CN112435834A - 一种变压器油冷却器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器油冷却器，包括设置在变压器绕组及铁芯周侧的油管道网，以及设置在变压器本体外表面的冷却腔体，所述油管道网与所述冷却腔体通过位于变压器本体内部的隔热管道网连通，在所述冷却腔体内设置有缓速冷却结构和加速冷却结构，所述油管道网、所述隔热管道网和所述缓速冷却结构依次连通形成用于供散热油流动的循环通道。本发明通过在冷却腔体中设置缓速冷却结构供高温散热油缓速流通延长冷却接触时间使高温散热油得到充分冷却，并配合加速冷却结构对缓速冷却结构进行冷却时间和流量补偿，通过自循环方式对缓速冷却结构中的高温冷却油进行迅速降温，并不需要额外动能，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及变压器油冷却技术领域，具体涉及一种变压器油冷却器。
背景技术
变压器在运行的过程中，绕组和铁芯工作会产生很多的热量，热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过变压器冷却器散出，保证变压器的正常运行；
变压器用强油循环风冷却器是冷却变压器油的理想产品，它与水冷却器相比较具有运行安全可靠、节电、节水、安装维修简便，不污染环境等的优点，其工作原理是通过管内热流体与管外冷流体空气的对流换热，降低变压器的油温，变压器能够在允许的油温下运行；
目前，变压器油冷却采用强油循环水冷却器，该冷却的方式需要采用油泵将变压器中的油输送到冷却器中进行冷却，在将变压器高温散热油传输到油冷却器的过程中，高温散热油的高温会对变压器本体造成热熔损坏，并且高温散热油在油冷却器中采用水冷方式，需要额外的提供水流动力，增大了冷却器损耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变压器油冷却器，以解决现有技术中冷却过程中需要额外提供水流动力导致成本增加技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种变压器油冷却器，包括设置在变压器绕组及铁芯周侧的油管道网，以及设置在变压器本体外表面的冷却腔体，所述油管道网与所述冷却腔体通过位于变压器本体内部的隔热管道网连通；
在所述冷却腔体内设置有缓速冷却结构和加速冷却结构，所述油管道网、所述隔热管道网和所述缓速冷却结构依次连通形成用于供散热油流动的循环通道，且所述缓速冷却结构用于对散热油提供循环流动的泵力并且对经过的高温散热油进行分散降温并自动给所述循环通道中补偿冷却散热油，所述加速冷却结构用于对分散的所述高温散热油快速降温并使得加速冷却结构保持从吸热气化到放热液化的自循环冷却过程。
作为本发明的一种优选方案，所述隔热管道网包括供散热油从油管道网流通到缓速冷却结构中的衔接管道和用于隔绝衔接管道中热量的阻热结构，所述衔接管道以最短直线距离设置在油管道网和缓速冷却结构之间，且衔接管道的两端管口分别与油流管道出口和缓速冷却结构进口相连；所述阻热结构设置在衔接管道与变压器本体产生接触的位置之间。
作为本发明的一种优选方案，所述阻热结构包括隔热板和阵列排布在隔热板上的阻隔条，任一所述阻隔条的一端固定在衔接管道外壁上，另一端固定在隔热板朝向衔接管道的表面上，所述阻隔条用于使所述衔接管道和所述隔热板之间形成点状间接连接结构以隔绝所述衔接管道和所述隔热板之间的热传导。
作为本发明的一种优选方案，所述阻隔条和隔热板采用橡胶材料制作。
作为本发明的一种优选方案，所述缓速冷却结构包括冷却管道和用于提供散热油在所述循环通道中流动泵力的循环泵，所述冷却管道的两端均为单个管体，中部为多个独立管体组合结构，所述散热油在由所述单个管体进入独立管体中进行分散流动，多个所述独立管体之间相互平行且互不接触，多个所述独立管体分为缓速流通管体和补偿流通管体两种类型，所述缓速流通管体用于对所述高温散热油流动时间的延长，所述补偿流通管体用于补偿所述缓速流通管体中流动时间的延长造成对散热油在所述循环管道中循环流动阻顿的影响。
作为本发明的一种优选方案，所述缓速流通管体采用集中排列，所述补偿流通管体对称排列在所述集中排列的缓速流通管体的两侧。
