CN104240908B - 蒸发冷却电力变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蒸发冷却电力变压器，包括密闭的箱体、设置在所述箱体内的变压器器身和有载调压分接开关、容装在所述箱体内的蒸发冷却绝缘介质、以及设置在所述箱体上的数个高压套管和数个低压套管，所述变压器器身和有载调压分接开关浸于所述蒸发冷却绝缘介质中；该变压器还包括用于控制所述箱体内蒸汽压力的恒压箱，所述恒压箱安装在所述箱体上方；所述恒压箱与所述高压套管之间、以及数个所述高压套管之间分别通过波纹管相连通。本发明通过增设恒压箱配合蒸发冷却绝缘介质，控制变压器箱体内的蒸汽压力，保证变压器的正常运作。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备领域，尤其涉及一种蒸发冷却电力变压器。
背景技术
目前，在110kV电压等级的电力变压器产品中，主要采用油浸式电力变压器。油浸式电力变压器的冷却介质为变压器油或耐高温油，变压器油的体积随油温变化而变化，通常都需要设置油枕配合变压器的有载调压分接开关，起到储油和补油的作用。此外，传统的大容量油浸式变压器油量大，一旦因故障导致内部温度超过燃点后遇到明火时，会引发火灾，对高层建筑和人们的生活财产安全构成严重的威胁。因此，油浸式变压器不宜使用在消防要求等级高的场所。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的蒸发冷却电力变压器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种蒸发冷却电力变压器，包括密闭的箱体、设置在所述箱体内的变压器器身和有载调压分接开关、容装在所述箱体内的蒸发冷却绝缘介质、以及设置在所述箱体上的数个高压套管和数个低压套管，所述变压器器身和有载调压分接开关浸于所述蒸发冷却绝缘介质中；该变压器还包括用于控制所述箱体内蒸汽压力的恒压箱，所述恒压箱安装在所述箱体上方；所述恒压箱与所述高压套管之间、以及数个所述高压套管之间分别通过波纹管相连通。
优选地，所述恒压箱包括与所述波纹管连接的第一箱体、连接在所述第一箱体上方的第二箱体、连接在所述第一箱体和第二箱体之间的散热体、以及设置在所述第二箱体上的压力释放阀，所述第一箱体、散热体和第二箱体的内部空间依次连通。
优选地，所述散热体包括数个内部中空的散热片，所述散热片相间隔连接在所述第一箱体和第二箱体之间。
优选地，所述恒压箱还包括在开启时释放蒸汽压力的电磁阀、以及止回阀，所述电磁阀设置在所述第二箱体上，所述止回阀设置在所述电磁阀和所述第二箱体之间。
优选地，所述恒压箱还包括用于监测蒸汽压力的压力传感器，所述压力传感器设置在所述第二箱体上并与所述电磁阀电连接。
优选地，所述第二箱体上还设有可开的密闭通气口。
优选地，所述恒压箱还包括压力表，所述压力表设置在所述第二箱体上；和/或，
所述恒压箱还包括液位计，所述液位计连接在所述第一箱体和第二箱体上。
优选地，所述波纹管包括第一波纹管和第二波纹管；数个所述高压套管相间隔地设置在所述箱体顶面且通过所述第一波纹管依次相连通；所述恒压箱通过所述第二波纹管与一所述高压套管相连通；
数个所述低压套管相间隔地设置在所述箱体顶面。
优选地，该变压器还包括散热器，所述散热器设置在所述箱体的至少一侧面上并与所述箱体内部连通，所述散热器和所述箱体之间还设有阀门。
优选地，所述蒸发冷却绝缘介质为氟碳化合物；
该变压器的电压等级为110kV。
本发明的有益效果：通过增设恒压箱配合蒸发冷却绝缘介质，控制变压器箱体内由于蒸发冷却绝缘介质相变产生的蒸汽压力，保证变压器的正常运作，适用于110kV电压等级高的变压器。恒压箱还对气相的蒸发冷却绝缘介质进行冷凝，起到降温的作用。另外，采用氟碳化合物作为蒸发冷却绝缘介质代替传统的变压油，具有不燃、防爆及灭火等特性，可提高变压器的消防等级，扩大应用范围。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的蒸发冷却电力变压器的断面结构示意图；
图2是本发明一实施例的蒸发冷却电力变压器的俯视图；
