CN112447376B - 分布式绕组蒸发冷却变压器 - Google Patents

Abstract

本发明属于变压器技术领域，旨在解决蒸发冷却变压器的冷却工质使用量大以及因冷却工质的汽化导致变压器绝缘水平下降的技术问题；采用分布式结构将线圈沿铁芯轴向布置成饼式，每个高、低压线圈饼分别设置在对应的浸渍腔体内，并利用溢流结构实现浸渍腔体的液体灌注；变压器运行时，浸渍腔体内的液态冷却工质吸收线圈饼的热量，并通过相变为气体的方式带走热量，另外气态冷却工质沿浸渍腔体上侧流出，最终进入冷凝器再冷凝为液态，液态冷却工质再通过分流管分配到各相顶层浸渍腔体中，通过冷却工质相变过程的循环流动，实现对线圈的冷却；利用分布式绕组和浸渍腔体相配合的结构，可以大幅度减少冷却工质的用量，节省变压器的整体成本。

Description

分布式绕组蒸发冷却变压器

技术领域

本发明属于变压器技术领域,具体涉及一种分布式绕组蒸发冷却变压器。

背景技术

变压器在正常运行时会在铁芯和绕组上产生热量，散热问题一直是制约变压器性能的关键因素之一；现有的变压器冷却系统有空冷、油冷等，近年来根据相变吸热原理研制的蒸发冷却变压器在具体实践中表现出了相当可观的优势。

蒸发冷却变压器目前也存在着很多问题：首先，现有的各种蒸发冷却变压器还仅是在电压等级相对较低的系统中使用，对于高压以及特高压系统，蒸发冷却变压器还无法实现商业化，其关键因素是，液态冷却工质的使用量过大，造成整体成本大幅度增加；其次，不论是在浸渍型还是在套筒型蒸发冷却变压器中，都存在着因液态冷却工质汽化产生气泡而造成变压器内部电场畸变严重，进而使变压器绕组绝缘水平大幅降低的问题，这一问题在高压及特高压系统中表现的尤为突出，为了确保绝缘性能的安全，电压等级较高的蒸发冷却变压器往往通过增大绝缘距离的方式提高绝缘性能，这使变压器的体积进一步增大，经济性降低，难以实现广泛应用。

因此，本发明提出了一种分布式绕组蒸发冷却变压器来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有蒸发冷却变压器的液态冷却工质使用量过大以及因液态冷却工质的汽化导致变压器绝缘水平下降的技术问题，本发明提供了一种分布式绕组蒸发冷却变压器，该变压器包括变压器箱体、铁芯、多层低压绕组浸渍腔体、多层高压绕组浸渍腔体和冷凝装置；所述铁芯的铁芯柱上由内向外依次绕有低压绕组和高压绕组；

多层所述低压绕组浸渍腔体沿铁芯柱的轴向平行设置，用于分别容纳多层所述低压绕组，以构成用于所述低压绕组中的液态冷却工质自交替灌注循环的装置；多层所述高压绕组浸渍腔体沿铁芯柱的轴向平行设置，用于分别容纳多层所述高压绕组，以构成用于所述高压绕组中的液态冷却工质自交替灌注循环的装置；

相邻所述高压绕组浸渍腔体之间均设置有第一组支撑组件，所述第一组支撑组件包括多个第一支撑垫块，相邻两个所述第一支撑垫块之间形成气态冷却工质的外溢通道；相邻所述低压绕组浸渍腔体之间均设置有第二组支撑组件，所述第二组支撑组件包括多个第二支撑垫块，相邻两个所述第二支撑垫块之间形成气态冷却工质的外溢通道；

所述冷凝装置设置于所述变压器箱体的外侧，所述冷凝装置通过进气管收集气态冷却工质，通过出液管将冷凝后的液态冷却工质输送至所述低压绕组浸渍腔体、所述高压绕组浸渍腔体。

在一些优选实施例中，所述高压绕组浸渍腔体为第一环状凹槽结构；所述第一环状凹槽结构包括用于容纳所述高压绕组的第一腔室，所述第一腔室的侧壁顶部设置有环状的第一阶梯，以收集从所述出液管中流出的或者从上一层所述高压绕组浸渍腔体中溢流出的液态冷却工质；

