CN110459383B - 一种节能水冷变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能水冷变压器，其结构包括接线套管、变压器、回油循环管路、支座、循环水冷装置，循环水冷装置由水冷箱、散热出水直管、风冷机构、导流横管、循环水泵、回水横管、散热回水直管组成，本发明具有的效果：循环水冷装置通过水冷液充分吸收进入连续循环管中变压器油的热量，使变压器油中的热量充分散发在水冷液中，利用导热底架吸收水冷液中的热量，水冷液在循环水泵的作用下，从水冷箱中循环流进和流出，产生的流体动能被风冷机构利用，风冷机构产生的空冷气流依次经过导热底架，从而使导热底架快速散热，增加导热底架对水冷液的吸热效率，进而大大提高了变压器的散热效率。

Description

一种节能水冷变压器

技术领域

本发明涉及变压器领域，尤其是涉及到一种节能水冷变压器。

背景技术

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，变压器按冷却方式可分为：干式变压器和油浸式变压器，干式变压器主要的冷却方式是依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，油浸式变压器主要的冷却方式是依靠油作冷却介质如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等，但现有的油浸水冷冷却方式无法持续有效的控制变压器绕组温度，使变压器绕组温度稳定在80～140℃范围内，当变压器绕组温度每升高6℃，其绝缘老化速度将增加一倍，即温度每升高6℃，其绝缘寿命就降低1/2，将会造成变压器绝缘严重损坏，使变压器的使用寿命迅速下降，因此需要研制一种新型的节能水冷变压器，以此来解决现有的油浸水冷冷却方式无法持续有效的控制变压器绕组温度，容易使变压器绕组温度的大幅度波动，造成变压器绝缘严重损坏，使变压器的使用寿命迅速下降的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种节能水冷变压器，其结构包括接线套管、变压器、回油循环管路、支座、循环水冷装置，所述的支座顶部的中心位置设有变压器，所述的变压器嵌合安装在支座上，所述的变压器前后两端设有回油循环管路，所述的变压器顶部设有接线套管，所述的接线套管和变压器电连接，所述的支座下方设有循环水冷装置，所述的循环水冷装置安装在支座底部，所述的变压器和循环水冷装置通过回油循环管路连接。

作为本技术方案的进一步优化，所述的循环水冷装置由水冷箱、散热出水直管、风冷机构、导流横管、循环水泵、回水横管、散热回水直管组成，所述的水冷箱两侧分别设有散热出水直管和散热回水直管，所述的水冷箱下方的中心位置设有循环水泵，所述的散热出水直管和散热回水直管之间由左至右设有导流横管和回水横管，所述的散热出水直管通过导流横管和循环水泵连接，所述的散热回水直管通过回水横管和循环水泵连接，所述的循环水泵两侧设有风冷机构，所述的风冷机构设有两个并且分别安装在导流横管和回水横管上。

作为本技术方案的进一步优化，所述的水冷箱由回水弯管、连续循环管、箱体、吸水弯管、导热底架组成，所述的箱体内部的中心位置设有连续循环管，所述的连续循环管的两端设于箱体顶部，所述的连续循环管和回油循环管路连接，所述的连续循环管两侧分别设有吸水弯管和回水弯管，所述的吸水弯管和散热出水直管连接，所述的回水弯管和散热回水直管连接，所述的箱体底部设有导热底架，所述的导热底架嵌合安装在箱体底部的中心位置。

作为本技术方案的进一步优化，所述的导热底架由导热直杆、支架、外导热环、内导热环、中心导热环组成，所述的支架底部由外到内设有外导热环和内导热环以及中心导热环，所述的外导热环和内导热环以及中心导热环上均匀等距设有导热直杆，各所述的导热直杆垂直安装在外导热环和内导热环以及中心导热环上。

作为本技术方案的进一步优化，所述的风冷机构由排风顶罩、连接座、水管、横轴、横轴轴承支架、水轮组成，所述的连接座顶部设有排风顶罩，所述的排风顶罩安装在连接座上，所述的连接座底部设有水管，所述的水管内部的中心位置设有横轴，所述的横轴上设有横轴轴承支架，所述的横轴通过横轴轴承支架安装在水管内部，所述的水管两端设有水轮，所述的水轮和横轴连接。