作为本发明的一种优选方案，所述缓速流通管体采用弹簧螺旋式管体结构，所述补偿流通管体采用直条形管体结构，所述缓速流通管体总长度是补偿流通管体总长度的两倍，缓速流通管体与补偿流通管体的管道内径一致。
作为本发明的一种优选方案，所述加速冷却结构包括设置在冷却管道上的加速冷却腔、设置在加速冷却腔顶部的冷却块，以及填充在加速冷却腔内部的冷却液，在所述加速冷却腔底部设有与所述冷却管道形状相一致的冷却接触面，所述冷却接触面无缝包裹在冷却管道的外壁表面上，所述冷却管道中流动的高温散热油的高温经过冷却管道管壁传导到冷却接触面上，并且高温散热油在所述冷却液状态改变作用下变成低温散热油。
作为本发明的一种优选方案，所述冷却块为立方体结构，所述冷却块与加速冷却腔顶部连接方式为一体成型。
作为本发明的一种优选方案，所述冷却液状态改变过程在所述加速冷却腔内部为自循环过程，所述自循环过程步骤为冷却液吸收从冷却管道内部的高温散热油传导到冷却接触面上的高温由低温液态气化为高温气态，高温气态冷却液与低温空气产生对流向上升接触到低温冷却块，并在低温冷却块表面放热液化由高温气态变为低温液态，低温液态冷却液重量大在重力作用下往加速冷却腔底部滴落到冷却接触面上继续吸收所述冷却管道中高温散热油的高温以实现从吸热气化到放热液化的自循环过程。。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明通过在变压器本体和冷却器腔体之间设置隔热管道网，用于连通从变压器本体中流入冷却腔体内部的高温散热油，隔热管道网可以隔绝内部流通的高温散热油的高温，避免高温散热油流通过程中接触到变压器本体对其造成热熔损伤，而在冷却腔体中设置缓速冷却结构供高温散热油缓速流通延长冷却接触时间使高温散热油得到充分冷却，并配合加速冷却结构对缓速冷却结构进行冷却时间和流量补偿，通过自循环方式对缓速冷却结构中的高温冷却油进行迅速降温，缓速冷却结构和加速冷却结构相结合可以保证冷却效果的同时提高冷却效率，并不需要额外动能，节约成本。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的阻热结构示意图；
图3为本发明实施例提供的冷却管道结构示意图；
图4为本发明实施例提供的加速冷却结构结构示意图。
图中的标号分别表示如下：
1-油管道网；2-冷却腔体；3-隔热管道网；
201-缓速冷却结构；202-加速冷却结构；
2011-冷却管道；2012-循环泵；2013-缓速流通管体；2014-补偿流通管体；
2021-加速冷却腔；2022-冷却块；2023-冷却液；2024-冷却接触面；
301-衔接管道；302-阻热结构；
3021-隔热板；3022-阻隔条。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供了一种变压器油冷却器，包括设置在变压器绕组及铁芯周侧的油管道网1，以及设置在变压器本体外表面的冷却腔体2，油管道网1与冷却腔体2通过位于变压器本体内部的隔热管道网3连通；
在冷却腔体2内设置有缓速冷却结构201和加速冷却结构202，油管道网1、隔热管道网3和缓速冷却结构201依次连通形成用于供散热油流动的循环通道，且缓速冷却结构201用于对散热油提供循环流动的泵力并且对经过的高温散热油进行分散降温并自动给循环通道中补偿冷却散热油，加速冷却结构202用于对分散的高温散热油快速降温并保持从吸热气化到放热液化的自循环冷却过程。
变压器油冷却器的冷却过程如下：首先，在变压器正常工作时，绕组及铁芯有电流通过产生大量的热量，经过热传导到与绕组和铁芯相接触的油管道网1中被流通在油管道网1内部的低温散热油吸收，此时低温散热油吸热变成高温散热油，之后在缓速冷却结构201提供的泵力作用下，高温散热油从油管道网1中经过隔热管道网3流入到冷却腔体2中的缓速冷却结构201中，并在缓速冷却结构201中实现分散流通，当散热油在缓速冷却结构201中进行分散流通同时，处于缓速冷却结构201表面的加速冷却结构202对分散流通的高温散热油进行快速吸热，将高温散热油变成低温散热油，再经由缓速冷却结构201的泵力作用下流入到变压器本体中的油管道网1内继续吸收绕组和铁芯产生的热量，从而实现对变压器的散热。