所述低压绕组浸渍腔体为第二环状凹槽结构，所述第二环状凹槽结构包括用于容纳所述低压绕组的第二腔室，所述第二腔室的侧壁顶部设置有环状的第二阶梯，以收集从所述出液管中流出的或者从上一层所述低压绕组浸渍腔体中溢流出的液态冷却工质；

所述第一环状凹槽结构与所述第二环状凹槽结构同心设置；

所述第一腔室的深度大于所述高压绕组的高度；所述第二腔室的深度大于所述低压绕组的高度；所述第一腔室的壁厚、所述第二腔室的壁厚与所述高压绕组与所述低压绕组之间的绝缘距离相匹配。

在一些优选实施例中，所述高压绕组与所述第一腔室间隙设置，以形成液态冷却工质的流道；

所述低压绕组与所述第二腔室间隙设置，以形成液态冷却工质的流道。

在一些优选实施例中，所述第一阶梯包括第一阻挡部和第一承载部，所述第一承载部与所述第一阻挡部构成下阶梯结构，所述第一阻挡部用于阻挡流入所述第一腔室内部的液态冷却工质的外溅；所述第一承载部为凹弧结构，以承接流入所述第一腔室内部的液态冷却工质；

所述第二阶梯包括第二阻挡部和第二承载部，所述第二承载部与所述第二阻挡部构成下阶梯结构，所述第二阻挡部用于阻挡流入所述第二腔室内部的液态冷却工质的外溅；所述第二承载部为凹弧结构，以承接流入所述第二腔室内部的液态冷却工质。

在一些优选实施例中，所述第一阶梯上设置有第一组溢流通道，所述第一组溢流通道包括多个第一溢流通道，多个所述第一溢流通道间隔设置于所述第一承载部，用于所述第一腔室内部的液态冷却工质的溢流；多个所述第一溢流通道构成的第一拟合圆的直径小于所述第一环状凹槽结构的外径；

所述第一溢流通道包括第一溢流口和第一溢流孔，所述第一溢流口倾斜设置，且所述第一溢流口的顶部到所述第一腔室底部的距离小于所述第一阶梯的顶部到所述第一腔室底部的距离；所述第一溢流孔贯通所述第一腔室的侧壁设置；

所述第二阶梯上设置有第二组溢流通道；所述第二组溢流通道包括多个第二溢流通道，多个所述第二溢流通道间隔设置于所述第二承载部，用于所述第二腔室内部的液态冷却工质的溢流；多个所述第二溢流通道构成的第二拟合圆的直径小于所述第二环状凹槽结构的外径；

所述第二溢流通道包括第二溢流口和第二溢流孔，所述第二溢流口倾斜设置，且所述第二溢流口的顶部到所述第二腔室底部的距离小于所述第二阶梯的顶部到所述第二腔室底部的距离；所述第二溢流孔贯通所述第二腔室的侧壁设置。

在一些优选实施例中，上下相邻两层所述高压绕组浸渍腔体中的溢流通道交错设置；

上下相邻两层所述低压绕组浸渍腔体中的溢流通道交错设置。

在一些优选实施例中，多个所述第一溢流口阵列设置，和/或，多个所述第二溢流口阵列设置。

在一些优选实施例中，该变压器还包括回流装置，所述回流装置包括回流泵和回流管，所述回流管的一端设置于所述变压器箱体的底部，另一端与所述回流泵连接，以回收所述变压器箱体内侧底部的液态冷却工质；

所述回流泵与所述冷凝箱连接，并通过所述冷凝箱对回收的液态冷却工质进行出液。

在一些优选实施例中，多个所述第一支撑垫块阵列设置，构成辐条式结构；

多个所述第二支撑垫块阵列设置，构成辐条式结构。

在一些优选实施例中，所述液态冷却工质为高蒸发潜热的绝缘有机液体；所述变压器箱体的内部充满与所述气态冷却工质相容的绝缘气体。

本发明通过线圈饼(即分布式绕组)和自交替灌注的高压绕组浸渍腔体、低压绕组浸渍腔体的配合使用，在满足散热要求的前提下，可大大降低分布式绕组蒸发冷却变压器对液态冷却工质的使用量，极大的降低变压器整体成本；此外，本发明仅将每个线圈饼浸渍在对应的浸渍腔体的液态冷却工质中，没有将所有的线圈间隙都充满液态冷却工质，这样不仅大大减少了液态冷却工质的使用量，而且减小了液态冷却工质汽化所产生气泡的爬升流动距离，解决了因气泡导致间隙电场畸变而造成绝缘水平急剧下降的问题，提高了分布式绕组蒸发冷却变压器的整体绝缘水平；另外，本发明的液态冷却工质采用高蒸发潜热的绝缘有机液体，该液态冷却工质不燃不爆，大大提升了系统的安全可靠性。

