CN106024305B - 一种具有散热装置的干式变压器及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有散热装置的干式变压器及其控制系统包括底座、铁芯以及包覆于铁芯上的同轴绕组，所述绕组为中空型绝缘绕组，绕组包括低压线圈、冷却气道和高压线圈，所述低压线圈为内圈，所述高压线圈为外圈，所述冷却气道设置在内圈与外圈之间，还包括散热装置和冷却循环结构，所述冷却循环结构与散热装置相连，所述散热装置设置在低压线圈和高压线圈与冷却气道接触的表面，所述冷却循环结构设置在散热装置的外部，增设散热装置与冷却循环结构，大幅度提高了冷却效果，还包括温度检测装置、温度监控装置、执行机构和报警装置，可以根据实际情况对散热装置进行控制，扩展了使用范围，且整个装置拆卸方便，便于维护，安全实用。

Description

一种具有散热装置的干式变压器及其控制系统

技术领域

本发明涉及变压设备技术领域，尤其涉及一种具有散热装置的干式变压器及其控制系统。

背景技术

现有的干式变压器包括底座、铁芯以及包覆于铁芯上的绕组，绕组为中空型绝缘绕组，绕组包括冷却气道、内圈和外圈，冷却气道位于内圈与外圈之间，内圈设有低压线圈，外圈设有高压线圈，干式变压器的底座上固定有风机，风机的通风管道与冷却气道相连通，通过风机对冷却气道内的空气进行不断的输送，将热量疏散至变压器外。但是当变压器负载过大时，内圈、外圈内的低压线圈和高压线圈将大量产热，若产热量跟不上散热量，则线圈极易烧毁，导致变压器无法工作，因此需要增加内外圈的散热速度，放置变压器负载过大而导致烧毁的情况发生。

如申请号为：201520863302.1的中国专利公开了一种干式变压器，包括安装箱体、支撑底座、顶端固定板、线圈绕组、装置干燥系统、温度传感器、电机、扇叶、钢丝网罩、控制盒、排线管、左拉门、右拉门、合页、通气孔、观察窗、控制面板、拉手和吊装环，支撑底座固定设置在安装箱体的底端；顶端固定板固定设置在安装箱体的内部，并且位于安装箱体的上端；线圈绕组固定设置在安装箱体的内部，并且位于支撑底座和顶端固定板之间；装置干燥系统设置在安装箱体的底端；温度传感器有两个，分别设置在安装箱体的左右两端；电机和扇叶相连接，电机和扇叶均有三个，均布设置在安装箱体的顶端；钢丝网罩设置在电机和扇叶的外部；控制盒固定在安装箱体的顶端，并且位于安装箱体的中间；排线管连接在三个电机之间；左拉门和右拉门均通过合页与安装箱体相连接；通气孔设置在左拉门和右拉门的上端；观察窗设置在左拉门上，并且位于通气孔的下方；控制面板设置在右拉门的下端；拉手有两个，分别设置在左拉门和右拉门的中间；吊装环有四个，分别设置在安装箱体的左右两端，并且位于安装箱体的上端。该申请通过在箱体顶端安装电机和扇叶，该方法只能冷却线圈表面温度，不能冷却内部温度，冷却装置与线圈之间的热交换面积较小，无法实现良好的散热冷却效果。

又如申请号为：201520815156.5的中国专利公开了一种新型变压器，包括箱体、支架和铁芯组，所述的箱体内上、下侧对称设有上、下支架，所述的上、下支架之间设有2个以上铁芯组，所述的铁芯组包括两个铁芯，铁芯之间设有工字条，在每个铁芯组外侧设有内层线圈，内层线圈外侧设有外层线圈，内层线圈和外层线圈之间设有工字条，在箱体的左、右侧分别设有散热装置，所述的散热装置包括电机、散热片和转动杆，所述的电机的轴与主动轮相连，主动轮的另一端与转动杆相连，所述的转动杆的两侧均固定有多个散热片，转动杆内侧的散热片靠近外层线圈设置，转动杆的另一端通过轴承与箱体内的底壁相连，在箱体的左、右侧壁上设有抽风机，靠近抽风机的箱体内设有挡块，在挡块上设有多个出风通腔，所述的出风通腔内设置有螺旋形的导流纹路，出风通腔内径由内到外逐渐减少，挡块位于转动杆外侧，在外层线圈上设有温度传感器，所述的温度传感器分别与电机、抽风机的电源电连接。该申请在箱体的左右两侧分别设置有散热装置，同样只能起到局部散热的效果，当内外线圈大量产生热时，产热量跟不上散热量，易导致变压器无法正常工作。

