CN109801770B - 一种矿用防爆干式变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用防爆干式变压器，包括箱体、水冷系统和风冷系统，所述箱体包括前端板、后端板和一体成型且前后贯通式的中部壳体；所述水冷系统包括水冷管、进水管、出水管、水泵和散热水箱；多个所述水冷管设置于所述箱体内部，所述水冷管包括进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均穿设于所述中部壳体的下壁；所述进水管和所述出水管靠近所述散热水箱的位置均连通设置有水泵，所述水泵和所述散热水箱连通设置；所述风冷系统包括风道、进风管、出风管、鼓风机和空气格栅；所述风道开设于所述中部壳体壁中的连续中空管道，所述风道连接所述进风管和所述出风管；本发明提出的变压器能够同时兼顾防爆性和散热性。

Description

一种矿用防爆干式变压器

技术领域

本发明涉及变压器设备领域，特别涉及一种矿用防爆干式变压器。

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，其中干式变压器是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。且由于干式变压器具有抗短路能力强、维护工作量小、运行效率高、体积小、噪音低等优点, 常用于防火、防爆等性能要求高的场所。

其中矿用干式变压器在各类矿井中的应用尤其广泛，由于矿井的特殊环境，一般会有可燃性粉尘，存在爆炸爆炸危险，故对于这类变压器的各项性能要求比较高，尤其是防爆性能和散热性能。一般而言，防爆性能好就意味着散热性能差，因为防爆性能好要求变压器外壳有着高强度和高密封性（以和外界易爆的含有粉尘的空气隔绝），这样的结构其散热性肯定不会太好。目前市面上尚未有同时将两者兼顾的变压器，通常都是选择注重防爆性能，调小变压器容量以减少发热的方式。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种同时兼顾防爆性和散热性的矿用防爆干式变压器，旨在解决现有技术中矿用防爆干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：

一种矿用防爆干式变压器，包括箱体、水冷系统和风冷系统；所述箱体为横截面呈“n”字型的箱式立方体；所述箱体包括前端板、后端板和一体成型且前后贯通式的中部壳体，所述前端板设置于所述中部壳体的前部，所述后端板设置于所述中部壳体的后部，所述前端板和所述后端板将所述中部壳体密封，且所述前端板、所述后端板和所述中部壳体均为高强度不锈钢材质；

所述水冷系统包括水冷管、进水管、出水管、水泵和散热水箱；所述水冷管为外形呈“n”形的中空管，且多个所述水冷管设置于所述箱体内部，所述水冷管包括进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均穿设于所述中部壳体的下壁；所述进水管和所述出水管均连接于所述中部壳体的下壁外侧，且为互相平行的中空管，所述进水口和所述进水管相连通，所述出水口和所述出水管相连通；所述进水管和所述出水管靠近所述散热水箱的位置均连通有水泵，所述水泵和所述散热水箱连通设置；

所述风冷系统包括风道、鼓风机和空气格栅；所述风道为开设于所述中部壳体壁中的连续中空管道，且环绕所述中部壳体并沿所述中部壳体的轴向靠所述后端板的方向前进延伸；所述鼓风机设置于所述箱体外部，且所述鼓风机的入风口设置有所述空气格栅；所述风道的进口端通过进风管与所述鼓风机相连，所述风道的出口端连接有出风管。

优选的，所述变压器还包括变压元件，所述变压元件设置于所述箱体内部中心位置；所述水冷管的截面为长圆形，且所述水冷管的截面的直边平行于所述后端板设置；多个所述水冷管沿所述中部壳体轴线方向等间距布置，所述间距设置为8-10cm；所述水冷管包括高水冷管和低水冷管；所述高水冷管环绕所述变压元件设置；所述低水冷管的高度低于所述高水冷管，且邻近所述变压元件设置。

优选的，所述水冷管的平行于所述后端板的外壁面上垂直设置有多个散热鳍片，且所述散热鳍片平行于所述中部壳体底面；多个所述散热鳍片彼此等间隔设置，间隔距离为2-4cm，且所述散热鳍片为厚度不超过0.2cm的铝片。

优选的，所述散热水箱通过支架固定于所述后端板靠下部，所述支架和所述后端板之间设置有橡胶垫片；所述散热水箱顶部还设置有遮罩；所述中部壳体底部还设置有移动滚轮。

优选的，所述中部壳体的壁厚为不小于2cm；所述风道的横截面为圆形，且直径设置为1-1.5cm，轴向相邻的两所述风道之间的距离设置为3-4cm；位于所述中部壳体下壁中的所述风道与所述进水口和所述出水口均错开设置。