作为本技术方案的进一步优化，所述的排风顶罩由叶轮、进风弯管、罩体、排风弯管、传动轴组成，所述的罩体内部的中心位置设有叶轮，所述的罩体为中空圆形结构并且底部的中心位置设有传动轴，所述的传动轴顶端贯穿罩体与叶轮连接，所述的传动轴底端与横轴传动连接，所述的罩体顶部设有进风弯管，所述的进风弯管与罩体连接，所述的罩体底部设有排风弯管，所述的排风弯管与罩体连接。

作为本技术方案的进一步优化，所述的散热出水直管和散热回水直管表面均匀分布有金属颗粒。

有益效果

本发明一种节能水冷变压器，设计合理，功能性强，具有以下有益效果：

本发明循环水冷装置通过水冷液充分吸收进入连续循环管中变压器油的热量，使变压器油中的热量充分散发在水冷液中，利用导热底架吸收水冷液中的热量，水冷液在循环水泵的作用下，从水冷箱中循环流进和流出，产生的流体动能被风冷机构利用，风冷机构产生的空冷气流依次经过导热底架，从而使导热底架快速散热，增加导热底架对水冷液的吸热效率，进而大大提高了变压器的散热效率，以此来解决现有的油浸水冷冷却方式无法持续有效的控制变压器绕组温度，容易使变压器绕组温度的大幅度波动，造成变压器绝缘严重损坏，使变压器的使用寿命迅速下降的问题；

本发明连续循环管和回油循环管路连接，在回油循环管路的作用下经过变压器绕组和铁芯的变压器油重复流入连续循环管，因为连续循环管设于水冷液中，所以高温的变压器油在流经连续循环管后，大部分热量被水冷液吸收，因为连续循环管形成的连续循环管道结构，能够放缓变压器油的流经速度，使变压器油慢速从水冷液流出，从而大大提高水冷液对高温变压器油的吸热效率；

本发明外导热环和内导热环以及中心导热环上设有导热直杆，导热直杆一端置于水冷液中，另一端裸露在外界空气中，在水冷液温度上升时导热直杆能够充分将热量导出，通过外导热环和内导热环以及中心导热环由外到内的结构设置，能够使每根导热直杆充分进行放热，从而提高水冷液的散热效率；

本发明横轴和传动轴传动连接，水冷液在循环水泵的作用下，从箱体中循环流进和流出，水轮将水冷液的动能转换为横轴旋转动能，并将旋转动能通过传动轴传递至叶轮上，使叶轮高速转动，并由进风弯管进气，排风弯管排出冷气，排风弯管的出风口对准导热底架，吹出的空冷气流依次经过各导热环和导热直杆，从而使导热底架能够快速散热，增加导热底架对水冷液的吸热效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种节能水冷变压器的正视结构示意图；

图2为本发明循环水冷装置的正视结构示意图；

图3为本发明水冷箱的正视剖面结构示意图；

图4为本发明导热底架的正视结构示意图；

图5为本发明风冷机构的正视剖面结构示意图；

图6为本发明排风顶罩的正视剖面结构示意图。

图中：接线套管-1、变压器-2、回油循环管路-3、支座-4、循环水冷装置-5、水冷箱-51、回水弯管-51a、连续循环管-51b、箱体-51c、吸水弯管 -51d、导热底架-51e、导热直杆-51e1、支架-51e2、外导热环-51e3、内导热环-51e4、中心导热环-51e5、散热出水直管-52、风冷机构-53、排风顶罩 -53a、叶轮-53a1、进风弯管-53a2、罩体-53a3、排风弯管-53a4、传动轴-53a5、连接座-53b、水管-53c、横轴-53d、横轴轴承支架-53e、水轮-53f、导流横管-54、循环水泵-55、回水横管-56、散热回水直管-57。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式以及附图说明，进一步阐述本发明的优选实施方案。

