CN112885574A - 蒸发冷却地下式变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的蒸发冷却地下式变压器，包括变压器器身、容纳变压器器身的箱体、设于所述箱体内并浸没所述变压器器身的冷却液，所述冷却液具有不燃特性、相变特征，吸热后蒸发为气体；所述蒸发冷却地下式变压器还包括散热组件，用于将所述冷却液吸收的热量扩散至外界以降低所述冷却液的自身温度，所述散热组件包括至少一个蒸发散热装置，所述冷却液吸热蒸发为气体后经所述蒸发散热装置与外界换热，并冷凝为液体回流至所述箱体内。本发明通过改变地下式变压器绝缘冷却介质，实现不燃效果；设置蒸发散热装置，提升地下式变压器的冷却散热效率，在地坑这种通风不畅、散热困难的应用环境中可对变压器进行有效散热，提高变压器的运行安全系数。

Description

蒸发冷却地下式变压器
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种蒸发冷却地下式变压器。
背景技术
当前使用的地下式变压器通常为油浸式变压器，其冷却介质为变压油，该变压油为可燃介质，由于地下式变压器通常安装在封闭的地坑内，无法通风，环境恶劣，散热困难，当油浸式地下变压器安装在封闭地坑内后，一旦散热不及时导致热量集聚，极容易发生起火燃烧的危险，且灭火难度较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种蒸发冷却地下式变压器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
蒸发冷却地下式变压器，包括变压器器身、容纳变压器器身的箱体、设于所述箱体内并浸没所述变压器器身的冷却液，所述冷却液具有不燃特性、相变特征，吸热后蒸发为气体；
所述蒸发冷却地下式变压器还包括散热组件，用于将所述冷却液吸收的热量扩散至外界以降低所述冷却液的自身温度，所述散热组件包括至少一个蒸发散热装置，所述冷却液吸热蒸发为气体后经所述蒸发散热装置与外界换热，并冷凝为液体回流至所述箱体内。
优选地，所述蒸发散热装置包括第一散热器以及连通所述第一散热器和所述箱体的第一管路和第二管路，所述第一散热器和所述箱体通过所述第一管路和所述第二管路形成回路；
所述第一散热器包括数个内部中空的散热片，数个所述散热片依次平行连通设置。
优选地，所述第一管路和所述第二管路均与所述第一散热器的底部连通，所述第一管路为进气管路，所述第一管路与所述箱体连通的一端设于所述箱体顶部；
所述第二管路为回液管路，所述第二管路与所述箱体连通的一端设于所述箱体底部；或者，在所述箱体侧壁上靠近所述箱体底部设置。
优选地，所述蒸发散热装置还包括用于将经所述第一散热器换热冷凝后的液体收集导流至所述第二管路的集液箱，所述集液箱与所述第一散热器底部连通，所述第二管路连通至所述集液箱底面；
所述第二管路上还设有用于控制所述第二管路通断的阀门。
优选地，所述集液箱包括至少两个倾斜设置的导流壁，数个所述导流壁围合组成首尾贯通的漏斗状的所述集液箱，所述集液箱口径较小的一端与所述第二管路连通，冷凝后的所述冷却液通过所述导流壁引流至所述第二管路中。
优选地，所述散热组件还包括对流散热装置，所述对流散热装置设于所述箱体侧面，与所述箱体连通设置。
优选地，所述对流散热装置包括至少一个第二散热器，所述第二散热器为数个内部中空的散热片，数个所述散热片依次平行连通设置。
优选地，所述箱体包括内设腔体、用于容纳所述变压器器身和所述冷却液的箱体本体，所述箱体本体顶部敞口，所述箱体还包括设于所述箱体本体顶部的箱盖，所述箱体本体和所述箱盖可拆卸连接；
