CN112687449A - 一种变压装置及包括其的变压器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种变压装置及包括其的变压器，属于变压设备技术领域，变压装置包括：变压组件，变压组件包括从内到外依次同轴设置且相互绝缘的铁芯、第一冷却层、第一线圈、第二冷却层和第二线圈；温度检测组件，用于检测铁芯、第一线圈和第二线圈的工作温度；循环动力组件，与第一冷却层和第二冷却层相连，用于向第一冷却层和第二冷却层供给冷却介质；控制组件，用于根据温度检测组件输出的信号对循环动力组件的工作状态进行控制。本申请提供的变压装置及包括其的变压器具有散热效果好、使用寿命长的优点。

Description

一种变压装置及包括其的变压器

技术领域

本申请涉及变压设备技术领域，尤其涉及一种变压装置及包括其的变压器。

背景技术

变压器是电力输送过程中的重要设备，通过对电力进行升压转换，能够降低线路损耗。然而，变压器因内部包括铁芯和绕组线圈，在进行电力升压时会产生热量，并且变压器的容量越大产生的热量越多，过多的热量若不及时散发出去将影响变压器的寿命和安全性。在相关技术中，对于大容量变压器，通常在变压器壳体内灌注冷却油将热量传导至壳体并散发。

针对上述中的相关技术，发明人认为变压器中的冷却油无法流动，存在散热效率低的缺陷。

发明内容

为了改善相关技术中变压器存在的散热效率低的不足，本申请提供一种变压装置及包括其的变压器。

第一方面，本申请提供的一种变压装置采用如下的技术方案：

一种变压装置，包括：

变压组件，所述变压组件包括从内到外依次同轴设置且相互绝缘的铁芯、第一冷却层、第一线圈、第二冷却层和第二线圈；

温度检测组件，用于检测铁芯、第一线圈和第二线圈的工作温度；

循环动力组件，与第一冷却层和第二冷却层相连，用于向第一冷却层和第二冷却层供给冷却介质；

控制组件，用于根据温度检测组件输出的信号对循环动力组件的工作状态进行控制。

通过采用上述技术方案，能够根据变压组件的温度控制循环动力组件运行，使冷却介质在第一冷却层和第二冷却层内循环，提高变压组件散热的效率，从而提高其使用寿命。

可选的，所述温度检测组件包括设置于铁芯侧壁上的第一温度传感器、设置于第一线圈侧壁上的第二温度传感器以及设置于所述第二线圈侧壁上的第三温度传感器。

可选的，所述控制组件内设置有第一温度阈值、第二温度阈值和第三温度阈值；

当铁芯的温度大于或等于第一温度阈值时，循环动力组件向第一冷却层供给冷却介质；当第一线圈的温度大于或等于第二温度阈值时，循环动力组件同时向第一冷却层和第二冷却层供给冷却介质；当第二线圈的温度大于或等于第三温度阈值时，循环动力组件向第二冷却层供给冷却介质。

