CN106653296A - 氟碳介质在蒸发冷却变压器中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了氟碳介质在蒸发冷却变压器中的应用。其氟碳介质为C₆F₁₂或C₉F₁₈，将氟碳介质C₆F₁₂或C₉F₁₈装入蒸发冷却变压器中，使C₆F₁₂或C₉F₁₈浸没单相蒸发冷却变压器即可。具有安全、降温效果好，稳定的效果。

Description

氟碳介质在蒸发冷却变压器中的应用

技术领域

本发明涉及变压器领域，尤其涉及氟碳介质在蒸发冷却变压器中的应用。

背景技术

传统的变压器可以分为油浸式变压器、干式变压器和六氟化硫气体变压器等。在油浸式变压器中，冷却介质为矿物油或植物油，在这些油品中，主要成分是长碳链的碳氢化合物，稳定性差，而且有燃烧性和爆炸性。油浸式变压器也具有不安全(燃烧，容易爆炸)，用久后稳定性不好，冷却效果差的缺陷。干式变压器中，浇注的有机材料环氧乙烷在超过180℃时，也会发生燃烧，而且其散热性能差，耐压强度低，不能用于高压系统中(110Kv)，其拆解回收相当麻烦。六氟化硫气体变压器较好的解决了安全性方面的问题，但由于六氟化硫气体本身有很高的温室效应(GWP>26000),国际上已禁止使用。

随着国家城镇化步伐的不断加快，越来越多的人口向城市聚集，城市中的高层建筑物、地下设施等各类建筑越来越多。再加上人们生活水平的提高，家庭中五花八门的电器越来越多，对电的依赖程度和用量越来越高，对城市中变电站的扩容或建设需求大大增加。但城市中心区往往为繁华的商业用地，土地商业价值极高，使在市中心建设变电站的代价越来越高。而且，城市中心区变电站与周边环境协调的要求高，防火、防爆、防噪音等安全和环保要求高，使建筑投资加大。因此，就产生了市民的用电需求和变压器容量限制的一对矛盾。为了解决这一矛盾，极大限度地满足广大居民的用电需求，迫切需要采用不燃、防爆、环保、节能的电力设备产品，使城市变电站能采用地下电站或附建式电站方案，解决上述矛盾。

随着国家海洋战略的提出和实施，近年来各种大型海工设备陆续推出，这些设备造价昂贵，对电力设备提出了更高的要求，必须解决变压器的燃烧性和爆炸性问题。

我国国力的增加，有了更多的财力来发展我们的国防事业，从052C、052D到航母等，各种大型水面舰艇相继下水。为了保证这些舰体的安全，也要求使用安全性能更高的不燃不爆变压器没。

近年来，为了解决变压器的安全性问题，提出了一种利用高性能的不燃、不爆、无毒且对环境友好的有机介质代替变压器油，来对变压器系统进行冷却的新型蒸发冷却变压器。并提交了很多专利申请，如：(一种蒸发冷却液浸式变压器的恒压冷凝器，CN102842406A；油浸式变压器的冷却方法及其系统，中国专利申请号200810033939.2；一种蒸发冷却变压器，CN1862719；一种蒸发冷却变压器，CN1794381；一种蒸发冷却变压器，CN1794379；一种蒸发冷却变压器，CN1794378；一种蒸发冷却变压器，CN1713314；一种喷淋式蒸发冷却变压器，CN103268809A；一种喷淋式蒸发冷却变压器，CN1822258；一种浸渍式蒸发冷却变压器，CN103268808A；一种隔离式蒸发冷却变压器，CN103268810A；一种带油箱的套筒式蒸发冷却变压器，CN1812014等)。蒸发冷却变压器的冷却效率提高，但是蒸发冷却会沸腾。

氟碳化合物是一类非常特殊的有机化合物，由于氟原子的取代，使它们具有了一些非常独特和优异的性能，如：不燃、不爆、无毒等。但对于具体什么样的氟碳介质则根本没有涉及。

蒸发冷却从热学原理上，是利用制冷剂沸腾时的汽化潜热带走热量。由于液体的汽化潜热比比热要大很多，因此蒸发冷却的冷却效果更为显著，散热效率也会大大提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全、降温效果好，稳定的蒸发冷却变压器氟碳介质。

为实现上述目的，本发明提供氟碳介质C₆F₁₂或C₉F₁₈用于蒸发冷却变压器的用途。

进一步，将氟碳介质C₆F₁₂或C₉F₁₈装入蒸发冷却变压器中，使C₆F₁₂或C₉F₁₈浸没单相蒸发冷却变压器即可。

本发明提供两个氟碳化合物(C₆F₁₂或C₉F₁₈)，它们都具有不燃、不爆、无毒、对环境友好(ODP＝0，GWP底)等优良性能，而且其击穿电压大于50kV(2.5mm平板电极)。它们的一些基本性质如下表1所示：

表1：氟碳介质性质表

表1中的FC-75虽然效果好，但由于它是生产表面活性剂全氟辛酸(PFOA)时的副产品，全氟辛酸由于其潜在的致癌性，根据国际的相关规定，已经被禁止使用从而使其来源不能得到保证。如果要专门生产，则势必会大幅提高其生产成本。

本发明采用的是浸泡式相变冷却，在常规结果变压器中，将本发明的FCM-47或FCM-110装入到变压器的油箱中，代替传统的变压器油。由于介质的粘度较低，流动性好，而且新的介质可以通过汽化，利用汽化热带走体系中产生的巨大能量，冷却效果大大提高。而且汽化后的介质蒸汽，可以通过外部的散热器将系统的热量散发到环境中。液化后的介质，通过散热器下部的导管，回流到体系中。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：

将氟碳介质FCM-47和FCM-110分别装入单相蒸发冷却变压器中，使FCM-47和FCM-110浸没单相蒸发冷却变压器即可，并在氟碳介质中插入一个热电偶，以显示系统温度，在单相蒸发冷却变压器外壳上装上一个压力表，以便读取系统压力。在电流密度为8A/mm²，环境温度为24度时，显示温度和压力如下表2所示：

表2，冷却介质的变压器实验表

介质编号	FCM-47	FCM-110
			温度(℃)	47	59
压力(MPa)	0.12	0.1

从表2结果可以看出，氟碳介质的沸点对冷却效果有明显的影响，沸点低的介质(FCM-47)由于体系温度达到了其沸点温度，所以发生汽化，通过汽化热进行散热，效果好，温度底，但系统中有了一定的压力(1.2大气压)；沸点高的介质(FCM-110)由于系统温度没有达到其汽化温度，所以主要通过系统和环境的温差来进行散热，散热效果比较差，系统工作温度比较高，但系统的压力在一个大气压的常压状态。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.氟碳介质C₆F₁₂或C₉F₁₈用于蒸发冷却变压器的用途。

2.权利要求1所述的用于蒸发冷却变压器的用途，其特征在于，将氟碳介质C₆F₁₂或C₉F₁₈装入蒸发冷却变压器中，使C₆F₁₂或C₉F₁₈浸没单相蒸发冷却变压器即可。