优选的，所述出风管设置于靠近所述后端板的所述中部壳体顶部外侧，所述进风管和所述鼓风机均设置于靠近所述前端板的所述中部壳体顶部外侧。

优选的，所述前端板上设置有高压进线盒；所述高压进线盒远离所述前端板的侧面上设置有2个用以穿设电缆的高压进线孔，所述高压进线孔为圆形，所述高压进线孔壁上嵌设有环形橡胶圈；所述高压进线盒内设置有穿设于所述前端板的高压密封接线柱，所述高压密封接线柱和所述前端板绝缘；

所述后端板上设置有低压出线盒；所述低压出线盒远离所述后端板的侧面上设置有2个用以穿设电缆的低压出线孔，所述低压出线孔为圆形，所述低压出线孔壁上嵌设有环形橡胶圈；所述低压出线盒内设置有穿设于所述后端板的低压密封接线柱，所述低压密封接线柱和所述后端板绝缘。

优选的，所述高压进线盒内设置有能断合高压进线电缆的紧急开关，所述紧急开关为防爆按钮式开关；所述高压进线盒还包括触杆，所述触杆活动穿设于所述高压进线盒的侧壁，且所述触杆的一端与所述紧急开关接触，另一端设置于所述高压进线盒外侧。

优选的，所述中部壳体外侧连接设置有多条片状加强筋；所述片状加强筋垂直所述中部壳体设置，且平行于所述前端板，所述片状加强筋的厚度为0.2-0.5cm，所述片状加强筋的高度为3-4cm，多条所述片状加强筋彼此间隔距离为5-6cm。

优选的，所述前端板和所述后端板均通过高强度螺栓紧固于所述中部壳体之上，且所述前端板和所述中部壳体之间及所述后端板和所述中部壳体之间均设置有密封垫圈；所述中部壳体内设置有湿度传感器和除湿剂，所述中部壳体外还设置有和所述湿度传感器连接的警报灯。

与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：

本发明提出的一种矿用防爆干式变压器，包括箱体、水冷系统和风冷系统；箱体包括中部壳体、前端板和后端板，三者均用高强度不锈钢制成，其中中部壳体更是一体成型，前端板和后端板分别和中部壳体密封连接，通过上述手段有效的保证了整个箱体的机械强度和密封性，具有优秀的防爆性能。

通过设置水冷系统，在水泵的作用下，冷却水依照：散热水箱→水泵→进水管→水冷管→出水管→水泵→散热水箱进行循环，以此对变压器进行高效的水冷，通过设置风冷系统，在鼓风机的作用下，外界空气从进风口进入而后环绕中部壳体内壁流动前进并从出风管排出，以此对变压器进行高效的气冷，综合两种冷却散热系统，使得本变压器的散热性能进一步提升；设置空气格栅是为了过滤空气中的粉尘，降低爆炸风险；同时在中部壳体壁中开设风道也能加强中部壳体的耐冲击性能；本发明提出的一种矿用防爆干式变压器能够同时兼顾防爆性和散热性，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为本发明一种矿用防爆干式变压器一实施例的立体外观示意图；

图2为本发明一种矿用防爆干式变压器一实施例的箱体的立体外观示意图；

图3为本发明一种矿用防爆干式变压器一实施例的箱体内结构示意图；

图4为本发明一种矿用防爆干式变压器一实施例的侧剖示意图；

图5为本发明一种矿用防爆干式变压器一实施例的正剖示意图；

图6为本发明一种矿用防爆干式变压器一实施例的高压进线盒的局部剖视图；

图7为本发明一种矿用防爆干式变压器一实施例的低压出线盒的正面示意图；

图8为本发明一种矿用防爆干式变压器一实施例的水冷管的立体结构示意图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				101	中部壳体	501	风道
102	前端板	502	进风管
				103	后端板	503	鼓风机
201	变压元件	504	空气格栅
				300	水冷管	505	出风管
301	高水冷管	601	高压进线盒
				302	低水冷管	602	高压进线孔
303	散热鳍片	603	触杆
				304	进水管	604	紧急开关
305	水泵	605	环形橡胶圈
				306	散热水箱	701	低压出线盒
307	支架	702	低压出线孔
				308	遮罩	801	片状加强筋
309	出水管	901	湿度传感器
				310	进水口	902	除湿剂
311	出水口	1001	高压密封接线柱
				401	滚轮	1002	低压密封接线柱