所述第一管路与所述箱盖连通设置，所述第二管路与所述箱体本体连通设置，所述第二管路连通至所述箱体本体底面；或者，所述第二管路连通至所述箱体本体的侧壁上，靠近所述箱体本体的底面设置。
优选地，所述蒸发冷却地下式变压器还包括贯穿设于所述箱盖上的高压连接器、低压连接器以及分接开关，所述高压连接器、所述分接开关的带电部分浸泡于所述冷却液中。
优选地，所述冷却液为氟碳绝缘冷却液。
本发明具有以下有益效果：通过改变地下式变压器绝缘冷却介质，实现不燃效果，提升地下式变压器消防安全，杜绝火灾隐患；设置蒸发散热装置，提升地下式变压器的冷却散热效率，在地坑这种通风不畅、散热困难的应用环境中可对变压器进行有效散热，降低变压器运行温升，降低变压器热故障率，提高变压器的运行安全系数。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一个实施例的结构示意图的正视图；
图2是本发明一个实施例的结构示意图的左视图；
图3是本发明一个实施例的结构示意图的俯视图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明提供的蒸发冷却地下式变压器，通常设于地坑或泥土中，参考图1和图2，其具体包括箱体20、变压器器身10、冷却液30以及数个高压连接器1、低压连接器2和分接开关3，其中，冷却液30和变压器器身10容设于箱体20内，冷却液30浸没变压器器身10，用于吸收变压器运行时产生的温升，高压连接器1以及分接开关3的带电部分浸泡于冷却液30中。其中，冷却液30为具有不燃特性和相变特征的冷却液30，其在吸热后可蒸发为气体，作为本发明的一个具体实施例，该冷却液30可为氟碳绝缘冷却液，氟碳绝缘冷却液为非油类液体，其沸点为90-110℃，具有不燃、防爆等特性，稳定性和抗老化性能均优于传统变压器中使用的变压器油，可提高变压器的消防能力，杜绝消防隐患。
进一步的，本发明提供的蒸发冷却地下式变压器还包括散热组件40，用于使吸热后的冷却液30与外界进行热交换，将冷却液30吸收的热量扩散至外界以降低冷却液30自身温度。具体的，在一些实施例中，散热组件40包括蒸发散热装置41，其数量可为一个，也可为多个，在本发明中不做限制。冷却液30吸热蒸发为气体后，经蒸发散热装置41与外界换热，进而冷凝为液体并回流至箱体20内。具体的，蒸发散热装置41可包括第一散热器411以及连通第一散热器411和箱体20的第一管路412和第二管路413，箱体20、第一管路412、第一散热器411、第二管路413依次连通形成供蒸汽通过并冷凝为液体回流的流体回路通道，其中，第一管路412为进气管路，第一管路412与箱体20连通的一端设于箱体20顶部；第二管路413为回液管路，第二管路413与箱体20连通的一端可设于箱体20底部，也可设于箱体20侧壁靠近箱体20底部的位置，使冷却后的冷却液30经第二管路413回到箱体20底部，从而进行第下次热循环。冷却液30吸热蒸发为蒸汽后经第一管路412进入第一散热器411中，蒸汽在第一散热器411中与外界换热进而冷凝为液体，经第二管路413回流至箱体20内，从而实现变压器内部冷却液30蒸发-冷凝-蒸发的自循环需求。
进一步参考图1，第一散热器411高于箱体20顶部设置，并通过支架415与箱体20固定连接。其设置位置在本发明中不做限制，第一散热器411可安装于地面上，也可设置于地坑通风处，其布置位置灵活，可根据变压器的实际环境进行选择。在一些实施例中，第一管路412和第二管路413均与第一散热器411的底部连通，从而根据蒸汽的性质蒸汽可从第一散热器411的底部向上运动充斥于第一散热器411中，冷凝后的液体因重力积聚在第一散热器411的底部，并通过第二管路413回流至箱体20中。