7均通过一根小直径进水管2与主进水管1连接。另外，小功率散热器件7设置的位置比大功率器件6的设置位置高，这样，小直径进水管2就会比大直径进水管4长。

根据压力损失的计算公式:其中，λ为阻力系数，l为管路长度(m)，d为管路内径(m)，v为液体流速(m/s)，ρ为液体密度(kg/m³)，ΔP_r为局部压力损失，与管道的结构形式有关，例如弯管的转角一般会比平缓过渡的压力损失大。

由压力损失的计算公式可以合理推导出，管路越长，压力损失越大；管径越小，压力损失越大。因此，在一个实施例中，对于多个功率相同或相近的散热器件，例如多个大功率散热器件6，采用相同的管径，并排水平排列地安装在变压器的基本相同的高度，从而做到使得流体介质进入多个功率相同或相近的散热器件压力(例如进入多个功率相同的大功率散热器件6时的压力损失基本相同。这样的结构设置能够使得冷却介质的分流更加合理。

由于变压器内除了大功率散热器件6和小功率散热器件7以外，还存在一些例如电阻、电容等小功率发热器件，这些小功率发热器件经过较长时间的工作累积起一定的热量，该热量导致变压器内部的温度升高，设置容易引起凝露现象，影响变压器的使用寿命。为了解决该问题，在一个实施例中，在变压器的上部设有空水换热器8。该空水换热器8通过加快变流器的上部的空气流动来进行换热。优选地，该空水换热器8包括风扇和翅片换热机构，翅片换热机构的进水口通过小直径进水管2与主进水管1连接，翅片换热机构的出水口通过支管路11与出水管9连接。因此，工作时，翅片换热机构内一直流动冷却介质，例如冷却水。风扇的运转加速了变压器上部的热空气的流动，并带动变压器内部的空气流动，热空气经过翅片换热机构时，与翅片换热机构进行换热，对相关小功率发热器件进行散热，使得变压器内的空气温度降低。变压器内的温度降下来后，带来的主要有益效果为：可以提高变压器设备长时间运行的系统稳定性，延长变压器设备的使用寿命。

在另一个实施例中，该空水换热器8也可以采用纯风冷的结构，例如，该空水换热器8仅设置风扇来散热。

在一个优选的实施例中，空水换热器8与小功率散热器件7均采用小直径进水管2连接。由于空水换热器8的功率相对较小，采用小直径进水管2时管道直径较小，减小该支路的冷却介质的流量。采用的小直径进水管2的长度较长，小直径长管的结构增大了压力损失，满足该空水换热器8的散热需求。另外，通过选择管路的直径和长度，可以达到对冷却介质流量进行合理有效的分配的目的，从而在满足不同的散热单元或散热器件的需求的同时，能够尽量降低变流器的总流量需求，从而降低设计难度。此外，还可以通过增加弯道的数量与角度，增加散热单元或散热器件的高度位置等方式，来增加支路的压力损失，从而控制空水换热器8或小功率散热器件7等支路的冷却介质流量。

在一个实施例中，可以根据空间及散热需求将空水换热器8与小功率散热器件7摆放在相同或不同的高度。优选地，将空水换热器8与小功率散热器件7设置在同一高度，并通过小直径进水管2将空水换热器8及小功率散热器件7均连接到主进水管1。

在一个实施例中，空水换热器8和小功率散热器件7均设置在大功率散热器件6的上方。优选地，出水管9设在小功率散热器件7和大功率散热器件6之间的空隙处。这样的结构，不仅连接和安装方便，而且使得连接大功率散热器件6的大直径进水管4和支管路10均较短，从而可以获得较大的流量并能充分利用冷却介质来进行散热。

在一个优选的实施例中，大直径进水管4和支管路10均通过快插接头5来连接大功率散热器件6。快插接头5不仅连接方便，安装快速，而且在快插接头5从连接处断开时能锁住管口以防止冷却介质泄漏。

在一个优选的实施例中，主进水管1在分流前的部分上连接有温度传感器3和或流量传感器，该温度传感器3和流量传感器连接到变流器的反馈控制系统上，反馈控制系统根据不同的冷却介质或散热需求来调节冷却介质的温度和流量。

优选地，所述大直径进水管4和小直径进水管2均采用软管，软管方便安装和方便管路布置。

在一个优选的实施例中，主进水管1、小直径进水管2、大直径进水管4和出水管9中的一个或多个上设置有控制阀门。该控制阀门可以是仅控制管道开关的开关阀，也可以是控制管道内的流量的流量控制阀。

说明的是，虽然本发明中的冷却介质是采用水，但本领域的技术人员都知道，采用其它的流体或非流体介质也能解决本发明的技术问题，并达到基本相同的技术效果。差别主要在于管道的直径和长度，以及适于该种流体或非流体介质的管路的材质。因此，本发明的冷却介质并不仅限于水这一种，而是包括了现有的能解决本发明的技术问题的多种冷却介质。

虽然已经结合具体实施例对本发明进行了描述，然而可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种变流器的散热系统，包括：

与冷却水源连接的主进水管；

连接在主进水管与大功率散热器件之间的大直径进水管；

连接在主进水管与小功率散热器件之间的小直径进水管；和

出水管，分别通过支管路与大功率散热器件以及小功率散热器件的出口连接，通过其流体介质携带热量排出变流器设备；

其中，大功率散热器件和小功率散热器件均至少有一个，每个散热器件均分别通过大直径进水管或小直径进水管与主进水管连接，且小功率散热器件设置的位置比大功率器件的设置位置高。

2.根据权利要求1所述的变流器的散热系统，其特征在于，在大直径进水管与出水管之间还通过支管连接有空水换热器，所述空水换热器设置在变流器的上部以对变流器内的空气进行换热。

3.根据权利要求2所述的变流器的散热系统，其特征在于，所述空水换热器包括风扇和与主进水管经管路连接的翅片换热机构，通过所述风扇使得变流器内的空气流过翅片换热机构以进行换热。

4.根据权利要求2或3所述的变流器的散热系统，其特征在于，所述空水换热器与小功率散热器件设置在同一高度，并通过小直径进水管与主进水管连接。

5.根据权利要求4所述的变流器的散热系统，其特征在于，所述空水换热器与小功率散热器件均位于大功率散热器件的上方。

6.根据权利要求5所述的变流器的散热系统，其特征在于，多个大功率散热器件位于同一高度水平摆放。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的变流器的散热系统，其特征在于，所述小功率散热器件通过小直径长管或小直径弯管与主进水管连接，所述大功率散热器件通过大直径短管与主进水管连接。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的变流器的散热系统，其特征在于，所述主进水管在分流前的部分上连接有温度传感器，所述温度传感器连接到变流器的反馈控制系统上以根据不同的冷却介质或散热需求来调节冷却介质的温度。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的变流器的散热系统，其特征在于，所述大功率散热器件均通过快插接头与大直径进水管以及支管路连接，所述快插接头从连接处断开时能锁住管口。

10.根据权利要求5～9中任一项所述的变流器的散热系统，其特征在于，所述出水管设在小功率散热器件和大功率散热器件之间的空隙处。