为了避免高温散热油在从变压器本体流入到冷却腔体2之间的距离上由于高温接触对变压器本体造成热熔损伤，采用隔热管道网3用于使高温散热油从变压器本体流入到冷却腔体2中，隔热管道网3包括供散热油从油管道网1流通到缓速冷却结构201中的衔接管道301和用于隔绝衔接管道301中热量的阻热结构302，其中，衔接管道301的两端管口分别与油管道网1出口和缓速冷却结构201进口相连，将衔接管道301在保证能够连通油管道网1和缓速冷却结构201的情况下保持为最短距离，即连通油管道网1和缓速冷却结构201两点之间最短的直线距离，最短的直线距离既可以满足流通功能，又可以使高温散热油在衔接管道301中的流通距离保持最短，从而流通时间也最少，停留在变压器本体内部的时间越少产生的热传导时间越短，从而降低热熔的可能性，；
如图2所示，阻热结构302设置在衔接管道301与变压器本体产生接触的位置之间，用于阻隔衔接管道301与变压器本体接触，避免流通在衔接管道301中的高温散热油的高温传导到变压器本体中，而且阻热结构302包括隔热板3021和阵列排布在隔热板3021上的阻隔条3022，任一阻隔条3022的一端固定在衔接管道301外壁上，另一端固定在隔热板3021朝向衔接管道301的表面上，所述阻隔条3022用于使所述衔接管道301和所述隔热板之间形成点状间接连接结构以隔绝所述衔接管道301和所述隔热板3021之间的热传导；衔接管道301管壁上传导出的高温，传导到与之相连的阻隔条3022中，再由阻隔条3022传导到隔热板3021中，而阻隔条3022和隔热板3021均采用的橡胶材料，由于橡胶材料导热性能差的特性，使得衔接管道301管壁上的高温经过阻隔条3022往隔热板上传导时被橡胶材料的阻隔条进行导热阻碍，再传导到隔热板3021上时热量被削减掉大部分，该非直接接触的连接方式可以在高温散热油流动过程中将大部分的高温隔绝在衔接管道301和变压器本体之间，避免高温散热油与变压器本体发生直接接触式热传导，导致热熔现象，损坏变压器本体。
如图1和3所示，缓速冷却结构201包括冷却管道2011和用于提供散热油在循环通道中流动泵力的循环泵2012，冷却管道2011的两端均为单个管体，中部为多个独立管体组合结构，散热油在由单个管体进入独立管体中进行分散流动，多个独立管体之间相互平行且互不接触，高温散热油在循环泵2012的泵力作用下进入冷却管道2011中，首先进入冷却管道2011为单个管体的进口处，再向前流动到独立管体进口处进行分散进入各个独立管体内继续流通，在流通到独立管体末端时汇合在此流入到单个管体的冷却管道2011出口处，完成高温散热油在缓速冷却结构201中的流通过程，其中，多个独立管体分为缓速流通管体2013和补偿流通管体2014两种类型，缓速流通管体2013采用弹簧螺旋式管体结构，螺旋式结构为高温散热油的流通制造了阻力，使高温散热油在缓速流通管体2013的内部流通时间延长，便于后续加速散热结构对在缓速流通管体2013内部的高温散热油进行充分冷却降温，而补偿流通管体2014采用直条形管体结构，高温散热油在补偿流通管体2014内部可按原速继续流通，并且缓速流通管体2013总长度是补偿流通管体2014总长度的两倍，二者管径相同，所以补偿流通管体2014内部的高温散热油流通速度是缓速流通管体2013的两倍，在缓速流通管体2013内部流通的高温散热油流通速度慢，导致高温散热油拥堵在缓速冷却结构201处，继而从缓速冷却结构201循环到油管道网1中的低温散热油供量不足，导致无法正常进行下次热量交换的过程，补偿流通管体2014中的高温散热油以两倍速进入后续循环，避免拥堵产生，保证后续散热油供应量，可以补偿掉缓速冷却结构201造成的不良影响。