附图说明

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

图1是本发明一种具体实施例的剖面示意图；

图2是本发明分布式绕组蒸发冷却变压器中的一相上一种具体实施例的绕组布置示意图；

图3是本发明中的两层高压绕组浸渍腔体与低压绕组浸渍腔体的一种具体实施例的结构示意图；

图4是本发明中的高压绕组浸渍腔体与低压绕组浸渍腔体的爆炸结构示意图；

图5是本发明中的高压绕组浸渍腔体与低压绕组浸渍腔体的半剖立体结构示意图；

图6是本发明中的高压绕组浸渍腔体与低压绕组浸渍腔体的2/3剖立体结构示意图；

图7是本发明中的低压线圈浸渍腔体的另一种具体实施例的立体结构示意图；

图8是本发明中的位于最上层的高压线圈浸渍腔体的另一种具体实施例的立体结构示意图。

附图标记说明：

100、变压器箱体；

200、铁芯；

310、低压线圈，320、高压线圈，330、端部绝缘部件；

410、低压线圈浸渍腔体；411、第二阶梯，4111、第二阻挡部，4112、第二承载部；412、第二腔室；413、第二溢流口，414、第二溢流孔；420、高压线圈浸渍腔体；421、第一阶梯，4211、第一阻挡部，4212、第一承载部；422、第一腔室，423、第一溢流口,424、第一溢流孔，425、第一进液口；

500、支撑组件，510、第一组支撑组件，520、第二组支撑组件；

610、冷凝箱，620、进气管，630、出液管，631、主出液管，632、分流管；

710、回流泵，720、回流管。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明提供了一种分布式绕组蒸发冷却变压器，包括变压器箱体、铁芯、多层低压绕组浸渍腔体、多层高压绕组浸渍腔体和冷凝装置；铁芯的铁芯柱上由内向外依次绕有低压绕组和高压绕组；铁芯的铁芯柱上由内向外依次绕有低压绕组和高压绕组，低压绕组和高压绕组沿铁芯柱轴向分布成线圈饼结构，每个低压线圈饼是由围绕铁芯柱绕制的数匝低压线圈组成，每个高压线圈饼是由围绕铁芯柱绕制的数匝高压线圈组成；多层低压绕组浸渍腔体沿铁芯柱的轴向平行设置，用于分别容纳多层低压绕组，以构成用于低压绕组中液态冷却工质的自交替灌注循环的装置；多层高压绕组浸渍腔体沿铁芯柱的轴向平行设置，用于分别容纳多层高压绕组，以构成用于高压绕组中液态冷却工质的自交替灌注循环的装置。

相邻高压绕组浸渍腔体之间均设置有第一组支撑组件，第一组支撑组件包括多个第一支撑垫块，相邻两个第一支撑垫块之间形成气态冷却工质的外溢通道；相邻低压绕组浸渍腔体之间均设置有第二组支撑组件，第二组支撑组件包括多个第二支撑垫块，相邻两个第二支撑垫块之间形成气态冷却工质的外溢通道。

冷凝装置设置于变压器箱体的外侧，冷凝装置通过进气管收集气态冷却工质，通过出液管将冷凝后的液态冷却工质输送至低压绕组浸渍腔体、高压绕组浸渍腔体。

进一步地，变压器箱体的内部充满与气态冷却工质相容的绝缘气体，如，空气、氮气、六氟化硫等；变压器箱体内部的气态空间可以是高压、常压或负压，在配合浸渍腔体正常工作的同时，满足变压器器身的绝缘要求。

在本发明中，采用分布式结构将线圈绕铁芯柱布置成饼式，每个高压线圈、低压线圈都浸渍在对应的装有蒸发冷却液态冷却工质的高压绕组浸渍腔体、低压绕组浸渍腔体的内部，并利用腔体中设置的对应的溢流结构实现浸渍腔体整体的液体灌注。

