CN106783049A - 一种新型电力变压器绝缘套管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型电力变压器绝缘套管，目的是针对目前电力变压器绝缘套管不能对变压器内部热量进行快速传导散热冷却的技术问题，提供一种新型绝缘套管，该套管能快速有效地将变压器线圈所产生的热量及变压器油箱内的部分热量传导排至变压器外部，有效降低电力变压器的温升。绝缘套管(4)主要由伞形外绝缘(5)及导电杆6组成，导电杆(6)内部空腔设置液状工质(8)，以及一层毛细结构的管芯层，本发明绝缘套管(4)具有绝缘、固定引线、冷却散热的多重功能。

Description

一种新型电力变压器绝缘套管
技术领域
本发明及电力变压器技术领域，具体来说涉及一种新型电力变压器绝缘套管。
背景技术
变压器绝缘套管是将变压器内部高、低压侧线圈的引线引到油箱外部，所以一般的变压器绝缘套管起绝缘及固定引线的作用。我们知道，变压器所产生的热量主要来自于变压器的铁芯及线圈，而变压器线圈的引线是经变压器绝缘套管引出的，如变压器绝缘套管能直接将变压器高、低压侧线圈所产生的热量快速传导并排到变压器外部，将能快速有效降低变压器内部的温升，使变压器绝缘套管同时具有绝缘、固定引线、冷却散热的功能。
发明内容
本发明的目的是针对目前电力变压器绝缘套管不能对变压器内部热量进行快速传导散热冷却的技术问题，提供一种新型电力变压器绝缘套管，该套管能快速有效地将变压器线圈所产生的热量及变压器油箱内的部分热量传导排至变压器外部，有效降低电力变压器的温升。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种新型电力变压器绝缘套管，主要由伞形外绝缘及导电杆组成。
伞形外绝缘主要起导热及绝缘的作用，由高导热绝缘特种陶瓷材料，如AIN陶瓷制成。其绝缘性能用以使变压器引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，其高导热性能能高效传导热量，同时其伞形为大小伞相结合，且伞的底面做成波纹的形状，以增大散热面积，满足各种绝缘水平及增大散热面积的要求。
导电杆同时起导电及传导散热冷却的作用：其一，变压器线圈的引出线通过导电杆与外部线路连接，其二，变压器线圈的热量及变压器内部的热量通过导电杆快速高效传到外部空气。导电杆做成常温热管的形式，利用热管的原理，热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力，与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。因此，导电杆为空心，内部被抽成负压状态，充入适当的液状工质，在负压的状态下这种液状工质的沸点低，容易挥发，由于变压器内部温度一般为80C°左右，所以选择沸点为65C°左右为宜,有较大的温度梯度，能够高效工作。导电杆一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，根据热管原理，导电杆垂直放置冷却散热效率更高，其蒸发端在下，伸入变压器油箱内部，冷凝端在上，与变压器套管的伞形外绝缘或空气环境接触。当导电杆蒸发端受热时，导电杆内部的液状工质迅速汽化，蒸气在热扩散的动力下流向冷凝端，并在冷端冷凝释放出热量，热量经伞形外绝缘或直接排至环境空气。释放出热量后液状工质冷凝变回液状，在重力的作用下流回蒸发端，如此循环不止，直到导电杆两端温度相等(此时蒸汽热扩散停止)。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来，达到传热冷却的目的。
导电杆的杆壁由热导率高、电阻率低的材料制成，如：铜，以保证良好的导电及导热性能。导电杆的蒸发端设置连接板，用以连接变压器线圈的引出线；导电杆的冷凝端开螺纹，利用螺母压紧固定引出导线。
附图说明
附图1为本发明实施例一种新型电力变压器绝缘套管示意图；
附图2为本发明实施例电力变压器内部结构示意图；
附图中标注代号为：变压器油箱1、(高压、低压)变压器线圈2、引出线3、(高压、低压)绝缘套管4、伞形外绝缘5、导电杆6、杆壁7、液状工质8、接线板9。
具体实施方式
为使本发明的技术方案、创作特征、达成效果易于明了，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参看附图1，图中所示为本发明实施例一种新型电力变压器绝缘套管示意图。绝缘套管4主要由伞形外绝缘5及导电杆6组成。
伞形外绝缘5主要起绝缘及导热的作用，用高导热绝缘材料AIN陶瓷制成。AIN陶瓷是近年发展起来的一种特种陶瓷材料，其实际热导率超过200W·m-1·K-1,电阻率超过2x1011Ω.cm，均高出普通的陶瓷，同时兼具优越的热导率及绝缘性。用AIN陶瓷材料制成的伞形外绝缘5使变压器引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，并能将导电杆蒸发端吸收的热量高效传导至环境空气中。其伞形为大小伞相结合，且伞的底面做成波纹的形状以增大散热面积。
导电杆6同时起导电及传导散热冷却的作用：其一，变压器线圈2的引出线3通过导电杆6与外部线路连接，其二，变压器线圈2的热量及变压器内部的热量通过导电杆6快速高效传到外部空气。导电杆6做成常温热管的形式，导电杆内部中空并被抽成负压状态，充入沸点极低易挥发的液状工质8，由于变压器内部温度一般为80C°左右，所以液状工质8选择沸点为65C°左右为宜，有较大的温度梯度，能够高效工作。本实施例可选择用纯净水，包括蒸馏水、去离子水，水在压强为101325Pa(标准大气压)时沸点为100℃，但在压强为24998Pa(负压)时，其沸点仅为65℃。导电杆6的一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，为了增大热量的传导散热效率导电杆6垂直放置，其蒸发端在下，伸入变压器油箱1内部，冷凝端在上，与伞形外绝缘5或空气环境接触。变压器工作时产生热量，当温度上升至65℃时，导电杆6的蒸发端在变压器内部得到来自变压器线圈2传来的热量，其内部的液状工质8在65℃时便会受热汽化蒸发，在冷凝端冷凝释放出热量，热量经高导热绝缘材料AIN陶瓷制成的伞形外绝缘5排至环境空气中，或以直接的方式排至环境空气中，达到传热冷却的目的。释放出热量后液状工质8冷凝变回液状，在重力的作用下流回蒸发端，如此循环不止，直到导电杆6的两端温度相等。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。一般变压器油箱1内部温度高达80℃以上，而变压器外部空气环境温度最高仅为40℃左右，温差大，更提高了导电杆6的传导散热效率。为提高作为液状工质8的纯净水的防冻性能，采用添加质量分数为20
％～30％配比的甲基卡必醇的水溶液，可以将液状工质8的防冻温度降低为-35℃、使液状工质8易于流动，取得更好的使用效果。
导电杆6的杆壁7由导电性及导热性优越的材料制成，如由铜、铜合金、铝、铝合金、以及铝管或不锈钢管材外表面镀铜层等导电材料制造。导电杆的蒸发端设置连接板9，用以连接变压器线圈的引出线3；导电杆的冷凝端加工螺纹，利用螺母压紧固定引出导线。导电杆6的杆壁7的内表面可以设置一层毛细结构的管芯层，增加液状工质8冷凝变回液状，在重力以及毛细结构的双作用下流回蒸发端的效率，提高导电杆6的散热效果。
参看附图2，图中所示为本发明实施例电力变压器内部结构示意图，变压器线圈2浸泡在变压器油箱1中，变压器线圈2通过引出线3与绝缘套管4的接线板9连接，绝缘套管4将变压器线圈2的引线引到变压器油箱1的外部，绝缘套管4使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘。同时绝缘套管4的蒸发端在下，伸入变压器油箱1内部，冷凝端在上，与变压器套管的伞形外绝缘5或空气环境接触，将变压器油箱1内部及变压器线圈2的热量传导散热排至环境空气。绝缘套管4同时具有绝缘、固定引线、冷却散热的功能。
发明效果
一般的变压器绝缘套管导电部分一头连接变压器线圈的引出线，另一头与外绝缘接触，或直接裸露在空气中，本发明巧妙地利用常温热管的高导热及快速传热性能应用在变压器绝缘套管中，相当于热管的蒸发端连接变压器线圈的引出线，吸收热量，冷凝端与外绝缘接触，或直接裸露在空气中，将热量排至环境空气，达到快速有效地将变压器线圈所产生的热量及变压器油箱内部的热量传导排至变压器外部的效果，有效降低电力变压器的温升，使变压器绝缘套管同时具有绝缘、固定引线、冷却散热的功能。

