CN109786075A - 一种大容量油浸式变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大容量油浸式变压器，包括绕组，所述绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，所述A相绕组、B相绕组和C相绕组各自对应设置一循环装置组，所述循环装置组包括上循环装置和下循环装置；所述上循环装置位于相应所述绕组的顶部，所述下循环装置位于相应所述绕组的底部；所述上循环装置和所述下循环装置均由圆盘式外壳和设置在外壳内的旋转叶片组成；通过位于绕组顶部的上循环装置的旋转叶片转动而产生的吸力和位于绕组底部的下循环装置产生的推力和来主动加速油箱内部的矿物油的散热循环，有效提升了油浸式变压器的散热性能，解决了常规油浸式变压器的散热装置只能在变压器外部进行散热处理的短板。

Description

一种大容量油浸式变压器

技术领域

本发明涉及变压器设备领域，特别涉及一种大容量油浸式变压器。

背景技术

变压器，是发电厂和变电所的主要设备之一。变压器的作用是多方面的，不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。变压器按绝缘介质可分为干式变压器和油浸式变压器，其中油浸式是以矿物油作为变压器主要绝缘介质和冷却介质，将变压器主体元件浸入装有矿物油的油箱中，在油箱盖顶部引出接线端子的一种箱式变压器，油浸式变压器相对其他种类的变压器，其结构相对简单，造价相对较低，维护成本低，因此应用比较广泛，是现行供电网系统中不可或缺的电气设备。

在目前配电所的降压变压器领域，10000V变400V的变压器使用较为常见，其额定容量在2017年新国标要求下进行了提升，目前的额定容量大多为2500kVA。较高的额定容量对变压器的低压线圈的载流能力有较高的要求，而实际操作中，提高线圈载流能力要么增大线圈导线的线径，要么增加线圈导线的根数，导线的线径是有限制的，不可能无限增大。故目前多采用增加导线根数的方法。

线圈导线根数增加同时对变压器的散热能力提出了更高的要求，而目前此类大容量变压器依旧沿用传统变压器的散热设计，单纯使用传统的油冷方式对变压器油进行降温不能满足所有的要求，散热效果不太理想。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种拥有更佳散热效果的大容量油浸式变压器，旨在解决现有技术中大容量油浸式变压器存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种大容量油浸式变压器，包括油箱和设置在油箱内部的绕组、铁芯和铁轭，所述油箱为箱式立方体；所述铁轭包括上铁轭和下铁轭，所述铁芯连接设置于所述上铁轭和所述下铁轭之间，所述铁芯的数量为3个；所述绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，任一个所述绕组和任一个所述铁芯一一对应设置，具体的：各所述绕组包括低压线圈和高压线圈，所述高压线圈同轴套设于所述低压线圈外侧，所述低压线圈同轴套设于各所述铁芯外侧；且所述低压线圈和所述铁芯之间及所述低压线圈和所述高压线圈之间均留有预设间距；

所述A相绕组、所述B相绕组和所述C相绕组各自对应设置一循环装置组，所述循环装置组包括上循环装置和下循环装置；所述上循环装置位于相应所述绕组的顶部，所述下循环装置位于相应所述绕组的底部；所述上循环装置和所述下循环装置均由圆盘式外壳和设置在外壳内的旋转叶片组成，且设置于同一所述绕组顶部及底部的所述循环装置同轴布置；所述旋转叶片的转向都设置为使得所述油箱内的矿物油从下至上运动的方向；

所述油浸式变压器还包括油管和散热片，所述油管包括均与所述油箱相连通的上油管和下油管，所述上油管设置于所述油箱外侧壁的上部，所述下油管设置于所述油箱外侧壁的下部；所述上油管和所述下油管之间连通设置有多个所述散热片，所述散热片为矩形片状结构，且垂直于所述油箱外侧壁设置。

优选的，所述下铁轭和油箱底部之间设置有2个工字型钢架，所述工字型钢架使所述下铁轭和所述油箱内底部之间形成间隙，所述间隙高度不超过6cm；所述下循环装置设置于所述间隙中；所述上循环装置通过连接柱和所述油箱内壁固定连接；所述循环装置组与各所述绕组同轴设置。

优选的，与所述油管相邻的所述油箱侧壁上设置有控制器、第一继电器和用以监测所述油箱内矿物油的温度的温度传感器；所述控制器和所述温度传感器连接，所述第一继电器分别与所述循环装置组及所述控制器连接。