进一步的，为便于收集冷凝后的液体，蒸发散热装置41还可包括用于将经第一散热器411换热冷凝后的液体收集导流至第二管路413的集液箱414，其中，集液箱414与第一散热器411底部连通，具体的，集液箱414包括至少两个相对倾斜设置的导流壁4141，若干导流壁4141合围组成首尾贯通的漏斗状集液箱414，口径较大的一端与第一散热部连通设置，口径较小的一端连通第二管路413，从而蒸汽经第一散热器411与外界换热冷凝为液体后，经导流壁4141导流后进入第二管路413，在该实施例中，第二管路413连通至集液箱414底面。更进一步的，在一些实施例中，第二管路413上还设有用于控制第二管路413通断的阀门4131。
在一些实施例中，散热组件40还包括对流散热装置42，对流散热装置42设于箱体20侧面，并与箱体20连通设置。进一步的，对流散热装置42包括至少一个第二散热器421，冷却液30通过进入第二散热器421实现与外界的对流换热，从而降低冷却液30的温度。优选的，参考图3，两个第二散热器421可对称设于箱体20两侧，从而进行对流换热。
在本发明中，第一散热器411、第二散热器421均包括数个内部中空的散热片，蒸汽或冷却液30可进入散热片中进行换热工作，多个散热片依次平行设置，相邻两散热片之间还设有一定间隙，以增大散热片与外界空气的接触面积，从而提升散热效率。
进一步的，箱体20包括设有腔体211的箱体本体21，其中，箱体本体21顶部敞口，箱体20还包括设于箱体本体21顶部，用于封闭顶部敞口的箱盖22，其中，箱盖22和箱体本体21之间可拆卸连接。变压器器身10、冷却液30均设于腔体211中，在一些实施例中，冷却液30在腔体211中非完全填充，腔体211可包括容纳冷却液30的液体空间，以及用于容纳蒸汽的气体空间，从而避免箱体本体21的压力过大。进一步的，第一管路412与箱盖22连通设置，第二管路413在一些实施例中可与箱体本体21的底面连通设置；在另一些实施例中，第二管路413还可设于箱体本体21的侧壁上，靠近箱体本体21的底面设置，以保证换热冷凝后的冷却液30回到箱体20底部，在箱体20内充分实现冷却液30的热循环。在一些实施例中，高压连接器1、低压连接器2和分接开关3均贯穿箱盖22设置，其中，高压连接器1、分接开关3的带点部分均延伸至腔体211的液体空间中，浸泡在冷却液30中，低压连接器2则设于腔体211的气体空间中。具体的，通常的变压器中，高压连接器1在箱盖22上设置有3个，低压连接器2在箱盖22上设置有4个，高压连接器1、低压连接器2设于箱体20外的部分则可分别连接高压电缆和低压电缆以进行电量传输，箱体20外部以及裸露于箱体20外的金属零部件均涂覆有防腐材料或由防腐材料制成。
在本发明提供的变压器工作时，变压器器身10工作产生的热量传导至冷却液30中，冷却液30吸热后汽化，蒸汽通过第一管路412进入第一散热器411中，与外界换热并冷凝为液体，经集液箱414收集后进入第二管路413，并通过第二管路413回流至箱体20底部，以此循环，第二散热器421起到辅助散热作用。在冷却液30的蒸发和冷凝过程中，不断吸收变压器器身10产生的热量，从而达到降低变压器温升的作用，在本发明中，第一散热器411可根据实际需要安装在地面上，也可以设于地坑通风口处，布置灵活；使用氟碳绝缘冷却液30能够实现地下式变压器不燃，从而消除消防隐患。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.蒸发冷却地下式变压器，包括变压器器身器身(10)、容纳变压器器身(10)的箱体(20)、设于所述箱体(20)内并浸没所述变压器器身(10)的冷却液(30)，其特征在于，所述冷却液(30)具有不燃特性、相变特征，吸热后蒸发为气体；