图3是图1所示蒸发冷却电力变压器中恒压箱的侧视图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1、2所示，本发明一实施例的蒸发冷却电力变压器，包括密闭的箱体1、变压器器身2、有载调压分接开关3、蒸发冷却绝缘介质4、数个高压套管5以及数个低压套管6；蒸发冷却绝缘介质4容装在箱体1内，变压器器身2和有载调压分接开关3设置在箱体1内并浸于蒸发冷却绝缘介质4中；高压套管5和低压套管6均设置在箱体1上。其中，变压器器身2工作产生的热量会使蒸发冷却绝缘介质4发生相变，由液态变为气态，且在箱体1内顶部产生蒸汽压力，为了将箱体1内蒸汽压力控制在正常范围内，该变压器还包括用于控制箱体1内蒸汽压力的恒压箱7。该恒压箱7安装在箱体1上方，且通过波纹管与高压套管5相连通，箱体1内的蒸汽压力可通过波纹管释放到恒压箱7内，变为气态的蒸发冷却绝缘介质4可依次通过高压套管5与波纹管达到恒压箱7内，并经冷却后变回液态流回箱体1内，从而降低内部的蒸汽压力。
该变压器的电压等级为110kV。
其中，恒压箱7包括与波纹管连接的第一箱体71、连接在第一箱体71上方的第二箱体72、连接在第一箱体71和第二箱体72之间的散热体73、以及设置在第二箱体72上的压力释放阀74；第一箱体71、散热体73和第二箱体72的内部空间依次连通，形成流体通道供气态的的蒸发冷却绝缘介质4通过，气态的的蒸发冷却绝缘介质4由波纹管进入第一箱体71，并可依次流向散热体73和第二箱体72，流向散热体73时，通过散热体73的表面积与空气进行热交换，从而可冷凝为液态的蒸发冷却绝缘介质4并往回流，部分通过散热体73的气态的的蒸发冷却绝缘介质4也可在第一箱体71、第二箱体72内冷凝成液态。
在本实施例中，散热体73包括数个内部中空的散热片，该数个散热片相间隔连接在第一箱体71和第二箱体72之间。数个散热片的设置，增大了散热体73的散热表面积，利于内部的气态蒸发冷却绝缘介质4大面积与外部空气进行热交换。部分气态蒸发冷却绝缘介质4也可在第一箱体71、第二箱体72内与外部空气进行热交换。
压力释放阀74用于在恒压箱7内蒸汽压力达到预定压力值时开启，对恒压箱7进行泄压以将恒压箱7内的蒸汽压力控制在预定压力值以下。如图2所示，箱体1也可设有压力释放阀11，在箱体1内的蒸汽压力达到预定压力值时开启进行泄压。
恒压箱7还包括电磁阀75以及止回阀76，电磁阀75在开启时释放恒压箱7内的蒸汽压力，止回阀76用于防止空气回流至恒压箱7内。其中，电磁阀75设置在第二箱体72上，止回阀76设置在电磁阀75和第二箱体72之间。
进一步地，恒压箱7还可包括用于监测恒压箱7内蒸汽压力的压力传感器(未图示)，压力传感器设置在第二箱体72上并与电磁阀75电连接。当恒压箱7内的蒸汽压力达到预设压力值时，压力传感器发出信号给电磁阀75，电磁阀75开启进行泄压。
在实际应用中，变压在器正常运行时内部蒸汽压力在0-20kPa，电磁阀75开启的预定压力值为20kPa，压力释放阀74开启的预定压力值为55kPa。对于同时设有压力释放阀74和电磁阀75的恒压箱7，在一般情况下，变压器内部蒸汽压力达到20kPa或以上时，主要通过电磁阀75开启进行泄压；在电磁阀75故障的时候则在变压器内部蒸汽压力达到55kPa时通过压力释放阀74开启进行泄压。由于压力释放阀74开启的预定压力值大于电磁阀75开启的预定压力值，因此，当压力释放阀74开启进行泄压时，也是作为一种警报告知工作人员，电磁阀75发生故障，提醒方便工作人员采用相应措施。
恒压箱7可通过支架9固定在箱体1上。如图1所示，恒压箱7位于箱体1上方一侧，支架9一端连接恒压箱7，另一端连接在箱体1的侧面上。优选地，恒压箱7的底面与波纹管下方侧面位于同一水平面上，以利于冷凝后蒸发冷却绝缘介质回流至箱体1内。
进一步地，恒压箱7还包括压力表77，设置在第二箱体72上，用于显示恒压箱7内部的蒸汽压力值。由于恒压箱7和箱体1内部是连通的，该压力表显示的蒸汽压力值也是箱体1内部的蒸汽压力值。
如图2、3所示，恒压箱7还包括液位计78，液位计78连接在第一箱体71和第二箱体72上。液位计78采用磁翻板式液位计，用于实时反映流通至恒压箱7内蒸发冷却绝缘介质4的液面高度。
另外，第二箱体72上还设有可开的密闭通气口(未图示)。在恒压箱7内压力为负压时，可通过通气口向恒压箱7内加压，使其内部和箱体1内部保持在正常运行的压力范围内。
如图1所示，波纹管包括第一波纹管81和第二波纹管82；数个高压套管5相间隔地设置在箱体1顶面且通过第一波纹管81依次相连通；恒压箱7通过第二波纹管82与一高压套管5相连通；数个低压套管6相间隔地设置在箱体1顶面。通常，在变压器中，包括四个高压套管5和三个低压套管6，因此在本实施例的变压器中，四个高压套管5之间通过三个第一波纹管81依次连接，恒压箱7通过一第二波纹管82与位于最外侧的一高压套管5连接。数个第一波纹管81分别连接在数个高压套管5的升高座51顶部之间，第二波纹管82一端连接位于最外侧的一高压套管5的升高座51顶部，另一端连接恒压箱7的第一箱体71。优选地，第二波纹管82连接在第一箱体71底部，利于冷凝后蒸发冷却绝缘介质4回流至箱体1内。作为选择，波纹管可采用DN300不锈钢波纹管。