优选的，所述油管为“山”字型中空管；所述油管的3个端口均通过法兰和所述油箱连通，且所述油管的3个端口位于同一水平面；所述油管的数量为4个，且对称设置于所述油箱两外侧壁上。

优选的，所述油浸式变压器还包括循环油泵和第二继电器；所述循环油泵设置于所述油管靠近所述油箱侧壁的内壁上，所述第二继电器和所述控制器设置于同一所述油箱外侧壁上；所述第二继电器分别和所述循环油泵及所述控制器连接。

优选的，所述油浸式变压器还包括风扇和第三继电器；所述风扇通过支架固定于所述散热片外侧，所述支架和所述油箱外侧壁固定连接；且所述风扇和所述散热片远离所述油箱外侧壁的一侧之间的距离大于6cm，所述风扇的数量为4个，且对称设置于所述油箱两外侧壁，所述风扇的外形为圆形，所述风扇的扇叶为6-8片；所述第三继电器和所述控制器设置于同一所述油箱外侧壁上，所述第三继电器分别和所述风扇及所述控制器连接。

优选的，所述散热片沿垂直于所述油箱外侧壁的方向的长度大于所述油管沿垂直于所述油箱外侧壁方向的长度；所述散热片彼此之间的距离设置为4-6cm，所述散热片的厚度不超过0.3cm；所述散热片上间隔设置有多条竖向通管，所述竖向通管为圆管状通管，且所述竖向通管的直径大于0.5cm，所述散热片顶部和底部开设有和所述竖向通管连通的横向导流管，所述散热片顶部和底部开设有和对应的所述横向导流管连通的通孔，所述通孔和所述油管连通连接。

优选的，所述油箱的顶部设置为中间高两边低的倾斜拱形结构，且其倾斜角度和水平线的夹角小于10°。

优先的，所述油浸式变压器包括吊耳，所述吊耳和所述控制器设置于同一所述油箱外侧壁，且所述油箱另一外侧壁对称设置有另一吊耳。

优选的，所述油箱外侧壁上涂装有隔音涂料。

与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：

本发明提出的一种大容量油浸式变压器，通过在各绕组的顶部和底部分别对应设置循环装置组，位于绕组顶部的上循环装置的旋转叶片转动而产生的吸力和位于绕组底部的下循环装置的旋转叶片转动而产生的推力(两个循环装置的旋转叶片的的旋转方向一致)来主动强制加速油箱内部的矿物油的散热循环，尤其是大大加强了产生热量的源头(低压线圈、高压线圈和铁芯)处的矿物油的从下至上的散热循环，高温油上升，低温油下降；

具体循环顺序为：油箱内下层的矿物油经下循环装置吸引向上推送绕组内部，带走绕组和铁芯因工作产生的热量后上升，经上循环装置吸引，在油箱内上层向四周扩散，其中一部分进入上油管，另一部分直接向下运动至油箱内下层，再次被下循环装置吸引而重新投入循环；进入上油管的矿物油流经散热片，在散热片内向外界空气充分散热降温，而后汇集至下油管，而后重新进入到油箱内下层，再次被下循环装置吸引而重新投入循环。

通过上述更加高效的散热循环，可有效提升油浸式变压器的散热性能，解决了常规油浸式变压器的散热装置只能在变压器外部进行散热处理的短板，主动式的散热方案相比常规的被动散热方案更加有效，完全能够满足目前推广的大容量油浸式变压器的散热需求，且结构较为简单，易于实现和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一种大容量油浸式变压器绕的实施例1的立体外观示意图；

图2为本发明一种大容量油浸式变压器绕的实施例1的正面结构示意图；

图3为本发明一种大容量油浸式变压器绕的实施例1的绕组与铁芯配合结构立体示意图；

图4为本发明一种大容量油浸式变压器绕的实施例1的绕组与铁芯配合正面结构示意图；

图5为本发明一种大容量油浸式变压器绕的实施例1的矿物油散热循环示意图；

图6为本发明一种大容量油浸式变压器绕的实施例1的散热片的立体结构示意图；

图7为本发明一种大容量油浸式变压器绕的实施例1的下循环装置的立体结构示意图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	油箱	2	油箱盖
3	绕组	31	A相绕组
				32	B相绕组	33	C相绕组
311	低压线圈	312	高压线圈
				4	铁芯	41	下铁轭
5	工字形钢架	6	循环装置组
				61	上循环装置	62	下循环装置
63	圆盘式外壳	64	旋转叶片
				7	油管	71	上油管
72	下油管	8	散热片
				81	竖向通管	82	横向导流管
83	通孔	9	支架
				10	风扇	11	连接柱
12	第一继电器	13	控制器
				14	第二继电器	15	第三继电器
16	温度传感器	17	吊耳
				18	循环油泵	19	法兰
20	间隙