实施例

请参阅图1-6，本发明提供一种节能水冷变压器的具体实施方式：

请参阅图1，一种节能水冷变压器，其结构包括接线套管1、变压器2、回油循环管路3、支座4、循环水冷装置5，所述的支座4顶部的中心位置设有变压器2，所述的变压器2嵌合安装在支座4上，所述的变压器2前后两端设有回油循环管路3，所述的变压器2顶部均匀等距设有六根接线套管1，所述的接线套管1和变压器2电连接，所述的支座4下方设有循环水冷装置 5，所述的循环水冷装置5安装在支座4底部，所述的变压器2和循环水冷装置5通过回油循环管路3连接。

请参阅图2，所述的循环水冷装置5由水冷箱51、散热出水直管52、风冷机构53、导流横管54、循环水泵55、回水横管56、散热回水直管57组成，所述的水冷箱51两侧分别设有散热出水直管52和散热回水直管57，所述的水冷箱51下方的中心位置设有循环水泵55，所述的散热出水直管52 和散热回水直管57之间由左至右设有导流横管54和回水横管56，所述的散热出水直管52通过导流横管54和循环水泵55连接，所述的散热回水直管 57通过回水横管56和循环水泵55连接，所述的循环水泵55两侧设有风冷机构53，所述的风冷机构53设有两个并且分别安装在导流横管54和回水横管56上，所述的散热出水直管52和散热回水直管57表面均匀分布有金属颗粒，能够在箱体51c内部的水冷液经过散热出水直管52和散热回水直管 57时，充分吸收散发水冷液中的热量。

请参阅图3，所述的水冷箱51由回水弯管51a、连续循环管51b、箱体 51c、吸水弯管51d、导热底架51e组成，所述的箱体51c内部的中心位置设有连续循环管51b，所述的连续循环管51b的两端设于箱体51c顶部，所述的连续循环管51b和回油循环管路3连接，所述的箱体51c内部注有水冷液，所述的连续循环管51b两侧分别设有吸水弯管51d和回水弯管51a，所述的吸水弯管51d和回水弯管51a组成的结构相同并且呈轴对称结构，所述的吸水弯管51d和散热出水直管52连接，所述的回水弯管51a和散热回水直管 57连接，所述的箱体51c底部设有导热底架51e，所述的导热底架51e嵌合安装在箱体51c底部的中心位置。

请参阅图4，所述的导热底架51e由导热直杆51e1、支架51e2、外导热环51e3、内导热环51e4、中心导热环51e5组成，所述的支架51e2为圆形结构并且底部由外到内设有外导热环51e3和内导热环51e4以及中心导热环 51e5，所述的外导热环51e3和内导热环51e4以及中心导热环51e5上均匀等距设有导热直杆51e1，各所述的导热直杆51e1垂直安装在外导热环51e3 和内导热环51e4以及中心导热环51e5上，所述的导热直杆51e1顶端贯穿支架51e2和箱体51c置于水冷液中。

请参阅图5，所述的风冷机构53由排风顶罩53a、连接座53b、水管53c、横轴53d、横轴轴承支架53e、水轮53f组成，所述的连接座53b顶部设有排风顶罩53a，所述的排风顶罩53a安装在连接座53b上，所述的连接座53b 底部设有水管53c，所述的水管53c内部的中心位置设有横轴53d，所述的横轴53d上平行等距设有两个横轴轴承支架53e，所述的横轴53d通过横轴轴承支架53e安装在水管53c内部，所述的水管53c两端设有水轮53f，所述的水轮53f和横轴53d连接。

请参阅图6，所述的排风顶罩53a由叶轮53a1、进风弯管53a2、罩体 53a3、排风弯管53a4、传动轴53a5组成，所述的罩体53a3内部的中心位置设有叶轮53a1，所述的罩体53a3为中空圆形结构并且底部的中心位置设有传动轴53a5，所述的传动轴53a5顶端贯穿罩体53a3与叶轮53a1连接，所述的传动轴53a5底端与横轴53d通过锥形齿轮传动连接，所述的罩体53a3 顶部平行等距设有进风弯管53a2，所述的进风弯管53a2呈L型结构并且与罩体53a3连接，所述的罩体53a3底部平行等距设有两根排风弯管53a4，所述的排风弯管53a4呈L型结构并且与罩体53a3连接。