发明内容

为克服现有技术中存在的变压器散热不均匀，散热速度慢等问题，本发明提供了一种具有散热装置的干式变压器及其控制系统。

本发明的具体实现方法为：

一种具有散热装置的干式变压器，包括底座、铁芯以及包覆于铁芯上的同轴绕组，所述同轴绕组为中空型绝缘绕组，绕组包括低压线圈、冷却气道和高压线圈，所述低压线圈为内圈，所述高压线圈为外圈，所述冷却气道设置在内圈与外圈之间，还包括散热装置和冷却循环机构，所述冷却循环机构与散热装置相连，所述散热装置设置在低压线圈和高压线圈与冷却气道接触的表面，所述冷却循环机构设置在散热装置的外部。

在此基础上，所述散热装置的展开面为矩形，所述散热装置包括第一散热装置和第二散热装置，所述第一散热装置铺设于低压线圈与冷却气道接触表面，所述第二散热装置铺设于高压线圈与冷却气道接触表面，第一散热装置与第二散热装置不接触。

在此基础上，所述散热装置为上下两端不封闭的中空结构，所述散热装置与冷却气道相接触的表面纵横镶嵌有多个气道撑条，所述气道撑条为矩形。

在此基础上，所述散热装置与气道撑条均为绝缘导热体。

在此基础上，所述冷却循环机构包括第一冷却循环机构和第二冷却循环机构，所述第一冷却循环机构和第二冷却循环机构相接触。

在此基础上，所述第一冷却循环机构包括内冷却管、外冷却管a、阀门a、压力泵和冷却液箱a，所述内冷却管、外冷却管a、阀门a、压力泵和冷却液箱a依次相连，所述内冷却管设置在冷却气道处并与散热装置紧密贴合。

在此基础上，所述第二冷却循环机构包括外冷却管b、阀门b和冷却液箱b，并与第一冷却循环机构共用压力泵，所述外冷却管b、阀门b、压力泵和冷却液箱b依次相连，所述外冷却管b包括外冷却管b1和外冷却管b2，所述外冷却管b1与第一散热装置相连，所述冷却管b2与第二散热装置相连。

在此基础上，所述冷却液箱a设置在冷却液箱b一侧，所述冷却液箱a中设置有冷却液a，所述冷却液箱b中设置有冷却液b。

在此基础上，所述冷却液b比冷却液a具有更高的比热和/或具有更好的流动性。

本发明还提供了一种用于具有散热装置的干式变压器的控制系统，包括温度检测装置、温度监控装置、执行机构和报警装置，

所述温度检测装置，用于检测冷却液箱内冷却液的温度，所述温度检测装置包括温度检测装置a和温度检测装置b，所述温度检测装置a和温度检测装置b分别设置在冷却液箱a和冷却液箱b中；

所述温度监控装置，用于比对冷却液温度与预设温度，所述预设温度包括冷却液a正常温度T1、冷却液b正常温度T2和冷却液a的报警温度T3；

所述执行机构，用于控制阀门开度；

所述报警装置，用于冷却液a温度超过报警温度时的报警。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明包括底座、铁芯以及包覆于铁芯上的同轴绕组，绕组为中空型绝缘绕组包括低压线圈、冷却气道和高压线圈，还包括散热装置和冷却循环机构，冷却循环机构与散热装置相连，散热装置设置在低压线圈和高压线圈与冷却气道接触的表面，冷却循环机构设置在散热装置的外部。通过增设散热装置和冷却循环机构，大幅度提高了冷却散热效果。另外将散热装置设置在低压线圈和高压线圈与冷却气道接触的表面，大大增加了冷却装置与线圈之间的热交换面积，加快了线圈的散热速度。