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。

本发明提出一种矿用防爆干式变压器。

如附图1-附图8所示，变压器包括箱体、水冷系统和风冷系统，箱体为横截面呈“n”字型的箱式立方体；箱体包括前端板102、后端板103和一体成型且前后贯通式的中部壳体101，前端板102设置于中部壳体101的前部，后端板103设置于中部壳体101的后部，前端板102和后端板103用来将中部壳体101密封，且前端板102、后端板103和中部壳体101均为高强度不锈钢材质。

通过上述手段有效的保证了整个箱体的机械强度和密封性，具有优秀的防爆性能。

如附图3、附图4和附图8所示，水冷系统包括水冷管300、进水管304、出水管309、水泵305和散热水箱306；水冷管300为外形呈“n”形的中空管，且多个水冷管300设置于箱体内部，水冷管300包括进水口310和出水口311，进水口310和出水口311均穿设于中部壳体101的下壁；进水管304和出水管309均连接于中部壳体101的下壁外侧，且为互相平行的中空管，进水口310和进水管304相连通，出水口311和出水管309相连通；进水管304和出水管309靠近散热水箱306的位置均连通有水泵305，水泵305和散热水箱306连通设置。

通过设置水冷系统，在水泵305的作用下，冷却水按如下：散热水箱306→水泵305→进水管304→水冷管300→出水管309→水泵305→散热水箱306进行循环，以此对变压器进行高效的水冷。

如附图1、附图4和附图5所示，风冷系统包括风道501、鼓风机503和空气格栅504；风道501为开设于中部壳体101壁中的连续中空管道，且环绕整个中部壳体101并沿中部壳体101的轴向靠后端板103的方向前进延伸；鼓风机503设置于箱体外部，且鼓风机503的入风口设置有空气格栅504；风道501的进口端通过进风管502与鼓风机503相连，风道501的出口端连接有出风管505。

通过设置风冷系统，在鼓风机503的作用下，外界空气从空气格栅504进入风道501而后环绕中部壳体101内壁流动前进并从出风管505排出，以此对变压器进行高效的气冷，综合两种冷却散热系统，使得本变压器的散热性能进一步提升；设置空气格栅504是为了过滤空气中的粉尘，降低爆炸风险；同时在中部壳体101壁中开设风道501也能加强中部壳体101的耐冲击性能；本发明提出的一种矿用防爆干式变压器能够同时兼顾防爆性和散热性，结构较为简单，易于实现和推广。

如附图3所示，变压器还包括变压元件201，变压元件201设置于中部壳体101内部中心位置；水冷管300的截面为长圆形，且水冷管300的截面的直边平行于后端板103设置；多个水冷管300等间距布置，间距设置为8-10cm；水冷管300包括高水冷管301和低水冷管302，高水冷管301环绕变压元件201设置，低水冷管302的高度低于高水冷管301，且邻近变压元件201设置。

水冷管300设置为截面为长圆形能增大其其内空气与箱体内部空气的接触面积，提升散热效果；为了保证散热效果的同时节约材料，各水冷管300之间的距离应设置在合理的范围内，本实施例优选为8cm；将水冷管300设置为2种不同的高度是为了配合变压元件201。

如附图3所示，水冷管300的平行于后端板103的外壁面上垂直设置有多个散热鳍片303，且散热鳍片303平行于中部壳体101底面，散热鳍片303可有效增加水冷管300与空气交换热量的面积；同时，为了提升散热鳍片303的散热效果，散热鳍片303设置为为铝制片状结构，散热鳍片303彼此等间隔设置，且间隔设置为2-4cm（本实施例优选为4cm），散热鳍片303的厚度不超过0.2cm（本实施例优选为0.2cm）。

如附图4所示，散热水箱306通过支架307固定于后端板103靠下部，支架307和后端板103之间设置有橡胶垫片，以减少散热水箱306工作时产生的振动向箱体传送；散热水箱306顶部还设置有遮罩308，以减少散热水箱306对变压器其他元件的影响；所述中部壳体101底部还设置有移动滚轮401，用来推动变压器，以适应矿下复杂的环境。

同时，为了保证中部壳体101的机械强度，中部壳体101的壁厚为不小于2cm（本实施例优选为2cm）；风道501的横截面为圆形，这样更利于空气在其内流动，且直径设置为1-1.5cm（本实施例1优选为1.2cm），以保证足够的空气流量，轴向相邻的两所述风道501之间的距离设置为3-4cm（本实施例优选为3.5cm），以保证风道501有足够的总长度；同时，位于中部壳体101下壁中的风道501与进水口310和出水口311均错开设置。