其具体实现原理如下：

本发明循环水冷装置5通过水冷液充分吸收进入连续循环管51b中变压器油的热量，使变压器油中的热量充分散发在水冷液中，因为连续循环管51b 和回油循环管路3连接，在回油循环管路3的作用下经过变压器绕组和铁芯的变压器油重复流入连续循环管51b，因为连续循环管51b设于水冷液中，所以高温的变压器油在流经连续循环管51b后，大部分热量被水冷液吸收，因为连续循环管51b形成的连续循环管道结构，能够放缓变压器油的流经速度，使变压器油慢速从水冷液流出，从而大大提高水冷液对高温变压器油的吸热效率；利用导热底架51e吸收水冷液中的热量，因为外导热环51e3和内导热环51e4以及中心导热环51e5上设有导热直杆51e1，导热直杆51e1 一端置于水冷液中，另一端裸露在外界空气中，在水冷液温度上升时导热直杆51e1能够充分将热量导出，通过外导热环51e3和内导热环51e4以及中心导热环51e5由外到内的结构设置，能够使每根导热直杆51e1充分进行放热，从而提高水冷液的散热效率；水冷液在循环水泵55的作用下，从水冷箱51中循环流进和流出，产生的流体动能被风冷机构53利用，风冷机构53 产生的空冷气流依次经过导热底架51e，从而使导热底架51e快速散热，增加导热底架51e对水冷液的吸热效率，进而大大提高了变压器的散热效率，因为横轴53d和传动轴53a5传动连接，传动轴53a5顶端贯穿罩体53a3与叶轮53a1连接，横轴53d设于水管53c内部并且两端与水轮53f连接，水冷液在循环水泵55的作用下，从箱体51c中循环流进和流出，水轮53f将水冷液的动能转换为横轴53d旋转动能，并将旋转动能通过传动轴53a5传递至叶轮53a1上，使叶轮53a1高速转动，并由进风弯管53a2进气，排风弯管53a4排出冷气，排风弯管53a4的出风口对准导热底架51e，吹出的空冷气流依次经过各导热环和导热直杆51e1，从而使导热底架51e能够快速散热，增加导热底架51e对水冷液的吸热效率，通过循环水冷装置5来解决现有的油浸水冷冷却方式无法持续有效的控制变压器绕组温度，容易使变压器绕组温度的大幅度波动，造成变压器绝缘严重损坏，使变压器的使用寿命迅速下降的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神或基本特征的前提下，不仅能够以其他的具体形式实现本发明，还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围，因此本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定，而不是上述说明限定。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种节能水冷变压器，其结构包括接线套管(1)、变压器(2)、回油循环管路(3)、支座(4)、循环水冷装置(5)，其特征在于：所述的支座(4)顶部设有变压器(2)，所述的变压器(2)前后两端设有回油循环管路(3)，所述的变压器(2)顶部设有接线套管(1)，所述的支座(4)下方设有循环水冷装置(5)，所述的变压器(2)和循环水冷装置(5)通过回油循环管路(3)连接；所述的循环水冷装置(5)由水冷箱(51)、散热出水直管(52)、风冷机构(53)、导流横管(54)、循环水泵(55)、回水横管(56)、散热回水直管(57)组成，所述的水冷箱(51)两侧设有散热出水直管(52)和散热回水直管(57)，所述的水冷箱(51)下方设有循环水泵(55)，所述的散热出水直管(52)和散热回水直管(57)之间由左至右设有导流横管(54)和回水横管(56)，所述的循环水泵(55)两侧设有风冷机构(53)；所述的水冷箱(51)由回水弯管(51a)、连续循环管(51b)、箱体(51c)、吸水弯管(51d)、导热底架(51e)组成，所述的箱体(51c)内部设有连续循环管(51b)，所述的连续循环管(51b)两侧设有吸水弯管(51d)和回水弯管(51a)，所述的箱体(51c)底部设有导热底架(51e)；所述的导热底架(51e)由导热直杆(51e1)、支架(51e2)、外导热环(51e3)、内导热环(51e4)、中心导热环(51e5)组