变压器运行时高压绕组浸渍腔体、低压绕组浸渍腔体内的液态冷却工质分别吸收高压线圈、低压线圈的热量，并通过相变为气态的方式带走热量，气态冷却工质向上流动，沿变压器箱体的上侧流出，最终进入冷凝箱中的冷凝器再冷凝为液态，液体冷却工质再通过分流管分配到最顶层的低压绕组浸渍腔体和高压绕组浸渍腔体的内部；通过低压绕组浸渍腔体、高压绕组浸渍腔体内部设置的对应的溢流通道实现多层浸渍腔体内部的液态冷却工质的流动及灌注，通过液态冷却工质吸收对应线圈的热量，保证对对应线圈的散热效果。本发明提出了一种新的浸渍方案，经过蒸发冷却工质相变过程的循环流动，既能实现对变压器线圈的冷却，又可以大幅度减少蒸发冷却工质的用量，节省变压器的整体成本。

以下参照附图结合具体实施例进一步说明本发明。

参照附图1和附图2，图1是本发明一种具体实施例的剖面示意图，图2是本发明分布式绕组蒸发冷却变压器中的一相上一种具体实施例的绕组布置示意图；本发明提供了一种分布式绕组蒸发冷却变压器，包括变压器箱体100、铁芯200、多层低压绕组浸渍腔体410、多层高压绕组浸渍腔体420和冷凝装置；铁芯的铁芯柱上由内向外依次绕有低压绕组和高压绕组，在本实施例中，以三相变压器为例进行说明，每相的铁芯柱上均由内向外设置有低压线圈310和高压线圈320；多层低压绕组浸渍腔体沿铁芯柱的轴向平行设置，用于分别容纳多层低压绕组，以构成用于低压绕组中的液态冷却工质自交替灌注循环的装置；多层高压绕组浸渍腔体沿铁芯柱的轴向平行设置，用于分别容纳多层高压绕组，以构成用于高压绕组中的液态冷却工质自交替灌注循环的装置，即上下相邻两个浸渍腔体自交替灌注，最大程度地提高液态冷却工质的使用效率；低压绕组浸渍腔体410、高压绕组浸渍腔体420，以分别容纳设置的低压线圈310(即低压线圈饼)、高压线圈320(即高压线圈饼)，用于对对应线圈的冷却；冷凝装置设置于变压器箱体的外侧，冷凝装置包括容纳冷凝器的冷凝箱610，冷凝箱通过进气管620收集气态冷却工质，通过出液管630将冷凝后的液态冷却工质输送至最上层的浸渍腔体中。通过本发明提供的分流管对浸渍腔体的灌注仅发生在最顶层的浸渍腔体内，其余浸渍腔体的灌注是自交替模式的灌注方式，大大简化了变压器内部结构，有效提高变压器的可靠性。

进一步地，出液管包括主出液管631和多个分流管632，穿过主出液管的液态冷却工质，通过多个分流管632均匀分配到各相绕组线饼最顶层的浸渍腔体；在本实施例中，分流管的底部与对应的浸渍腔体不固定连接(即悬空设置)，分流管的出液口的端部到对应腔体底部的距离小于或等于腔体的整体高度，并且分流管的出液口设置于对应浸渍腔体的内侧，以保证从分流管的出液口流出的液态冷却工质全部进入到对应的浸渍腔体内部。

进一步地，低压线圈(即低压线圈饼)、高压线圈(即高压线圈饼)分别与低压绕组浸渍腔体、高压绕组浸渍腔体内部留有间隙，供液态冷却工质的储存和流动，同时满足散热要求的有效接触。

进一步地，该变压器的外侧还包括回流装置，回流装置包括回流泵710和回流管720，回流管的一端设置于变压器箱体100的底部，另一端与回流泵连接，以回收变压器箱体内侧底部的液态冷却工质；回流泵710与冷凝箱610连接，用于回收变压器箱体底部的液态冷却工质，然后通过出液管630再流入浸渍腔体中。