可选的，所述循环动力组件包依次相连的介质储存部件、动力部件、散热部件；

所述介质储存部件的入口端与第一冷却层和第二冷却层的出口端相连；

所述动力部件的入口端与所述介质储存部件的出口端相连；所述散热部件的入口端与所述动力部件的出口端相连；

所述散热部件的出口端并列连接有第一控制阀和第二控制阀，其中，第一控制阀用于控制冷却介质进入第一冷却层，第二控制阀用于控制冷却介质进入第二冷却层。

可选的，所述散热部件为螺旋设置的金属管。

通过采用上述技术方案，能够提高热交换效率，从而提高变压组件的降温效果。

可选的，本申请提供的变压装置还包括增强热交换部件，所述散热部件嵌入设置于增强热交换部件上。

可选的，所述变压组件外部设置有呈筒状的保护壳体，所述保护壳体的下端设置有吹风风扇，所述保护壳体的上端设置有抽风风扇。

可选的，所述第一冷却层和第二冷却层为回旋设置或螺旋设置的金属管。

第二方面，本申请提供一种变压器采用如下的技术方案：

一种变压器，包括三组前述的变压装置，三组变压装置星形连接或角形连接。

综上所述，本申请提供的变压装置及包括其的变压器，能够根据变压组件的实时温度向变压组件供给冷却介质进行降温，从而提高变压组件的降温效率，延长变压组件的使用寿命。

附图说明

图1是本申请变压装置的功能模块示意图；

图2是变压组件的结构示意图；

图3是循环动力组件的功能模块示意图；

图4是增强热交换器的结构示意图；

图5是吹风风扇和抽风风扇的设置方式示意图。

附图标记说明：1、变压组件；11、铁芯；12、第一冷却层；13、第一线圈；14、第二冷却层；15、第二线圈；16、绝缘纸；17、保护壳体；171、托架；18、吹风风扇；19、抽风风扇；2、温度检测组件；21、第一温度传感器；22、第二温度传感器；23、第三温度传感器；3、循环动力组件；31、介质储存部件；32、动力部件；33、散热部件；34、第一控制阀；35、第二控制阀；36、增强散热部件；361、支撑管；362、散热叶片；4、控制组件。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开一种变压装置，包括变压组件1、温度检测组件2、循环动力组件3和控制组件4。其中，变压组件1用于对电力进行变压处理；温度检测组件2用于检测变压组件1的工作温度；循环动力组件3用于为变压组件1提供冷却介质进行降温；控制组件4用于根据变压组件1的温度控制循环动力组件3的运行状态。

具体的，参照图2，变压组件1包括从内到外依次同轴设置的铁芯11、第一冷却层12、第一线圈13、第二冷却层14和第二线圈15。铁芯11可以采用现有技术已有的铁芯11，在本申请中，铁芯11为圆柱状结构。第一冷却层12环绕于铁芯11外部，第一线圈13环绕设置于第一冷却层12外部，第二冷却层14环绕设置于第一线圈13外部，第二线圈15环绕设置于第二冷却层14外部。第一线圈13和第二线圈15可以采用现有技术中已有的漆包线绕制形成，第一线圈13和第二线圈15的匝数可以根据电力的变压需求进行设定。各层之间绕制完成后相互紧贴固定。

第一冷却层12和第二冷却层14可以采用铜管制作，第一冷却层12和第二冷却层14环绕铁芯11呈螺旋结构，或者，第一冷却层12和第二冷却层14在环绕铁芯11的同时，在沿着铁芯11长度的方向上可以设置为回旋结构。由此，可以增大第一冷却层12和第二冷却层14的相对于铁芯11、第一线圈13和第二线圈15的表面积，从而提高散热效率。

为了使变压组件1的各层之间保持绝缘状态，在相邻层之间可以包覆有绝缘纸16。由此，不仅能够使相邻层之间绝缘，而且由于绝缘纸16的厚度较薄，能够降低变压组件1整体的尺寸。同时，还可以在变压组件1的每层喷涂绝缘涂料，以提高绝缘效果。

参照图1，温度检测组件2包括与控制组件4相连的用于采集铁芯11温度的第一温度传感器21、用于检测第一线圈13温度的第二温度传感器22和用于检测第二线圈15温度的第三温度传感器23。第一温度传感器21、第二温度传感器22和第三温度传感器23可以采用热电偶、红外线温度传感器等。当采用热电偶时，第一温度传感器21可采用胶带、导热胶等粘贴设置于铁芯11侧壁表面，第二温度传感器22可粘贴设置于第一线圈13的内表面或外表面，第三温度传感器23可粘贴设置于第二线圈15的内表面或外表面；当采用红外线温度传感器时，第一温度传感器21可检测铁芯11的端部温度，第二温度传感器22可检测第一线圈13端部的温度，第三温度传感器23可检测第二线圈15端部的温度。本领域也可以根据需要选择其他类型的温度传感器。第一温度传感器21、第二温度传感器22和第三温度传感器23将温度信号输出至控制组件4进行处理。