高压套管5和低压套管6可以采用环氧树脂浇筑电容式套管，也可以采用所需相应电压等级的电缆插拔头。按后者设计时，箱体1结构采用侧面进线安装方式。
蒸发冷却绝缘介质4为氟碳化合物，非油类液体，具有不燃、防爆及灭火等特性，稳定性和抗老化性能均优于传统变压器中使用的变压器油，可提高变压器的消防等级，使用安全。
进一步地，该变压器还包括散热器10，散热器10设置在箱体的至少一侧面上并与箱体1内部连通，变压器器身2工作产生的热量传递给箱体1内部的蒸发冷却绝缘介质4，部分热量会使蒸发冷却绝缘介质4发生相变，由液态变为气态，部分热量可通过蒸发冷却绝缘介质4传递给散热器10，再通过散热器10和空气热交换而散发出去。此外，散热器10和箱体1之间还设有阀门101，通过阀门101的启闭连通或隔绝散热器10和箱体1。
作为选择，散热器10可包括与箱体1连接并连通的散热管、以及间隔连接在散热管上的数个散热鳍片，散热鳍片的设置大大增加了散热器10的散热面积，使得散热器10的内表面积与外表面积的比大于2。箱体1内的蒸发冷却绝缘介质4可流通到散热管内，蒸发冷却绝缘介质4吸收变压器器身2工作产生的热量后可部分传导到散热管上，再通过散热管传导到散热鳍片，热量在散热鳍片经与空气热交换而散发出去，从而能够帮助蒸发冷却绝缘介质4吸热后降温。且，该散热器10的设置，可减少箱体1内部蒸发冷却绝缘介质4的注入量，结合恒压箱7的设置，利于减小变压器的体积，利于变压器的小型化发展，满足(特别对于110kV电压等级)变压器的小型化及室内化需求。
此外，该变压器还包括与变压器器身2电连接的第一控制装置100以及与恒压箱7电连接的第二控制装置200，分别用于控制变压器器身2及恒压箱7。
该变压器工作时，变压器器身2工作产生的热量传导至蒸发冷却绝缘介质4，蒸发冷却绝缘介质4吸热后汽化，在箱体1内产生蒸汽压力，气态的蒸发冷却绝缘介质4依次从高压套管5的升高座51、波纹管流至恒压箱7，并在恒压箱7内冷凝为液态，再通过波纹管、高压套管5流回箱体1，以此循环。蒸发冷却绝缘介质4在液态和气态变化过程中，不断吸收变压器器身2的热量，产生蒸汽压力，通过与空气热交换后冷凝后液态，降低蒸汽压力。在箱体1内蒸汽压力达到预设压力值时，由恒压箱7的压力释放阀74或电磁阀75进行泄压，保证变压器的正常运行。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种蒸发冷却电力变压器，包括密闭的箱体(1)、设置在所述箱体(1)内的变压器器身(2)和有载调压分接开关(3)、容装在所述箱体(1)内的蒸发冷却绝缘介质(4)、以及设置在所述箱体(1)上的数个高压套管(5)和数个低压套管(6)，所述变压器器身(2)和有载调压分接开关(3)浸于所述蒸发冷却绝缘介质(4)中；其特征在于，该变压器还包括用于控制所述箱体(1)内蒸汽压力的恒压箱(7)，所述恒压箱(7)安装在所述箱体(1)上方；所述恒压箱(7)与所述高压套管(5)之间、以及数个所述高压套管(5)之间分别通过波纹管相连通。
2.根据权利要求1所述的蒸发冷却电力变压器，其特征在于，所述恒压箱(7)包括与所述波纹管连接的第一箱体(71)、连接在所述第一箱体(71)上方的第二箱体(72)、连接在所述第一箱体(71)和第二箱体(72)之间的散热体(73)、以及设置在所述第二箱体(72)上的压力释放阀(74)，所述第一箱体(71)、散热体(73)和第二箱体(72)的内部空间依次连通。
3.根据权利要求2所述的蒸发冷却电力变压器，其特征在于，所述散热体(73)包括数个内部中空的散热片，数个所述散热片相间隔地连接在所述第一箱体(71)和第二箱体(72)之间。
4.根据权利要求2所述的蒸发冷却电力变压器，其特征在于，所述恒压箱(7)还包括在开启时释放蒸汽压力的电磁阀(75)、以及止回阀(76)，所述电磁阀(75)设置在所述第二箱体(72)上，所述止回阀(76)设置在所述电磁阀(75)和所述第二箱体(72)之间。
5.根据权利要求4所述的蒸发冷却电力变压器，其特征在于，所述恒压箱(7)还包括用于监测蒸汽压力的压力传感器，所述压力传感器设置在所述第二箱体(72)上并与所述电磁阀(75)电连接。
6.根据权利要求4所述的蒸发冷却电力变压器，其特征在于，所述第二箱体(72)上还设有可开的密闭通气口。