进一步地，参照附图3，图示是本发明中的多层高压绕组浸渍腔体与低压绕组浸渍腔体的一种具体实施例的结构示意图，在本实施例中，以相邻的两层浸渍腔体为例进行说明；相邻浸渍腔体之间均设置有用于支撑浸渍腔体的支撑组件500；相邻高压绕组浸渍腔体之间均设置有第一组支撑组件510，第一组支撑组件包括多个第一支撑垫块，相邻两个第一支撑垫块之间形成相变为气态冷却工质的外溢通道；相邻低压绕组浸渍腔体之间均设置有第二组支撑组件520，第二组支撑组件包括多个第二支撑垫块，相邻两个第二支撑垫块之间形成相变为气态冷却工质的外溢通道。为本领域技术人员所知的是，支撑组件的设置与溢流通道互不干涉，不影响整体结构自交替灌注，故在此不再赘述。

在本实施例中，上下相邻两个对应的浸渍腔体之间通过多个对应的支撑垫块支撑，而非将所有线圈饼浸渍在同一个容器内，这样一来，液态冷却工质的相变仅在各个浸渍腔体内发生，因此而产生的气泡一经产生就融入了气态空间，解决了现有蒸发冷却变压器因液态冷却工质相变所产生的气泡需要爬升流动较长距离而引起变压器内电场和磁场的畸变，进而导致线圈绝缘水平急剧下降的问题，而且极大地减少了液态冷却工质的使用量，大大降低了蒸发冷却变压器的整体成本。

优选地，多个支撑垫块阵列设置，构成辐条式结构。

进一步地，参照附图4和附图5，图4是本发明中的高压绕组浸渍腔体与低压绕组浸渍腔体的爆炸结构示意图，图5是本发明中的高压绕组浸渍腔体与低压绕组浸渍腔体的半剖立体结构示意图；高压绕组浸渍腔体为第一环状凹槽结构；第一环状凹槽结构包括用于容纳高压绕组的第一腔室422，第一腔室的侧壁顶部设置有环状的第一阶梯421，以收集从出液管中流出的或者从上一层高压绕组浸渍腔体中溢流出的液态冷却工质，即当高压绕组浸渍腔体为设置于顶部的一层时，第一腔室用于收集从出液管中流出的液态冷却工质，当高压绕组浸渍腔体为设置于非顶部的一层时，第一腔室用于收集(即盛放)从上一层高压绕组浸渍腔体中溢流出的液态冷却工质。

第一阶梯上设置有第一组溢流通道，第一组溢流通道包括多个第一溢流通道，多个第一溢流通道间隔设置于第一阶梯421，用于第一腔室内部的液态冷却工质的溢流；第一溢流通道包括第一溢流口423和第一溢流孔424，第一溢流口倾斜设置，以便于液态冷却工质的溢流和收集，且第一溢流口的顶部到第一腔室底部的距离小于第一阶梯的顶部到第一腔室底部的距离；第一溢流孔贯通第一腔室的侧壁设置。

优选地，多个第一溢流通道构成的第一拟合圆的直径小于第一环状凹槽结构的外径，保证上一层溢流的液态冷却工质能够流入下一层的高压绕组浸渍腔体内部。

进一步地，低压绕组浸渍腔体为第二环状凹槽结构，第二环状凹槽结构包括用于容纳低压绕组的第二腔室412，第二腔室的侧壁顶部设置有环状的第二阶梯411，以收集从出液管中流出的或者从上一层低压绕组浸渍腔体中溢流出的液态冷却工质；即当低压绕组浸渍腔体为设置于顶部的一层时，第二腔室用于收集从出液管中流出的液态冷却工质，当低压绕组浸渍腔体为设置于非顶部的一层时，第二腔室用于收集(即盛放)从上一层低压绕组浸渍腔体中溢流出的液态冷却工质。

第二阶梯上设置有第二组溢流通道；第二组溢流通道包括多个第二溢流通道，多个第二溢流通道间隔设置于第二阶梯411，用于第二腔室内部的液态冷却工质的溢流；第二溢流通道包括第二溢流口413和第二溢流孔414，第二溢流口倾斜设置，以便于液态冷却工质的溢流和收集，且第二溢流口的顶部到第二腔室底部的距离小于第二阶梯的顶部到第二腔室底部的距离；第二溢流孔贯通第二腔室的侧壁设置。