如附图4所示，出风管505设置于靠近后端板103的中部壳体101顶部外侧，进风管502、鼓风机503和空气格栅504均设置于靠近前端板102的中部壳体101顶部外侧，将进风管502、鼓风机503、空气格栅504和出风管505均设置于中部壳体101顶部是因为位置较高处的空气质量要好于接近地面处的空气质量。

如附图2和附图6所示，前端板102上设置有高压进线盒601；高压进线盒601远离前端板102的侧面上设置有2个用以穿设电缆的高压进线孔602，高压进线孔602为圆形，高压进线孔602壁上嵌设有环形橡胶圈605；高压进线盒601内设置有穿设于前端板102的高压密封接线柱1001，高压密封接线柱1001和前端板102绝缘；变压器工作时，高压进线电缆从高压进线孔602进入高压进线盒601，并与盒内的高压密封接线柱1001连接，高压进线孔602上的环形橡胶圈605能够对高压进线电缆保持接触以提升密封性，这样设置能够在进线的同时保持整个箱体的高密封性，以提升变压器的整体防爆性能。

如附图2和附图7所示，后端板103上设置有低压出线盒701；低压出线盒701远离后端板103的侧面上设置有2个用以穿设电缆的低压出线孔702，低压出线孔702为圆形，低压出线孔702壁上嵌设有环形橡胶圈605；低压出线盒701内设置有穿设于后端板103的低压密封接线柱1002，低压密封接线柱1002和后端板103绝缘。变压器工作时，低压出线电缆与盒内的低压密封接线柱1002连接，而后从低压出线孔702穿出，低压出线孔702上的环形橡胶圈605能够对低压出线电缆保持接触以提升密封性，这样设置能够在出线的同时保持整个箱体的高密封性，以提升变压器的整体防爆性能。

如附图1和附图6所示，高压进线盒601内设置有能断合高压进线电缆的紧急开关604，紧急开关604为防爆按钮式开关；高压进线盒601还包括触杆603，触杆603穿设所述高压进线盒601，且触杆603的一端与紧急开关604接触，另一端设置于高压进线盒601外侧，触杆603能够相对于高压进线盒601往复运动并以此按压紧急开关604；将紧急开关604设置于高压进线盒601内并用触杆603来间接操控紧急开关604，相比常规的将紧急开关604设置于盒外直接操控的方式，更加安全，因为高压进线盒601内的空气中粉尘含量远远低于盒外空气中的含量，这样能够避免因按压紧急开关604可能产生火花而导致的爆炸。

如附图1所示，中部壳体101外侧连接设置有多条片状加强筋801，设置片状加强筋801能够提升中部壳体101的刚度和抗冲击性能，还能一定程度上增强散热性能；同时为了保证上述效果，片状加强筋801垂直于中部壳体101设置，且平行于前端板102，片状加强筋801的厚度为0.2-0.5cm（本实施例优选为0.3cm），所述片状加强筋801的高度为3-4cm（本实施例优选为4cm），所述片状加加强筋的彼此间隔距离为5-6cm（本实施例优选为6cm）。

如附图3所示，前端板102和后端板103均通过高强度螺栓紧固于中部壳体101之上，进一步增强箱体的机械强度；且前端板102和中部壳体101之间及后端板103和中部壳体101之间均设置有密封垫圈（未示出），以保证密封性能；中部壳体101内还设置有湿度传感器901和除湿剂902，以保证中部壳体101内的空气维持在以个较为干燥的环境，增加变压器的安全性；中部壳体101外还设置有和湿度传感器901连接的警报灯（未示出），当中部壳体101内的除湿剂902消耗完毕时会导致中部壳体101内湿度上升，从而触发警报器闪亮以提醒工作人员开箱更换除湿剂902。

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 (8)

1.一种矿用防爆干式变压器，其特征在于，包括箱体、水冷系统和风冷系统；所述箱体为横截面呈“n”字型的箱式立方体；所述箱体包括前端板、后端板和一体成型且前后贯通式的中部壳体，所述前端板设置于所述中部壳体的前部，所述后端板设置于所述中部壳体的后部，所述前端板和所述后端板将所述中部壳体密封，且所述前端板、所述后端板和所述中部壳体均为高强度不锈钢材质；