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种大容量油浸式变压器。

如附图1、图2、图3和图4所示，一种大容量油浸式变压器的实施例1，变压器包括油箱1和设置于油箱内部的绕组3、铁芯4和铁轭，油箱1为箱式立方体；铁轭包括上铁轭和下铁轭41，铁芯4连接设置于上铁轭和下铁轭41之间，铁芯的数量为3个；绕组3包括A相绕组31、B相绕组32和C相绕组33，任一个绕组3和任一个铁芯4一一对应设置；具体的：各绕组3包括低压线圈311和高压线圈312，高压线圈312同轴套设于低压线圈311外侧，低压线圈311同轴套设于铁芯4外侧；且低压线圈311和铁芯4之间及低压线圈311和高压线圈312之间均留有预设间距，该间距用以流通矿物油进行散热(此为现有技术)；

A相绕组31、B相绕组32和C相绕组33各自对应设置一循环装置组6，循环装置组6包括上循环装置61和下循环装置62；上循环装置61位于相应绕组3的顶部，下循环装置62位于相应绕组3的底部；

如附图7所示，上循环装置61和下循环装置62均由圆盘式外壳63和设置在外壳内的旋转叶片64组成，且设置于同一绕组顶部及底部的循环装置同轴布置；旋转叶片64的转向都设置为使得油箱1内的矿物油从下至上运动的方向；

变压器还包括油管7和散热片8，油管7包括均与油箱1相连通的上油管71和下油管72，上油管71设置于油箱1外侧壁的上部，下油管72设置于油箱1外侧壁的下部；上油管71和下油管72之间连通设置有多个散热片8，散热片8为矩形片状结构，且垂直于油箱1外侧壁设置；

通过在各绕组3的顶部和底部分别对应设置循环装置组6，位于绕组3顶部的上循环装置61的旋转叶片64转动而产生的吸力和位于绕组3底部的下循环装置62的旋转叶片64转动而产生的推力(两个循环装置的旋转叶片64的的旋转方向一致)来主动加速油箱1内部的矿物油的散热循环，尤其是大大加强了产生热量的源头(低压线圈311、高压线圈312和铁芯4)处的矿物油的从下至上的散热循环，高温油上升，低温油下降；

如附图5所示，具体循环顺序为：油箱1内下层的矿物油经下循环装置组62吸引向上推送绕组3内部，带走绕组3和铁芯4因工作产生的热量后上升，经上循环装置组61吸引，在油箱1内上层向四周扩散，其中一部分进入上油管71，另一部分直接向下运动至油箱1内下层，再次被下循环装置组62吸引而重新投入循环；进入上油管71的矿物油流经散热片8的通孔83后流至横向导流管内82，然后从横向导流管82分散流至各竖向通管81，在竖向通管81内向外界空气充分散热降温，而后汇集至散热片8下部的横向导流管82和通孔83，又从通孔83汇集至下油管71，而后重新进入到油箱1内下层，再次被下循环装置组62吸引而重新投入循环，以此形成更加高效的散热循环，极大提升了变压器的散热性能，且结构较为简单，易于实现和推广。

如附图3所示，在下铁轭41和油箱1底部之间设置有2个工字型钢架5，工字型钢架5用来支持下铁轭41，进而支撑铁芯4和绕组3，并使得下铁轭41和油箱1内底部之间形成间隙20，但此间隙20高度不超过6cm，以确保变压器的体积不会过大；下循环装置62设置于间隙20中，上循环装置61通过连接柱11和油箱1固定连接，循环装置组6与各绕组3同轴设置；