2、本发明中散热装置的展开面为矩形，且散热装置包括第一散热装置和第二散热装置，第一散热装置铺设于低压线圈与冷却气道接触表面，第二散热装置铺设于高压线圈与冷却气道接触表面，第一散热装置与第二散热装置不接触。散热装置与冷却气道相接触的表面纵横镶嵌有多个气道撑条，且散热装置与气道撑条均为绝缘导热体。高压线圈与低压线圈的表面直接设置有材质为绝缘导热体的散热装置，可以直接进行接触散热，另外设置有气道撑条，可以与冷却气道接触，设置有多重散热结构，提高了散热的效率。

3、本发明中冷却循环机构包括第一冷却循环机构和第二冷却循环机构，第一冷却循环机构的内冷却管设置在冷却气道处并与散热装置紧密贴合，第二冷却循环机构的外冷却管b1与第一散热装置相连，冷却管b2与第二散热装置相连。设置有两重冷却循环机构，且散热装置与线圈的热交换面积较大，可以将冷却循环机构充分与线圈接触，加快散热的速度，另外冷却液b比冷却液a具有更高的比热和/或具有更好的流动性，具有分级散热的效果，也保证了变压器的正常工作。

4、本发明提供了一种具有散热装置的干式变压器的控制系统，包括温度检测装置、温度监控装置、执行机构和报警装置，该设备全自动控制在温度监控装置可预测的温度下工作，并且可以集成到上位机组成集中控制，有效的使得散热装置最大化工作，人员劳动强度的最小化。

附图说明

图1是本发明一种具有散热装置的干式变压器的结构示意图；

图2是本发明一种具有散热装置的干式变压器的绕组部分的结构示意图；

图3是本发明一种具有散热装置的干式变压器的散热装置的部分结构示意图；

图4是一种具有散热装置的干式变压器的控制系统的流程示意图；

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种具有散热装置的干式变压器，如图1所示，包括底座1、铁芯2以及包覆于铁芯2上的同轴绕组，绕组为中空型绝缘绕组，绕组包括低压线圈3、冷却气道5和高压线圈4，低压线圈3为内圈，高压线圈4为外圈，冷却气道5设置在内圈与外圈之间，进一步的，本发明还包括散热装置和冷却循环机构，冷却循环机构与散热装置相连，冷却循环机构为散热装置提供冷却液，进行进一步的散热。散热装置设置在低压线圈3和高压线圈4与冷却气道5接触的表面，冷却循环机构设置在散热装置的外部。通过增设散热装置和冷却循环机构，大幅度提高了冷却散热效果。另外将散热装置设置在低压线圈3和高压线圈4与冷却气道5接触的表面，大大增加了冷却装置与线圈之间的热交换面积，加快了线圈的散热速度。

优选地，如图2、3所示散热装置的展开面为矩形，散热装置包括第一散热装置61和第二散热装置62，第一散热装置61铺设于低压线圈3与冷却气道5接触表面，第二散热装置62铺设于高压线圈4与冷却气道5接触表面，第一散热装置61与第二散热装置62不接触。散热装置为上下两端不封闭的中空结构，上下两端分别设置有冷却循环机构的进口和出口，散热装置与冷却气道5相接触的表面纵横镶嵌有多个气道撑条63，气道撑条63为矩形，气道撑条63相嵌在散热装置内部，与散热装置内表面构成散热凹槽，气道撑条63横竖均匀设置，且除去设置有气道撑条63部分，散热装置均连通。散热装置与气道撑条63均为绝缘导热体，优选地，绝缘导热体为散热硅胶。高压线圈4与低压线圈3的表面直接设置有材质为绝缘导热体的散热装置，可以直接进行接触散热，另外设置有气道撑条63，可以与冷却气道5接触，设置有多重散热结构，提高了散热的效率。