Claims (7)

1.一种新型电力变压器绝缘套管，其特征在于，绝缘套管(4)包括伞形外绝缘(5)和导电杆(6)，所述的导电杆(6)为内部具有密闭空腔的金属管壳体，导电杆(6)的一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，导电杆(6)内部密闭空腔有液状工质(8)，导电杆(6)的蒸发端和连接板(9)固定连接，连接板(9)用以连接变压器线圈的引出线(3)，导电杆(6)的冷凝端的上段部分外表面上设置有螺纹，使用螺母固定连接导线；导电杆(6)的冷凝端下段部分套装固定有伞形外绝缘(5)，所述的伞形外绝缘(5)其伞形为若干大小伞相互重叠组合，且伞的底面做成波纹的形状，以增大散热面积。
2.根据权利要求1所述的一种新型电力变压器绝缘套管，其特征在于，所述的导电杆(6)的内部密闭空腔设置为常压或负压状态。
3.根据权利要求1所述的一种新型电力变压器绝缘套管，其特征在于，所述的导电杆(6)的内部密闭空腔的液状工质(8)为纯净水、包括蒸馏水、去离子水。
4.根据权利要求1所述的一种新型电力变压器绝缘套管，其特征在于，所述的导电杆(6)的内部密闭空腔的液状工质(8)为质量分数为20％～30％配比的甲基卡必醇水溶液。
5.根据权利要求1所述的一种新型电力变压器绝缘套管，其特征在于，所述的导电杆(6)的内部密闭空腔设置为无芯结构或者有芯结构，所述的有芯结构为在导电杆(6)的杆壁(7)的内表面设置有一层毛细结构的管芯层。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种新型电力变压器绝缘套管，其特征在于，所述的导电杆(6)为铜、铜合金、铝、铝合金、外表面镀有铜层不锈钢管材的其中一种金属壳体。
7.根据权利要求1所述的一种新型电力变压器绝缘套管，其特征在于，所述的伞形外绝缘(5)为AIN陶瓷材料。
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