如附图1和附图6所示，油管7为“山”字型中空管；油管7的3个端口均通过法兰19和油箱1外侧壁连通设置，且油管7的3个端口位于同一水平面；油管7的数量为4个，且对称设置于油箱1两外侧壁上，散热片8沿垂直于油箱1外侧壁的方向的长度大于油管7沿垂直于油箱1外侧壁方向的长度，散热片8的厚度不超过0.3cm，散热片8彼此之间的距离设置为4-6cm(本实施例优先为4cm)，竖向通管81为圆管形空腔，且竖向通管81的直径大于0.5cm，散热片8顶部和底部均开设有和竖向通管81连通的横向导流管82，散热片8顶部和底部还开设有和横向导流管82连通的通孔83，通孔83和油管7连通连接。

通过在在散热片8上开设有竖向通管81，竖向通管81使得流经散热片8的矿物油和外界空气的接触面积增大，利于交换热量。

其中，散热片8的厚度不能过厚，散热片8过厚会降低散热效果，且使得油箱1同一外侧壁上可设置的散热片8数量减少；为了同时兼顾散热片8的数量和散热效果，多个散热片8彼此之间的距离应设置为4-6cm，过小的距离会降低散热效果，过大的距离同样会使得油箱1同一外侧壁上可设置的散热片8数量减少；竖向通管81的直径大于0.5cm是为了保证散热片8中矿物油在流动时和外界空气交换热量的接触面积。

如附图1和图2所示，本实施例还包括循环油泵18和风扇10，循环油泵18设置于油管7靠近所述油箱1侧壁的内壁上，风扇10通过支架9固定于散热片8外侧，支架9和油箱1外侧壁固定连接，且风扇10和散热片8远离油箱1外侧壁的一侧之间的距离大于6cm，风扇10的数量为4个，且对称设置于油箱1两外侧壁，风扇10的外形为圆形，风扇10的扇叶为6-8片。

通过设置循环油泵18可加快变压器内矿物油的循环流动速度，从而提升矿物油的循环散热效果，通过在散热片8外侧设置风扇10可加快散热片内的矿物油和外界空气交换热量，进一步提升散热片8的散热效果；同时，为了保证风扇10的散热效果，风扇10的数量设置为4个，风扇10和散热片8之间的距离设置为大于6cm，因距离过小不利于空气流动，风扇10的扇叶设置为6-8片是为了降低风扇10的噪音。

如附图1和图2所示，与油管7相邻的油箱1侧壁上设置有控制器13、温度传感器16、第一继电器12、第二继电器14和第三继电器15，且温度传感器16、第一继电器12、第二继电器14和第三继电器15均和控制器13连接(未示出)。

上述温度传感器16能够实时监测油箱1内矿物油的温度，并将监测的数据发送给控制器13，控制器13能分析这些监测数据；上述第一继电器12和循环装置组6连接，用以控制循环装置组6的启停，上述第二继电器14和循环油泵18连接，用以控制循环油泵18的启停，上述第三继电器15和风扇10连接，用以控制风扇10的启停；上述第一继电器12、第二继电器14和第三继电器15均和控制器13连接，控制器13能够根据温度传感器16传送过来的温度数据来判断是否需要启动油泵6、循环油泵18和风扇10；如此设置可满足变压器在不同的环境温度下的不同散热需求，例如在冬季可同时关闭油泵6、循环油泵18和风扇10，在夏季可选择性的启动油泵6、循环油泵18和风扇10中的任一或者多个，如此在保证散热性能的同时可降低设备损耗和电力资源。

如附图1和图2所示，变压器还包括油箱盖2，油箱盖2为中间高两边低的倾斜拱形结构，且其倾斜角度和水平线的夹角小于10°，拱形结构便于排除积水，但是拱形油箱盖2的倾斜角度也不能设置得过大，过大会使得变压器的体积变大，优选角度为小于10°。

如附图1和图2所示，变压器还包括吊耳17，吊耳17和控制器13设置于同一油箱1外侧壁，且油箱1另一外侧壁对称设置有另一吊耳17，吊耳17为不锈钢材质，吊耳17焊接于油箱1外侧壁上，方便变压器运输。

同时，油箱1外侧壁上涂装有隔音涂料，以提高变压器的降噪性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种大容量油浸式变压器，其特征在于，包括油箱和设置于油箱内部的绕组、铁芯和铁轭，所述油箱为箱式立方体；所述铁轭包括上铁轭和下铁轭，所述铁芯连接设置于所述上铁轭和所述下铁轭之间，所述铁芯的数量为3个；所述绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，任一个所述绕组和任一个所述铁芯一一对应设置，具体的：各所述绕组包括低压线圈和高压线圈，所述高压线圈同轴套设于所述低压线圈外侧，所述低压线圈同轴套设于各所述铁芯外侧；且所述低压线圈和所述铁芯之间及所述低压线圈和所述高压线圈之间均留有预设间距；