优选地，多个第二溢流通道构成的第二拟合圆的直径小于第二环状凹槽结构的外径，保证上一层溢流的液态冷却工质能够流入下一层的低压绕组浸渍腔体内部。

优选地，上下相邻两层高压绕组浸渍腔体中的溢流通道交错设置；上下相邻两层低压绕组浸渍腔体中的溢流通道交错设置；且第一阶梯、第二阶梯的台阶宽度分别与上层高压线圈浸渍腔体、上层低压线圈浸渍腔体的溢流通道相匹配，以保证从上层的对应浸渍腔体溢流出的液态冷却工质可以最大程度地被下层对应浸渍腔体收集。

优选地，第一环状凹槽结构与第二环状凹槽结构同心设置。

优选地，第一腔室的深度大于高压绕组的高度；第二腔室的深度大于低压绕组的高度。

优选地，第一腔室的壁厚、第二腔室的壁厚与高压绕组与低压绕组之间的绝缘距离相匹配，保证绕组的绝缘要求。

优选地，高压绕组与第一腔室间隙设置，以形成冷却工质的流道；低压绕组与第二腔室间隙设置，以形成冷却工质的流道。

优选地，多个第一溢流口阵列设置，和/或，多个第二溢流口阵列设置。

本实施例的设计是从上往下依靠溢流结构通过溢流管道向每层的每个浸渍腔体中依次灌入适量的液态冷却工质，在具体实施过程中，首先，在溢流原理地基础上可以有多种溢流结构实现上下相邻两个浸渍腔体的自交替灌注，并不局限于本实施案例的溢流管道。例如，可以通过一根弯折的绝缘管，上口接浸渍腔体的第一阶梯，下口弯曲后伸入到相邻的下层浸渍腔体内；其次，为保证每个线圈饼与液态冷却工质都能充分、均匀、和有效的接触，可以采取提高灌入液态冷却工质的流速来增强冷却效果，例如，在冷凝箱的出液口到分流管之间增加一个水泵环节，以提高灌入液态冷却工质的流速，使每层的每个浸渍腔体时刻都有适量的液态冷却工质，实现每个线圈饼与液态冷却工质的充分、均匀和有效的接触；需要说明的是，本实施例提供的方案并不限制本发明的保护范围，只要能满足不同层的浸渍腔体从上而下的溢流或者灌注均可，故在此不再一一赘述。

进一步地，参照附图6，图示是本发明中的高压绕组浸渍腔体与低压绕组浸渍腔体的2/3剖立体结构示意图；第一阶梯包括第一阻挡部4211和第一承载部4212，第一承载部与第一阻挡部构成下阶梯结构，第一阻挡部用于防止流入第一腔室内部的液态冷却工质的外溅，第一阻挡部到高压线圈浸渍腔体底部的距离大于第一溢流口的顶部到高压线圈浸渍腔体底部的距离；第一承载部为凹弧结构，以过渡承接流入第一腔室内部的液态冷却工质。

第二阶梯包括第二阻挡部4111和第二承载部4112，第二承载部与第二阻挡部构成下阶梯结构，第二阻挡部用于防止流入第二腔室内部的液态冷却工质的外溅，第二阻挡部到低压线圈浸渍腔体底部的距离大于第二溢流口的顶部到低压线圈浸渍腔体底部的距离；第二承载部为凹弧结构，以过渡承接流入第二腔室内部的液态冷却工质。

优选地，冷却工质为高蒸发潜热的绝缘有机液体，如沸点为60℃-80℃的高蒸发潜热的绝缘有机液体。

进一步地，参照附图7，图示是本发明中的低压线圈浸渍腔体的另一种具体实施例的立体结构示意图；低压绕组浸渍腔体为第二环状凹槽结构，第二环状凹槽结构包括用于容纳低压绕组的第二腔室，第二腔室的侧壁内部设置有第二组溢流通道，第二组溢流通道包括多个第二溢流通道，多个第二溢流通道间隔设置于第二腔室的侧壁内部，用于第二腔室内部的液态冷却工质的溢流，以进行下一层低压绕组浸渍腔体的液态冷却工质的供应；多个第二溢流通道构成的第二拟合圆的直径小于第二环状凹槽结构的外径。第二溢流通道包括第二溢流口413和第二溢流孔，第二溢流口倾斜设置，且第二溢流口的顶部到第二腔室底部的距离小于第二阶梯的顶部到第二腔室底部的距离；第二溢流孔贯通第二腔室的侧壁设置；多层低压绕组浸渍腔体之间的溢流通道交替设置，保证自交替灌注。在本实施例，相邻第二溢流口之间的区域用于收集从出液管中流出的或者从上一层低压绕组浸渍腔体中溢流出的液态冷却工质，防止液态冷却工质的外溅。