所述水冷系统包括水冷管、进水管、出水管、水泵和散热水箱；所述水冷管为外形呈“n”形的中空管，且多个所述水冷管设置于所述箱体内部，所述水冷管包括进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均穿设于所述中部壳体的下壁；所述进水管和所述出水管均连接于所述中部壳体的下壁外侧，且为互相平行的中空管，所述进水口和所述进水管相连通，所述出水口和所述出水管相连通；所述进水管和所述出水管靠近所述散热水箱的位置均连通有水泵，所述水泵和所述散热水箱连通设置；

所述风冷系统包括风道、鼓风机和空气格栅；所述风道为开设于所述中部壳体壁中的连续中空管道，且环绕所述中部壳体并沿所述中部壳体的轴向靠所述后端板的方向前进延伸；所述鼓风机设置于所述箱体外部，且所述鼓风机的入风口设置有所述空气格栅；所述风道的进口端通过进风管与所述鼓风机相连，所述风道的出口端连接有出风管；

所述变压器还包括变压元件，所述变压元件设置于所述箱体内部中心位置；所述水冷管的截面为长圆形，且所述水冷管的截面的直边平行于所述后端板设置；多个所述水冷管沿所述中部壳体轴线方向等间距布置，所述间距设置为8-10cm；所述水冷管包括高水冷管和低水冷管；所述高水冷管环绕所述变压元件设置；所述低水冷管的高度低于所述高水冷管，且邻近所述变压元件设置；

所述中部壳体的壁厚为不小于2cm；所述风道的横截面为圆形，且直径设置为1-1.5cm，轴向相邻的两所述风道之间的距离设置为3-4cm；位于所述中部壳体下壁中的所述风道与所述进水口和所述出水口均错开设置。

2.根据权利要求1所述的一种矿用防爆干式变压器，其特征在于，所述水冷管的平行于所述后端板的外壁面上垂直设置有多个散热鳍片，且所述散热鳍片平行于所述中部壳体底面；多个所述散热鳍片彼此等间隔设置，间隔距离为2-4cm，且所述散热鳍片为厚度不超过0.2cm的铝片。

3.根据权利要求1所述的一种矿用防爆干式变压器，其特征在于，所述散热水箱通过支架固定于所述后端板靠下部，所述支架和所述后端板之间设置有橡胶垫片；所述散热水箱顶部还设置有遮罩；所述中部壳体底部还设置有移动滚轮。

4.根据权利要求1所述的一种矿用防爆干式变压器，其特征在于，所述出风管设置于靠近所述后端板的所述中部壳体顶部外侧，所述进风管和所述鼓风机均设置于靠近所述前端板的所述中部壳体顶部外侧。

5.根据权利要求1所述的一种矿用防爆干式变压器，其特征在于，所述前端板上设置有高压进线盒；所述高压进线盒远离所述前端板的侧面上设置有2个用以穿设电缆的高压进线孔，所述高压进线孔为圆形，所述高压进线孔壁上嵌设有环形橡胶圈；所述高压进线盒内设置有穿设于所述前端板的高压密封接线柱，所述高压密封接线柱和所述前端板绝缘；

所述后端板上设置有低压出线盒；所述低压出线盒远离所述后端板的侧面上设置有2个用以穿设电缆的低压出线孔，所述低压出线孔为圆形，所述低压出线孔壁上嵌设有环形橡胶圈；所述低压出线盒内设置有穿设于所述后端板的低压密封接线柱，所述低压密封接线柱和所述后端板绝缘。

6.根据权利要求5所述的一种矿用防爆干式变压器，其特征在于，所述高压进线盒内设置有能断合高压进线电缆的紧急开关，所述紧急开关为防爆按钮式开关；所述高压进线盒还包括触杆，所述触杆活动穿设于所述高压进线盒的侧壁，且所述触杆的一端与所述紧急开关接触，另一端设置于所述高压进线盒外侧。

7.根据权利要求1所述的一种矿用防爆干式变压器，其特征在于，所述中部壳体外侧连接设置有多条片状加强筋；所述片状加强筋垂直所述中部壳体设置，且平行于所述前端板，所述片状加强筋的厚度为0.2-0.5cm，所述片状加强筋的高度为3-4cm，多条所述片状加强筋彼此间隔距离为5-6cm。

8.根据权利要求1所述的一种矿用防爆干式变压器，其特征在于，所述前端板和所述后端板均通过高强度螺栓紧固于所述中部壳体之上，且所述前端板和所述中部壳体之间及所述后端板和所述中部壳体之间均设置有密封垫圈；所述中部壳体内设置有湿度传感器和除湿剂，所述中部壳体外还设置有和所述湿度传感器连接的警报灯。