所述蒸发冷却地下式变压器还包括散热组件(40)，用于将所述冷却液(30)吸收的热量扩散至外界以降低所述冷却液(30)的自身温度，所述散热组件(40)包括至少一个蒸发散热装置(41)，所述冷却液(30)吸热蒸发为气体后经所述蒸发散热装置(41)与外界换热，并冷凝为液体回流至所述箱体(20)内。
2.根据权利要求1所述的蒸发冷却地下式变压器，其特征在于，所述蒸发散热装置(41)包括第一散热器(411)以及连通所述第一散热器(411)和所述箱体(20)的第一管路(412)和第二管路(413)，所述第一散热器(411)和所述箱体(20)通过所述第一管路(412)和所述第二管路(413)形成回路；
所述第一散热器(411)包括数个内部中空的散热片，数个所述散热片依次平行连通设置。
3.根据权利要求2所述的蒸发冷却地下式变压器，其特征在于，所述第一管路(412)和所述第二管路(413)均与所述第一散热器(411)的底部连通，所述第一管路(412)为进气管路，所述第一管路(412)与所述箱体(20)连通的一端设于所述箱体(20)顶部；
所述第二管路(413)为回液管路，所述第二管路(413)与所述箱体(20)连通的一端设于所述箱体(20)底部；或者，在所述箱体(20)侧壁上靠近所述箱体(20)底部设置。
4.根据权利要求3所述的蒸发冷却地下式变压器，其特征在于，所述蒸发散热装置(41)还包括用于将经所述第一散热器(411)换热冷凝后的液体收集导流至所述第二管路(413)的集液箱(414)，所述集液箱(414)与所述第一散热器(411)底部连通，所述第二管路(413)连通至所述集液箱(414)底面；
所述第二管路(413)上还设有用于控制所述第二管路(413)通断的阀门(4131)。
5.根据权利要求4所述的蒸发冷却地下式变压器，其特征在于，所述集液箱(414)包括至少两个倾斜设置的导流壁(4141)，数个所述导流壁(4141)围合组成首尾贯通的漏斗状的所述集液箱，所述集液箱(414)口径较小的一端与所述第二管路(413)连通，冷凝后的所述冷却液(30)通过所述导流壁(4141)引流至所述第二管路(413)中。
6.根据权利要求1所述的蒸发冷却地下式变压器，其特征在于，所述散热组件(40)还包括对流散热装置(42)，所述对流散热装置(42)设于所述箱体(20)侧面，与所述箱体(20)连通设置。
7.根据权利要求6所述的蒸发冷却地下式变压器，其特征在于，所述对流散热装置(42)包括至少一个第二散热器(421)，所述第二散热器(421)为数个内部中空的散热片，数个所述散热片依次平行连通设置。
8.根据权利要求2所述的蒸发冷却地下式变压器，其特征在于，所述箱体(20)包括内设腔体(211)、用于容纳所述变压器器身(10)和所述冷却液(30)的箱体本体(21)，所述箱体本体(21)顶部敞口，所述箱体(20)还包括设于所述箱体本体(21)顶部的箱盖(22)，所述箱体本体(21)和所述箱盖(22)可拆卸连接；
所述第一管路(412)与所述箱盖(22)连通设置，所述第二管路(413)与所述箱体本体(21)连通设置，所述第二管路(413)连通至所述箱体本体(21)底面；或者，所述第二管路(413)连通至所述箱体本体(21)的侧壁上，靠近所述箱体本体(21)的底面设置。
9.根据权利要求8所述的蒸发冷却地下式变压器，其特征在于，所述蒸发冷却地下式变压器还包括贯穿设于所述箱盖(22)上的高压连接器(1)、低压连接器(2)以及分接开关(3)，所述高压连接器(1)、所述分接开关(3)的带电部分浸泡于所述冷却液(30)中。
10.根据权利要求1所述的蒸发冷却地下式变压器，其特征在于，所述冷却液(30)为氟碳绝缘冷却液。
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