优选地，高压绕组浸渍腔体与低压绕组浸渍腔体可同等设置。

进一步地，参照附图8，图示是本发明中的位于最上层的高压线圈浸渍腔体的另一种具体实施例的立体结构示意图，在本实施例中，高压绕组浸渍腔体为第一环状凹槽结构；第一环状凹槽结构包括用于容纳高压绕组的第一腔室，第一腔室的侧壁顶部设置有环状的第一阶梯，第一阶梯包括第一阻挡部和凹弧结构的第一承载部，第一承载部与第一阻挡部构成下阶梯结构，用于阻挡流入第一腔室内部的液态冷却工质的外溅；在本实施例中，在第一承载部上还设置有多个第一进液口425，用于出液管的插接；第一进液口425包括顶部设置的插口以及侧部设置的出液口，出液管插接在插口中，液态冷却介质通过两侧的出液口流入第一腔室内部。

进一步地，位于最上层的低压线圈浸渍腔体可与位于最上层的高压线圈浸渍腔体的结构同等设置，故在此不再一一赘述。

本发明通过线圈饼(即低压线圈和高压线圈)和自交替灌注的浸渍腔体的配合使用，在满足散热要求的前提下，可大大降低蒸发冷却变压器对液态冷却工质的使用量，极大的降低变压器整体成本；此外，本发明仅将每个线圈饼浸渍在浸渍腔体的液态冷却工质中，没有将所有的线圈间隙都充满液态冷却工质，这样不仅大大减少了液态冷却工质的使用量，而且减小了液态冷却工质汽化所产生气泡的爬升流动距离，解决了因气泡导致间隙电场畸变而造成绝缘水平急剧下降的问题，提高了蒸发冷却变压器的整体绝缘水平；另外，本发明的液态冷却工质采用高蒸发潜热的绝缘有机液体，该液态冷却工质不燃不爆，大大提升了系统的安全可靠性。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来；本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分布式绕组蒸发冷却变压器，其特征在于，该变压器包括变压器箱体、铁芯、多层低压绕组浸渍腔体、多层高压绕组浸渍腔体和冷凝装置；所述铁芯的铁芯柱上由内向外依次绕有低压绕组和高压绕组；

多层所述低压绕组浸渍腔体沿铁芯柱的轴向平行设置，用于分别容纳多层所述低压绕组，以构成用于所述低压绕组中的液态冷却工质自交替灌注循环的装置；多层所述高压绕组浸渍腔体沿铁芯柱的轴向平行设置，用于分别容纳多层所述高压绕组，以构成用于所述高压绕组中的液态冷却工质自交替灌注循环的装置；

相邻所述高压绕组浸渍腔体之间均设置有第一组支撑组件，所述第一组支撑组件包括多个第一支撑垫块，相邻两个所述第一支撑垫块之间形成气态冷却工质的外溢通道；相邻所述低压绕组浸渍腔体之间均设置有第二组支撑组件，所述第二组支撑组件包括多个第二支撑垫块，相邻两个所述第二支撑垫块之间形成气态冷却工质的外溢通道；

所述冷凝装置设置于所述变压器箱体的外侧，所述冷凝装置通过进气管收集气态冷却工质，通过出液管将冷凝后的液态冷却工质输送至所述低压绕组浸渍腔体、所述高压绕组浸渍腔体；

各层所述高压绕组浸渍腔体和各层所述低压绕组浸渍腔体均设有溢流通道，上下相邻两层所述高压绕组浸渍腔体中的溢流通道交错设置，上下相邻两层所述低压绕组浸渍腔体中的溢流通道交错设置；上层溢流通道与下层高压绕组浸渍腔体相匹配，上层溢流通道与下层低压绕组浸渍腔体相匹配，使得从上层的对应浸渍腔体溢出的液态冷却工质流入下层对应浸渍腔体的内部。

2.根据权利要求1所述的分布式绕组蒸发冷却变压器，其特征在于，所述高压绕组浸渍腔体为第一环状凹槽结构；所述第一环状凹槽结构包括用于容纳所述高压绕组的第一腔室，所述第一腔室的侧壁顶部设置有环状的第一阶梯，以收集从所述出液管中流出的或者从上一层所述高压绕组浸渍腔体中溢流出的液态冷却工质；