所述A相绕组、所述B相绕组和所述C相绕组各自对应设置一循环装置组，所述循环装置组包括上循环装置和下循环装置；所述上循环装置位于相应所述绕组的顶部，所述下循环装置位于相应所述绕组的底部；所述上循环装置和所述下循环装置均由圆盘式中空外壳和设置在外壳内的旋转叶片组成，且设置于同一所述绕组顶部及底部的所述循环装置同轴布置；所述旋转叶片的转向都设置为使得所述油箱内的矿物油从下至上运动的方向；

所述油浸式变压器还包括油管和散热片，所述油管包括均与所述油箱相连通的上油管和下油管，所述上油管设置于所述油箱外侧壁的上部，所述下油管设置于所述油箱外侧壁的下部；所述上油管和所述下油管之间连通设置有多个所述散热片，所述散热片为矩形片状结构，且垂直于所述油箱外侧壁设置。

2.根据权利要求1所述的一种大容量油浸式变压器，其特征在于，所述下铁轭和油箱底部之间设置有2个工字型钢架，所述工字型钢架使所述下铁轭和所述油箱内底部之间形成间隙，所述间隙高度不超过6cm；所述下循环装置设置于所述间隙中；所述上循环装置通过连接柱和所述油箱内壁固定连接；所述循环装置组与对应的所述绕组同轴设置。

3.根据权利要求1所述的一种大容量油浸式变压器，其特征在于，与所述油管相邻的所述油箱侧壁上设置有控制器、第一继电器和用以监测所述油箱内矿物油的温度的温度传感器；所述控制器和所述温度传感器连接，所述第一继电器分别与所述循环装置组及所述控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种大容量油浸式变压器，其特征在于，所述油管为“山”字型中空管；所述油管的3个端口均通过法兰和所述油箱连通，且所述油管的3个端口位于同一水平面；所述油管的数量为4个，且对称设置于所述油箱两外侧壁上。

5.根据权利要求4所述的一种大容量油浸式变压器，其特征在于，所述油浸式变压器包括循环油泵和第二继电器；所述循环油泵设置于所述油管靠近所述油箱侧壁的内壁上，所述第二继电器和所述控制器设置于同一所述油箱外侧壁上；所述第二继电器分别和所述循环油泵及所述控制器连接。

6.根据权利要求5所述的一种大容量油浸式变压器，其特征在于，所述油浸式变压器包括风扇和第三继电器；所述风扇通过支架固定于所述散热片外侧，所述支架和所述油箱外侧壁固定连接；且所述风扇和所述散热片远离所述油箱外侧壁的一侧之间的距离大于6cm，所述风扇的数量为4个，且对称设置于所述油箱两外侧壁，所述风扇的外形为圆形，所述风扇的扇叶为6-8片；所述第三继电器和所述控制器设置于同一所述油箱外侧壁上，所述第三继电器分别和所述风扇及所述控制器连接。

7.根据权利要求6所述的一种大容量油浸式变压器，其特征在于，所述散热片沿垂直于所述油箱外侧壁的方向的长度大于所述油管沿垂直于所述油箱外侧壁方向的长度；所述散热片彼此之间的距离设置为4-6cm，所述散热片的厚度不超过0.3cm；所述散热片上间隔设置有多条竖向通管，所述竖向通管为圆管状通管，且所述竖向通管的直径大于0.5cm，所述散热片顶部和底部开设有和所述竖向通管连通的横向导流管，所述散热片顶部和底部开设有和对应的所述横向导流管连通的通孔，所述通孔和所述油管连通连接。

8.根据权利要求1所述的一种大容量油浸式变压器，其特征在于，所述油浸式变压器包括油箱盖，所述油箱盖为中间高两边低的倾斜拱形结构，且其倾斜角度和水平线的夹角小于10°。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种大容量油浸式变压器，其特征在于，所述油浸式变压器包括吊耳，所述吊耳和所述控制器设置于同一所述油箱外侧壁，且所述油箱另一外侧壁对称设置有另一吊耳。

10.根据权利要求1-8任一所述的一种大容量油浸式变压器，其特征在于，所述油箱外侧壁上涂装有隔音涂料。