高温散热油在进入到冷却管道2011之前流通在衔接管道301中，衔接管道301具有一定的长度使得流通过程中高温散热油与衔接管道管壁接触了一定时长，从而与管壁接触部分的热量一部分传导到了衔接管道301管壁上，所以高温散热油具有中间部分温度高于两侧部分的特点，因而所述缓速流通管体2013采用集中排列，所述补偿流通管体2014对称排列在所述集中排列的缓速流通管体2013的两侧，使得从衔接管道301中流入的高温散热油的中间温度高的部分进入到缓速流通管体2013中，高温散热油的两侧温度低的部分进入补偿流通管体2014中，进行分区冷却，满足各部分充分冷却的需求，同时也能保证补偿部分的散热油温度与经过缓速流通管体2013的散热油温度尽量保持一致。如图4所示，加速冷却结构202包括设置在冷却管道2011上的加速冷却腔2021、设置在加速冷却腔2021顶部的冷却块2022，以及填充在加速冷却腔2021内部的冷却液2023，在加速冷却腔2021底部设有与冷却管道2011形状相一致的冷却接触面2024，冷却接触面2024无缝包裹在冷却管道2011的外壁表面上，可以使冷却管道2011中流动的高温散热油的高温经过冷却管道2011管壁传导到冷却接触面2024上，从而在冷却液2023吸收冷却接触面2024上的热量气化成气态，上升到加速冷却腔2021顶端与冷却块2022相接触放热液化成液态，液态冷却液2023滴入到冷却接触面2024上继续吸收气化成气态，不断重复循环，整个过程最终将高温散热油的热量通过冷却块2022热辐射到空气中。
所述冷却块2022为立方体结构，所述冷却块2022与加速冷却腔2021顶部连接方式为一体成型，一体成型结构可以使冷却块2022在冷却过程中不发生掉落等意外，避免危险事件的发生，提高安全性。
冷却液2023为丙酮或具有相同状态变化液体，冷却液2023状态改变过程在加速冷却腔2021内部为自循环过程，自循环过程步骤为冷却液2023吸收从冷却管道2011内部的高温散热油传导到冷却接触面2024上的高温由低温液态气化为高温气态，高温气态冷却液2023与低温空气产生对流向上升接触到低温冷却块2022，并在低温冷却块2022表面放热液化由高温气态变为低温液态，低温液态冷却液2023重量大在重力作用下往加速冷却腔2021底部滴落到冷却接触面2024上继续吸收冷却管道2011中高温散热油的高温实现从吸热气化到放热液化的自循环过程。
本发明通过在变压器本体和冷却器腔体之间设置隔热管道网3，用于连通从变压器本体中流入冷却腔体2内部的高温散热油，隔热管道网3可以隔绝内部流通的高温散热油的高温，避免高温散热油流通过程中接触到变压器本体对其造成热熔损伤，而在冷却腔体2中设置缓速冷却结构201供高温散热油缓速流通延长冷却接触时间使高温散热油得到充分冷却，并配合加速冷却结构202对缓速冷却结构201进行冷却时间和流量补偿，通过自循环方式对缓速冷却结构201中的高温冷却油进行迅速降温，缓速冷却结构201和加速冷却结构202相结合可以保证冷却效果的同时提高冷却效率，并不需要额外动能，节约成本。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种变压器油冷却器，其特征在于，包括设置在变压器绕组及铁芯周侧的油管道网(1)，以及设置在变压器本体外表面的冷却腔体(2)，所述油管道网(1)与所述冷却腔体(2)通过位于变压器本体内部的隔热管道网(3)连通；
在所述冷却腔体(2)内设置有缓速冷却结构(201)和加速冷却结构(202)，所述油管道网(1)、所述隔热管道网(3)和所述缓速冷却结构(201)依次连通形成用于供散热油流动的循环通道，且所述缓速冷却结构(201)用于对散热油提供循环流动的泵力并且对经过的高温散热油进行分散降温并自动给所述循环通道中补偿冷却散热油，所述加速冷却结构(202)用于对分散的所述高温散热油快速降温并使得加速冷却结构保持从吸热气化到放热液化的自循环冷却过程。
2.根据权利要求1所述的一种变压器油冷却器，其特征在于：所述隔热管道网(3)包括供散热油从油管道网(1)流通到缓速冷却结构(201)中的衔接管道(301)和用于隔绝衔接管道(301)中热量的阻热结构(302)，所述衔接管道(301)以最短直线距离设置在油管道网(1)和缓速冷却结构(201)之间，且衔接管道(301)的两端管口分别与油流管道出口和缓速冷却结构(201)进口相连；所述阻热结构(302)设置在衔接管道(301)与变压器本体产生接触的位置之间。