所述低压绕组浸渍腔体为第二环状凹槽结构，所述第二环状凹槽结构包括用于容纳所述低压绕组的第二腔室，所述第二腔室的侧壁顶部设置有环状的第二阶梯，以收集从所述出液管中流出的或者从上一层所述低压绕组浸渍腔体中溢流出的液态冷却工质；

所述第一环状凹槽结构与所述第二环状凹槽结构同心设置；

所述第一腔室的深度大于所述高压绕组的高度；所述第二腔室的深度大于所述低压绕组的高度；所述第一腔室的壁厚、所述第二腔室的壁厚与所述高压绕组与所述低压绕组之间的绝缘距离相匹配。

3.根据权利要求2所述的分布式绕组蒸发冷却变压器，其特征在于，所述高压绕组与所述第一腔室间隙设置，以形成液态冷却工质的流道；

所述低压绕组与所述第二腔室间隙设置，以形成液态冷却工质的流道。

4.根据权利要求2所述的分布式绕组蒸发冷却变压器，其特征在于，所述第一阶梯包括第一阻挡部和第一承载部，所述第一承载部与所述第一阻挡部构成下阶梯结构，所述第一阻挡部用于阻挡流入所述第一腔室内部的液态冷却工质的外溅；所述第一承载部为凹弧结构，以过渡承接流入所述第一腔室内部的液态冷却工质；

所述第二阶梯包括第二阻挡部和第二承载部，所述第二承载部与所述第二阻挡部构成下阶梯结构，所述第二阻挡部用于阻挡流入所述第二腔室内部的液态冷却工质的外溅；所述第二承载部为凹弧结构，以过渡承接流入所述第二腔室内部的液态冷却工质。

5.根据权利要求4所述的分布式绕组蒸发冷却变压器，其特征在于，所述第一阶梯上设置有第一组溢流通道，所述第一组溢流通道包括多个第一溢流通道，多个所述第一溢流通道间隔设置于所述第一承载部，用于所述第一腔室内部的液态冷却工质的溢流；多个所述第一溢流通道构成的第一拟合圆的直径小于所述第一环状凹槽结构的外径；

所述第一溢流通道包括第一溢流口和第一溢流孔，所述第一溢流口倾斜设置，且所述第一溢流口的顶部到所述第一腔室底部的距离小于所述第一阶梯的顶部到所述第一腔室底部的距离；所述第一溢流孔贯通所述第一腔室的侧壁设置；

所述第二阶梯上设置有第二组溢流通道；所述第二组溢流通道包括多个第二溢流通道，多个所述第二溢流通道间隔设置于所述第二承载部，用于所述第二腔室内部的液态冷却工质的溢流；多个所述第二溢流通道构成的第二拟合圆的直径小于所述第二环状凹槽结构的外径；

所述第二溢流通道包括第二溢流口和第二溢流孔，所述第二溢流口倾斜设置，且所述第二溢流口的顶部到所述第二腔室底部的距离小于所述第二阶梯的顶部到所述第二腔室底部的距离；所述第二溢流孔贯通所述第二腔室的侧壁设置。

6.根据权利要求5所述的分布式绕组蒸发冷却变压器，其特征在于，多个所述第一溢流口阵列设置，和/或，多个所述第二溢流口阵列设置。

7.根据权利要求1所述的分布式绕组蒸发冷却变压器，其特征在于，该变压器还包括回流装置，所述回流装置包括回流泵和回流管，所述回流管的一端设置于所述变压器箱体的底部，另一端与所述回流泵连接，以回收所述变压器箱体内侧底部的液态冷却工质；所述冷凝装置包括容纳冷凝器的冷凝箱；

所述回流泵与所述冷凝箱连接，并通过所述冷凝箱对回收的液态冷却工质进行出液。

8.根据权利要求1所述的分布式绕组蒸发冷却变压器，其特征在于，多个所述第一支撑垫块阵列设置，构成辐条式结构；

多个所述第二支撑垫块阵列设置，构成辐条式结构。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的分布式绕组蒸发冷却变压器，其特征在于，所述液态冷却工质为高蒸发潜热的绝缘有机液体；

所述变压器箱体的内部充满与所述气态冷却工质相容的绝缘气体。

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