优选地，冷却循环机构包括第一冷却循环机构和第二冷却循环机构，所述第一冷却循环机构和第二冷却循环机构相接触。第一冷却循环机构包括内冷却管711、外冷却管a712、阀门a713、压力泵和冷却液箱a714，所述内冷却管711、外冷却管a712、阀门a713、压力泵和冷却液箱a714依次相连，内冷却管711设置在冷却气道5处并与散热装置紧密贴合，即在散热装置的基础上对高压线圈4与低压线圈3进行散热，优选地，第一冷却循环机构的冷却液从上至下充入。第二冷却循环机构包括外冷却管b721、阀门b722和冷却液箱b723，并与第一冷却循环机构共用压力泵，外冷却管b721、阀门b722、压力泵和冷却液箱b723依次相连，外冷却管b721包括外冷却管b17211和外冷却管b27212，所述外冷却管b17211与第一散热装置61相连，冷却管b2与第二散热装置62相连。第二冷却循环机构用于第一散热装置61和第二散热装置62的散热，通过外冷却管b17211和外冷却管b27212将冷却液冲入散热装置。外冷却管b17211和外冷却管b27212在第一散热装置61与第二散热装置62的上下两端设置有进口和出口，其余均封闭，优选地，第二冷却循环装置的冷却液是从下至上充入。优选地，阀门a713与阀门b722均可通过手动或者自动控制，但不可同时手动或自动操作，另阀门a713与阀门b722可以通过控制阀门开度控制冷却液a与冷却液b的流速，以达到更高的散热效果。

冷却液箱a714设置在冷却液箱b723一侧，优选地，冷却液箱a714和冷却液箱b723均为绝缘导热体，冷却液箱a714和冷却液箱b723相邻设置，有助于箱体内冷却液的自行降温与互相传递降温，冷却液箱a714中设置有冷却液a，冷却液箱b723中设置有冷却液b。其中，冷却液b比冷却液a具有更高的比热和/或具有更好的流动性。优选地，冷却液为气体或者液体。本发明中设置有两重冷却循环机构，且散热装置与线圈的热交换面积较大，可以将冷却循环机构充分与线圈接触，加快散热的速度，另外冷却液b比冷却液a具有更高的比热和/或具有更好的流动性，具有分级散热的效果，也保证了变压器的正常工作。由于冷却液b从下至上充入，能够首先冷却温度已经较高的冷却液a，延长了冷却循环机构的使用寿命。

本发明还披露了一种用于具有散热装置的干式变压器的控制系统，如图4所示，包括温度检测装置8、温度监控装置9、执行机构10和报警装置11，温度检测装置8，用于检测冷却液箱内冷却液的温度，温度检测装置8包括温度检测装置a81和温度检测装置b82，温度检测装置a81和温度检测装置b82分别设置在冷却液箱a714和冷却液箱b723中，优选地，温度检测装置8为温度传感器。温度监控装置9，用于比对冷却液温度与预设温度，预设温度包括冷却液a正常温度T1、冷却液b正常温度T2和冷却液a的报警温度T3，优选地，温度监控装置9为控制器；执行机构10，用于控制阀门开度；报警装置11，用于冷却液a温度超过报警温度时的报警。该设备全自动控制在温度监控装置9可预测的温度下工作，并且可以集成到上位机组成集中控制，有效的使得散热装置最大化工作，人员劳动强度的最小化。