成，所述的支架(51e2)底部由外到内设有外导热环(51e3)和内导热环(51e4)以及中心导热环(51e5)，所述的外导热环(51e3)和内导热环(51e4)以及中心导热环(51e5)上设有导热直杆(51e1)；所述的风冷机构(53)由排风顶罩(53a)、连接座(53b)、水管(53c)、横轴(53d)、横轴轴承支架(53e)、水轮(53f)组成，所述的连接座(53b)顶部设有排风顶罩(53a)，所述的排风顶罩(53a)安装在连接座(53b)上，所述的连接座(53b)底部设有水管(53c)，所述的水管(53c)内部的中心位置设有横轴(53d)，所述的横轴(53d)上平行等距设有两个横轴轴承支架(53e)，所述的横轴(53d)通过横轴轴承支架(53e)安装在水管(53c)内部，所述的水管(53c)两端设有水轮(53f)，所述的水轮(53f)和横轴(53d)连接；所述的排风顶罩(53a)由叶轮(53a1)、进风弯管(53a2)、罩体(53a3)、排风弯管(53a4)、传动轴(53a5)组成，所述的罩体(53a3)内部的中心位置设有叶轮(53a1)，所述的罩体(53a3)为中空圆形结构并且底部的中心位置设有传动轴(53a5)，所述的传动轴(53a5)顶端贯穿罩体(53a3)与叶轮(53a1)连接，所述的传动轴(53a5)底端与横轴53d通过锥形齿轮传动连接，所述的罩体(53a3)顶部平行等距设有进风弯管(53a2)，所述的进风弯管(53a2)呈L型结构并且与罩体(53a3)连接，所述的罩体(53a3)底部平行等距设有两根排风弯管(53a4)，所述的排风弯管(53a4)呈L型结构并且与罩体(53a3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种节能水冷变压器，其特征在于：循环水冷装置(5)通过水冷液充分吸收进入连续循环管(51b)中变压器油的热量，使变压器油中的热量充分散发在水冷液中，因为连续循环管(51b)和回油循环管路(3)连接，在回油循环管路(3)的作用下经过变压器绕组和铁芯的变压器油重复流入连续循环管(51b)，因为连续循环管(51b)设于水冷液中，所以高温的变压器油在流经连续循环管(51b)后，大部分热量被水冷液吸收，因为连续循环管(51b)形成的连续循环管道结构，能够放缓变压器油的流经速度，使变压器油慢速从水冷液流出，从而大大提高水冷液对高温变压器油的吸热效率；利用导热底架(51e)吸收水冷液中的热量，因为外导热环(51e3)和内导热环(51e4)以及中心导热环(51e5)上设有导热直杆(51e1)，导热直杆(51e1)一端置于水冷液中，另一端裸露在外界空气中，在水冷液温度上升时导热直杆(51e1)能够充分将热量导出，通过外导热环(51e3)和内导热环(51e4)以及中心导热环(51e5)由外到内的结构设置，能够使每根导热直杆(51e1)充分进行放热，从而提高水冷液的散热效率；水冷液在循环水泵(55)的作用下，从水冷箱(51)中循环流进和流出，产生的流体动能被风冷机构(53)利用，风冷机构(53)产生的空冷气流依次经过导热底架(51e)，从而使导热底架(51e)快速散热，增加导热底架(51e)对水冷液的吸热效率，进而大大提高了变压器的散热效率，因为横轴(53d)和传动轴(53a5)传动连接，传动轴(53a5)顶端贯穿罩体(53a3)与叶轮(53a1)连接，横轴(53d)设于水管(53c)内部并且两端与水轮(53f)连接，水冷液在循环水泵(55)的作用下，从箱体(51c)中循环流进和流出，水轮(53f)将水冷液的动能转换为横轴(53d)旋转动能，并将旋转动能通过传动轴(53a5)传递至叶轮(53a1)上，使叶轮(53a1)高速转动，并由进风弯管(53a2)进气，排风弯管(53a4)排出冷气，排风弯管(53a4)的出风口对准导热底架(51e)，吹出的空冷气流依次经过各导热环和导热直杆(51e1)，从而使导热底架(51e)能够快速散热，增加导热底架(51e)对水冷液的吸热效率，通过循环水冷装置(5)来解决现有的油浸水冷冷却方式无法持续有效的控制变压器绕组温度，容易使变压器绕组温度的大幅度波动，造成变压器绝缘严重损坏，使变压器的使用寿命迅速下降的问题。

Images