参照图3，循环动力组件3包括与第一冷却层12和第二冷却层14的出口端均相连的介质储存部件31，与介质储存部件31依次相连设置有动力部件32和散热部件33，在散热部件33的出口端设置有第一控制阀34和第二控制阀35，从第一控制阀34流出的冷却介质由第一冷却层12的入口端进入第一冷却层12，从第二控制阀35流出的冷却介质由第二冷却层14的入口端进入第二冷却层14。

其中，介质储存部件31为密闭的箱体结构，其具有一定的耐压性。动力部件32将冷却介质从介质储存部件31内吸出并经散热部件33散热后输出至第一冷却层12和第二冷却层14对变压组件1进行降温。

在本申请中，介质储存部件31内的冷却介质可以是冷却油或冷却水，动力部件32可以是水泵或油泵；散热部件33的结构可以为铜管，铜管在竖直方向上形成螺旋结构；第一控制阀34和第二控制阀35均可以采用电磁阀，电磁阀在控制组件4的控制下动作，当第一控制阀34和第二控制阀35打开时，介质储存部件31内的液体可以在动力部件32的作用下相应进入第一冷却层12和第二冷却层14，从而带走变压组件1所产生的热量。

或者，在本申请中，介质储存部件31内存储的冷却介质可以是氟利昂，动力部件32可以是压缩机，第一控制阀34和第二控制阀35可以是电磁膨胀阀。此处，散热部件33也可以采用前述的螺旋结构。当介质储存部件31内的氟利昂经压缩机压缩液化后在散热部件33内冷凝并经第一控制阀34和第二控制阀35进入相应的冷却层吸热汽化，从而起到降低变压组件1温度的作用。

为了提高散热部件33的散热效率，参照图4，本申请提供的变压装置还包括增强热交换部件36。增强热交换部件36包括穿设于散热部件33中空腔体内的支撑管361，支撑管361侧壁的外表面螺旋设置有散热叶片362，散热叶片362位于散热部件33的铜管的间隙内。由此，可以相应增加散热部件33的散热面积。

参照图1，控制组件3对第一温度传感器21、第二温度传感器22和第三温度传感器23输出的信号进行处理并根据铁芯11、第一线圈13和第二线圈15的温度对循环动力组件3的工作状态进行控制。具体的，控制组件4可以为PLC或单片机等用于电气控制的设备。控制组件3内设置有第一温度阈值、第二温度阈值和第三温度阈值，当铁芯11的温度达到或超过第一温度阈值且第一线圈13的温度未达到第二温度阈值时，控制组件3能够控制动力部件32运行并仅控制第一控制阀34打开，从而将冷却介质供给至第一冷却层12；当第一线圈13的温度达到或超过第二温度阈值时，控制组件3能够控制动力部件32运行并控制第一控制阀34和第二控制阀35同时打开，从而将冷却介质供给至第一冷却层12和第二冷却层14；当第二线圈15的温度达到或超过第三温度阈值且第一线圈13的温度未达到第二温度阈值时，控制组件3能够控制动力部件32运行并仅控制第二控制阀35打开，从而将冷却介质供给至第二冷却层14。由此，能够根据变压组件1内的区域温度状况自动进行温度调控，在保证变压组件1处于适宜的工作温度的情况下，能够减少动力循环组件3持续运行所产生的能耗。

参照图5，本申请提供的变压装置，在变压组件1外部设置有保护壳体17，保护壳体17呈筒状且两端开口，保护壳体17靠近下端开口处设置有托架171，托架171对铁芯11进行承托固定，托架171的下方设置有吹风风扇18，吹风风扇18用于向保护壳体17内吹风散热。保护壳体17的上端开口处设置有抽风风扇19，用于将保护壳体17内的空气向外抽出，从而加快保护壳体17内的气体流动，增强散热。吹风风扇18和抽风风扇19可采用支架与保护壳体17的内表面连接，并且二者在变压组件1运行时同步运行。保护壳体17的侧壁上可设置若干个通孔，以便于变压组件1与外部设备进行管路和电路的连接。