工作过程：在变压器正常工作时，变压器内部线圈发热，低压线圈3和高压线圈4分别通过外部的第一散热装置61和第二散热装置62通过热传递散热，其中散热装置中镶嵌的气道撑条63可以散热，易可在一定程度上消除变压器工作时的噪音。当变压器工作一段时间后，低压线圈3与高压线圈4进一步发热，且不能通过散热装置进行降温，因此通过手动或自动打来阀门a713，将冷却液箱a714中的冷却液通过压力泵从上至下充入到外冷却管a712和内冷却管711，对低压线圈3与高压线圈4进行内部循环散热，易可通过气道撑条63产生的凹槽进行直接接触式散热，此时冷却液箱a714中的温度检测装置a81开始正常工作，实时监测冷却液箱a714中冷却液a的温度，并将测得的温度数据传输给温度监控位置与预设的冷却液a正常温度T1进行对比，当测得的实际温度超过预设温度T1时，执行机构10自动打开阀门b722，通过压力泵将冷却液b从下至上充入到外冷去管b中，冷却液b依次通过散热装置的“井”字形区域对高压线圈4与低压线圈3进行大接触面的循环散热，也同时对冷却气道5内的冷却液a进行循环散热。在阀门b722打开的同时，冷却液箱b723中的温度检测装置b82工作，并将测得的温度数据传输给温度监控位置与预设的冷却液b正常温度T2进行对比，变压器正常工作。当温度检测装置8检测到冷却液箱a714中冷却液a的温度高于预设温度T3时，报警装置11报警，即表明冷却液a与冷却液b的温度均超高，不能进行高效的降温，可以通过手动或自动关闭阀门a713和阀门b722。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有散热装置的干式变压器，包括底座(1)、铁芯(2)以及包覆于铁芯(2)上的同轴绕组，其特征在于:所述同轴绕组为中空型绝缘绕组，绕组包括低压线圈(3)、冷却气道(5)和高压线圈(4)，所述低压线圈(3)为内圈，所述高压线圈(4)为外圈，所述冷却气道(5)设置在内圈与外圈之间，还包括散热装置和冷却循环机构，所述冷却循环机构与散热装置相连，所述散热装置设置在低压线圈(3)和高压线圈(4)与冷却气道(5)接触的表面，所述冷却循环机构设置在散热装置的外部；所述散热装置的展开面为矩形，所述散热装置包括第一散热装置(61)和第二散热装置(62)，所述第一散热装置(61)铺设于低压线圈(3)与冷却气道(5)接触表面，所述第二散热装置(62)铺设于高压线圈(4)与冷却气道(5)接触表面，第一散热装置(61)与第二散热装置(62)不接触；所述散热装置为上下两端不封闭的中空结构，所述散热装置与冷却气道(5)相接触的表面纵横镶嵌有多个气道撑条(63)，所述气道撑条(63)为矩形。

2.根据权利要求1所述的一种具有散热装置的干式变压器，其特征在于：所述散热装置与气道撑条(63)均为绝缘导热体。

3.根据权利要求1所述的一种具有散热装置的干式变压器，其特征在于：所述冷却循环机构包括第一冷却循环机构和第二冷却循环机构，所述第一冷却循环机构和第二冷却循环机构相接触。

4.根据权利要求3所述的一种具有散热装置的干式变压器，其特征在于：所述第一冷却循环机构包括内冷却管(711)、外冷却管a(712)、阀门a(713)、压力泵和冷却液箱a(714)，所述内冷却管(711)、外冷却管a(712)、阀门a(713)、压力泵和冷却液箱a(714)依次相连，所述内冷却管(711)设置在冷却气道(5)处并与散热装置紧密贴合。

5.根据权利要求3所述的一种具有散热装置的干式变压器，其特征在于：所述第二冷却循环机构包括外冷却管b(721)、阀门b(722)和冷却液箱b(723)，并与第一冷却循环机构共用压力泵，所述外冷却管b(721)、阀门b(722)、压力泵和冷却液箱b(723)依次相连，所述外冷却管b(721)包括外冷却管b1(7211)和外冷却管b2(7212)，所述外冷却管b1(7211)与第一散热装置(61)相连，所述外冷却管b2(7212)与第二散热装置(62)相连。

6.根据权利要求4所述的一种具有散热装置的干式变压器，其特征在于：所述冷却液箱a(714)设置在冷却液箱b(723)一侧，所述冷却液箱a(714)中设置有冷却液a，所述冷却液箱b(723)中设置有冷却液b。

7.根据权利要求6所述的一种具有散热装置的干式变压器，其特征在于：所述冷却液b比冷却液a具有更高的比热和/或具有更好的流动性。

8.一种用于如权利要求1～7所述的具有散热装置的干式变压器的控制系统，其特征在于：包括温度检测装置(8)、温度监控装置(9)、执行机构(10)和报警装置(11)，

所述温度检测装置(8)，用于检测冷却液箱内冷却液的温度，所述温度检测装置(8)包括温度检测装置a(81)和温度检测装置b(82)，所述温度检测装置a(81)和温度检测装置b(82)分别设置在冷却液箱a(714)和冷却液箱b(723)中；

所述温度监控装置(9)，用于比对冷却液温度与预设温度，所述预设温度包括冷却液a正常温度T1、冷却液b正常温度T2和冷却液a的报警温度T3；

所述执行机构(10)，用于控制阀门开度；

所述报警装置(11)，用于冷却液a温度超过报警温度时的报警。