3.根据权利要求2所述的一种变压器油冷却器，其特征在于：所述阻热结构(302)包括隔热板(3021)和阵列排布在隔热板(3021)上的阻隔条(3022)，任一所述阻隔条(3022)的一端固定在衔接管道(301)外壁上，另一端固定在隔热板(3021)朝向衔接管道(301)的表面上，所述阻隔条(3022)用于使所述衔接管道(301)和所述隔热板(3021)之间形成点状间接连接结构以隔绝所述衔接管道(301)和所述隔热板(3021)之间的热传导。
4.根据权利要求3所述的一种变压器油冷却器，其特征在于：所述阻隔条(3022)和隔热板(3021)采用橡胶材料制作。
5.根据权利要求1所述的一种变压器油冷却器，其特征在于：所述缓速冷却结构(201)包括冷却管道(2011)和用于提供散热油在所述循环通道中流动泵力的循环泵(2012)，所述冷却管道(2011)的两端均为单个管体，中部为多个独立管体组合结构，所述散热油在由所述单个管体进入独立管体中进行分散流动，多个所述独立管体之间相互平行且互不接触，多个所述独立管体分为缓速流通管体(2013)和补偿流通管体(2014)两种类型，所述缓速流通管体(2013)用于对所述高温散热油流动时间的延长，所述补偿流通管体(2014)用于补偿所述缓速流通管体(2013)中流动时间的延长造成对散热油在所述循环管道中循环流动阻顿的影响。
6.根据权利要求5所述的一种变压器油冷却器，其特征在于：所述缓速流通管体(2013)采用集中排列，所述补偿流通管体(2014)对称排列在所述集中排列的缓速流通管体的两侧。
7.根据权利要求5所述的一种变压器油冷却器，其特征在于：所述缓速流通管体(2013)采用弹簧螺旋式管体结构，所述补偿流通管体(2014)采用直条形管体结构，所述缓速流通管体(2013)总长度是补偿流通管体(2014)总长度的两倍，缓速流通管体(2013)与补偿流通管体(2014)的管道内径一致。
8.根据权利要求1所述的一种变压器油冷却器，其特征在于：所述加速冷却结构(202)包括设置在冷却管道(2011)上的加速冷却腔(2021)、设置在加速冷却腔(2021)顶部的冷却块(2022)，以及填充在加速冷却腔(2021)内部的冷却液(2023)，在所述加速冷却腔(2021)底部设有与所述冷却管道(2011)形状相一致的冷却接触面(2024)，所述冷却接触面(2024)无缝包裹在冷却管道(2011)的外壁表面上，所述冷却管道(2011)中流动的高温散热油的高温经过冷却管道(2011)管壁传导到冷却接触面(2024)上，并且高温散热油在所述冷却液(2023)状态改变作用下变成低温散热油。
9.根据权利要求8所述的一种变压器油冷却器，其特征在于：所述冷却块(2022)为立方体结构，所述冷却块(2022)与加速冷却腔(2021)顶部连接方式为一体成型。
10.根据权利要求8所述的一种变压器油冷却器，其特征在于：所述冷却液(2023)状态改变过程在所述加速冷却腔(2021)内部为自循环过程，所述自循环过程步骤为冷却液(2023)吸收从冷却管道(2011)内部的高温散热油传导到冷却接触面(2024)上的高温由低温液态气化为高温气态，高温气态冷却液(2023)与低温空气产生对流向上升接触到低温冷却块(2022)，并在低温冷却块(2022)表面放热液化由高温气态变为低温液态，低温液态冷却液(2023)重量大在重力作用下往加速冷却腔(2021)底部滴落到冷却接触面(2024)上继续吸收所述冷却管道(2011)中高温散热油的高温以实现从吸热气化到放热液化的自循环过程。
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| JPS5863110A (ja) * | 1981-10-09 | 1983-04-14 | Toshiba Corp | 変圧器 |
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| JP2009231441A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Daihen Corp | 油入変圧器装置 |
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2020
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