本申请还公开一种变压器，包括前述的变压装置。具体的，变压器包括三个变压装置，本领域技术人员可以根据需要对三个变压装置的第一线圈13和第二线圈15采用星形接法或角形接法，此处不作具体限定。

本申请提供的一种变压装置的工作原理为：

变压组件1在工作过程中，第一温度传感器21、第二温度传感器22和第三温度传感器23实时检测铁芯11、第一线圈13和第二线圈15的温度，根据温度情况，控制组件4控制循环动力组件3运行向第一冷却层12和第二冷却层14供给冷却介质进行降温。

以上为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变压装置，其特征在于，包括：

变压组件（1），所述变压组件（1）包括从内到外依次同轴设置且相互绝缘的铁芯（11）、第一冷却层（12）、第一线圈（13）、第二冷却层（14）和第二线圈（15）；

温度检测组件（2），用于检测铁芯（11）、第一线圈（13）和第二线圈（15）的工作温度；

循环动力组件（3），与第一冷却层（12）和第二冷却层（14）相连，用于向第一冷却层（12）和第二冷却层（14）供给冷却介质；

控制组件（4），用于根据温度检测组件（2）输出的信号对循环动力组件（3）的工作状态进行控制。

2.根据权利要求1所述的变压装置，其特征在于，所述温度检测组件（2）包括设置于铁芯（11）侧壁上的第一温度传感器（21）、设置于第一线圈（13）侧壁上的第二温度传感器（22）以及设置于所述第二线圈（15）侧壁上的第三温度传感器（23）。

3.根据权利要求2所述的变压装置，其特征在于，所述控制组件（4）内设置有第一温度阈值、第二温度阈值和第三温度阈值；

当铁芯（11）的温度大于或等于第一温度阈值时，循环动力组件（3）向第一冷却层（12）供给冷却介质；当第一线圈（13）的温度大于或等于第二温度阈值时，循环动力组件（3）同时向第一冷却层（12）和第二冷却层（14）供给冷却介质；当第二线圈（15）的温度大于或等于第三温度阈值时，循环动力组件（3）向第二冷却层（14）供给冷却介质。

4.根据权利要求1所述的变压装置，其特征在于，所述循环动力组件（3）包依次相连的介质储存部件（31）、动力部件（32）、散热部件（33）；

所述介质储存部件（31）的入口端与第一冷却层（12）和第二冷却层（14）的出口端相连；

所述动力部件（32）的入口端与所述介质储存部件（31）的出口端相连；所述散热部件（33）的入口端与所述动力部件（32）的出口端相连；

所述散热部件（33）的出口端并列连接有第一控制阀（34）和第二控制阀（35），其中，第一控制阀（34）用于控制冷却介质进入第一冷却层（12），第二控制阀（35）用于控制冷却介质进入第二冷却层（14）。

5.根据权利要求4所述的变压装置，其特征在于，所述散热部件（33）为螺旋设置的金属管。

6.根据权利要求5所述的变压装置，其特征在于，还包括增强热交换部件（36），所述散热部件（33）嵌入设置于增强热交换部件（36）上。

7.根据权利要求1所述的变压装置，其特征在于，所述变压组件（1）外部设置有呈筒状的保护壳体（17），所述保护壳体（17）的下端设置有吹风风扇（18），所述保护壳体（17）的上端设置有抽风风扇（19）。

8.根据权利要求1所述的变压装置，其特征在于，所述第一冷却层（12）和第二冷却层（14）为回旋设置或螺旋设置的金属管。

9.一种变压器，其特征在于，包括三组权利要求1-8任一项所述的变压装置，三组变压装置星形连接或角形连接。

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