7.根据权利要求2所述的蒸发冷却电力变压器，其特征在于，所述恒压箱(7)还包括压力表(77)，所述压力表(77)设置在所述第一箱体(71)或第二箱体(72)上；和/或，
所述恒压箱(7)还包括液位计(78)，所述液位计(78)连接在所述第一箱体(71)和第二箱体(72)上。
8.根据权利要求1所述的蒸发冷却电力变压器，其特征在于，所述波纹管包括第一波纹管(81)和第二波纹管(82)；数个所述高压套管(5)相间隔地设置在所述箱体(1)顶面且通过所述第一波纹管(81)依次相连通；所述恒压箱(7)通过所述第二波纹管(82)与一所述高压套管(5)相连通；
数个所述低压套管(6)相间隔地设置在所述箱体(1)顶面。
9.根据权利要求1所述的蒸发冷却电力变压器，其特征在于，该变压器还包括散热器(10)，所述散热器(10)设置在所述箱体(1)的至少一侧面上并与所述箱体(1)内部连通，所述散热器(10)和所述箱体(1)之间还设有阀门(101)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的蒸发冷却电力变压器，其特征在于，所述蒸发冷却绝缘介质(4)为氟碳化合物；
该变压器的电压等级为110kV。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHENZHEN AODIAN HIGH-HANDED ELECTRIC CO., LTD. Effective date: 20141224 Owner name: SHENZHEN POWER SUPPLY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHENZHEN AODIAN HIGH-HANDED ELECTRIC CO., LTD. Effective date: 20141224 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Linfa Inventor after: Wang Jingyu Inventor after: Zhang Bin Inventor after: Deng Shicong Inventor after: Chen Fachi Inventor after: Wu Guoxing Inventor after: Chen Xiao Inventor after: Zhang Fan Inventor after: Huang Weizhao Inventor after: Xie Shiying Inventor before: Xie Shiying Inventor before: Wang Jingyu |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: XIE SHIYING WANG JINGYU TO: LI LINFA ZHANG BIN DENG SHICONG CHEN FACHI WU GUOXING CHEN XIAO ZHANG FAN HUANG WEIZHAO XIE SHIYING WANG JINGYU |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20141224 Address after: Luohu District Shenzhen Shennan Road 518000 No. 4020 Guangdong provincial power dispatching center building Applicant after: Shenzhen Power Supply Co.,Ltd. Applicant after: SHENZHEN AUTO ELECTRICAL HIGH VOLTAGE ELECTRIC CO.,LTD. Address before: 518000, Guangdong, Shenzhen province Nanshan District North Ring Road high frequency industrial zone, No. 7 factory building, a layer of Northeast Applicant before: SHENZHEN AUTO ELECTRICAL HIGH VOLTAGE ELECTRIC CO.,LTD. |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |