CN113066640A - 一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，属于变压器技术领域，本发明可以通过在绝缘油内引入多个自浮潜球以及配重胶囊的方式，利用绝缘油的温度分布特点，正常状态下的自浮潜球可以悬浮在绝缘油上部，在变压器工作中产生的热量由绝缘油吸收，然后自浮潜球二次吸收触发磁场释放动作，利用对配重胶囊的磁吸作用对其进行吸附增重，在增重至一定程度后大于浮力开始下潜，并在下潜至绝缘油下部上由于温度降低，自浮潜球撤销释放的磁场，然后配重胶囊脱落下来进行减重，自浮潜球重新上浮复位，在浮潜的过程中带动绝缘油在高度方向上进行交互，大幅度改善绝缘油在变压器工作时产生的温度不均匀现象，有效保证绝缘油的散热效果以及使用寿命。

Description

一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，更具体地说，涉及一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器。

背景技术

变压器是用来变换交流电压、电流而传输交流电能的一种静止的电器设备。它是根据电磁感应的原理实现电能传递的。变压器就其用途可分为电力变压器、试验变压器、仪用变压器及特殊用途的变压器：电力变压器是电力输配电、电力用户配电的必要设备；试验变压器对电器设备进行耐压(升压)试验的设备；仪用变压器作为配电系统的电气测量、继电保护之用(PT、CT)；特殊用途的变压器有冶炼用电炉变压器、电焊变压器、电解用整流变压器、小型调压变压器等。

变压器冷却是指通过一定的方法将运行中的变压器所产生的热量散发出去，变压器运行时，绕组和铁心中的损耗所产生的热量必须及时散逸出去，以免过热而造成绝缘损坏。对小容量变压器，外表面积与变压器容积之比相对较大，可以采用自冷方式，通过辐射和自然对流即可将热量散去。自冷方式适用于室内小型变压器，为了预防火灾，一般采用干式，不用油浸。

油浸变压器是一种结构更合理、性能更优良的新型高性能变压器，其立体卷铁芯由于其三个芯柱是等边三角形的立体排列，其磁路中无空气隙，卷绕更紧密，三个磁路长度一致，且都最短，铁芯芯柱的横截面积更接近于圆形，因此性能进一步提高，损耗降低，噪声降低，三项平衡，减少三次谐波分量，该产品更适用于城乡、工矿企业电网改造，更适用于组合式变压器和预装式变电站用变压器。容量较小的变压器，光滑油箱表面就足以将油冷却；中等容量变压器，油箱表面要做成皱纹形以增加散热面，或加装片式或扁管散热器，使油在散热器中循环流动；大型变压器需要在油箱外表面加装辐射散热器，但是大部分变压器油箱内的绝缘油由于不同部位的散热效果不同，导致绝缘油的温度分布不均匀，最典型的是温度高的绝缘油密度小所以大多位于上部，温度低的绝缘油密度大所以大多位于下部，从而造成油箱内部局部过热，进而造成变压器油分解产生气体，影响到变压器的正常使用。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，可以通过在绝缘油内引入多个自浮潜球以及配重胶囊的方式，利用绝缘油的温度分布特点，正常状态下的自浮潜球可以悬浮在绝缘油上部，在变压器工作中产生的热量由绝缘油吸收，然后自浮潜球二次吸收触发磁场释放动作，利用对配重胶囊的磁吸作用对其进行吸附增重，在增重至一定程度后大于浮力开始下潜，并在下潜至绝缘油下部上由于温度降低，自浮潜球撤销释放的磁场，然后配重胶囊脱落下来进行减重，自浮潜球重新上浮复位，在浮潜的过程中带动绝缘油在高度方向上进行交互，大幅度改善绝缘油在变压器工作时产生的温度不均匀现象，有效保证绝缘油的散热效果以及使用寿命。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，包括油箱本体，所述油箱本体内填充有绝缘油，所述绝缘油内填充有多个自浮潜球以及多个配重胶囊，所述自浮潜球包括吸热骨架、多个内吸附块以及多个导磁囊，所述吸热骨架上开设有多个均匀分布的磁吸孔，所述内吸附块连接于磁吸孔内，所述导磁囊连接于内吸附块的内表面，所述导磁囊远离内吸附块一端镶嵌连接有控重球，所述控重球与吸热骨架之间连接有多个均匀分布的定导热丝，可以通过在绝缘油内引入多个自浮潜球以及配重胶囊的方式，利用绝缘油的温度分布特点，正常状态下的自浮潜球可以悬浮在绝缘油上部，在变压器工作中产生的热量由绝缘油吸收，然后自浮潜球二次吸收触发磁场释放动作，利用对配重胶囊的磁吸作用对其进行吸附增重，在增重至一定程度后大于浮力开始下潜，并在下潜至绝缘油下部上由于温度降低，自浮潜球撤销释放的磁场，然后配重胶囊脱落下来进行减重，自浮潜球重新上浮复位，在浮潜的过程中带动绝缘油在高度方向上进行交互，大幅度改善绝缘油在变压器工作时产生的温度不均匀现象，有效保证绝缘油的散热效果以及使用寿命。

进一步的，所述控重球包括吹压鼓膜、散料半球、热膨胀轴层以及磁吸半球，所述散料半球和热膨胀轴层对称连接于热膨胀轴层两端，所述吹压鼓膜连接于散料半球远离热膨胀轴层的一端，吹压鼓膜用于在受到内吸附块的挤压后形变，然后形成较大的磁屏蔽真空面，从而提高磁吸半球释放的磁场强度，可以充分吸附多个配重胶囊，散料半球用来迫使导磁囊发生形变从而破坏完整的磁屏蔽状态，热膨胀轴层吸热后会触发膨胀动作，进而推动散料半球迫使导磁囊发生形变。

进一步的，所述热膨胀轴层镶嵌连接于导磁囊上，且热膨胀轴层与定导热丝连接，所述散料半球和磁吸半球分别位于导磁囊的内外两侧，正常状态下导磁囊对磁吸半球的磁场进行屏蔽，在热膨胀轴层受到定导热丝的加热后，在定导热丝的固定作用下，其向导磁囊内侧膨胀，然后推动散料半球挤压导磁囊发生形变，并配合上吹压鼓膜形成较大的磁屏蔽真空面。

进一步的，所述吹压鼓膜采用弹性透气材料制成，所述吹压鼓膜与散料半球之间连接有多根均匀分布的弹性撑丝，在初始挤压过程中，由于弹性撑丝的定形作用，吹压鼓膜与散料半球结合为一个完整的半球结构，从而有利于推动导磁囊发生相应的形变，在挤压到一定程度与内吸附块接触时，吹压鼓膜自身开始形变然后挤出内部的气体，从而吹散周围的高磁导率材料，提高磁场释放的强度。

进一步的，所述散料半球采用硬质实心材料制成，且散料半球远离热膨胀轴层的一端面与内吸附块靠近导磁囊的一端面相贴合，散料半球的结构特点有利于导磁囊发生相应的形变。

进一步的，所述热膨胀轴层采用遇热膨胀材料制成，所述磁吸半球采用磁性材料制成。

进一步的，所述配重胶囊包括吸热囊衣、储热端以及受吸端，所述储热端和受吸端均填充于吸热囊衣内端并保持对称分布，配重胶囊正常状态下大多沉在绝缘油下部，在受到自浮潜球的吸附作用时，其迁移到绝缘油上部并与内吸附块结合，同时储热端位于内吸附块的外侧充分与绝缘油接触，一方面可以对上部的绝缘油进行降温，另一方面可以吸收储存部分热量在脱落后平衡下部绝缘油的温度，从而起到辅助自浮潜球改善绝缘油温度分布的效果。

进一步的，所述吸热囊衣和吸热骨架均采用绝缘性的导热材料制成，所述储热端采用蓄热材料制成，所述受吸端采用铁磁性材料制成，既可以保证绝缘油良好的工作状态，同时可以改善绝缘油温度分布情况。

进一步的，所述内吸附块远离导磁囊一端面上开设有多个与配重胶囊相匹配的弱浮孔，且低于磁吸孔的外侧开口，可以很好的吸附住配重胶囊，一方面降低配重胶囊与绝缘油的接触面积来降低所受到的浮力，方便自浮潜球的下潜，另一方面可以减少自浮潜球下潜时配重胶囊所受到的阻力，不易造成意外脱落的现象。

进一步的，所述导磁囊采用弹性材料制成胶囊状结构且内部填充有高磁导率材料，所述高磁导率材料为粉末状或者颗粒状，且填充度达到90-95％，粉末状或者颗粒状的高磁导率材料容易形成密集分布的连续磁屏蔽面，不易出现漏磁现象，另外填充度过高导致导磁囊在受到挤压时不易发生形变，填充度过低在受到挤压后高磁导率材料也不易迁移避让，导致磁场开放失败。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以通过在绝缘油内引入多个自浮潜球以及配重胶囊的方式，利用绝缘油的温度分布特点，正常状态下的自浮潜球可以悬浮在绝缘油上部，在变压器工作中产生的热量由绝缘油吸收，然后自浮潜球二次吸收触发磁场释放动作，利用对配重胶囊的磁吸作用对其进行吸附增重，在增重至一定程度后大于浮力开始下潜，并在下潜至绝缘油下部上由于温度降低，自浮潜球撤销释放的磁场，然后配重胶囊脱落下来进行减重，自浮潜球重新上浮复位，在浮潜的过程中带动绝缘油在高度方向上进行交互，大幅度改善绝缘油在变压器工作时产生的温度不均匀现象，有效保证绝缘油的散热效果以及使用寿命。

(2)控重球包括吹压鼓膜、散料半球、热膨胀轴层以及磁吸半球，散料半球和热膨胀轴层对称连接于热膨胀轴层两端，吹压鼓膜连接于散料半球远离热膨胀轴层的一端，吹压鼓膜用于在受到内吸附块的挤压后形变，然后形成较大的磁屏蔽真空面，从而提高磁吸半球释放的磁场强度，可以充分吸附多个配重胶囊，散料半球用来迫使导磁囊发生形变从而破坏完整的磁屏蔽状态，热膨胀轴层吸热后会触发膨胀动作，进而推动散料半球迫使导磁囊发生形变。

(3)热膨胀轴层镶嵌连接于导磁囊上，且热膨胀轴层与定导热丝连接，散料半球和磁吸半球分别位于导磁囊的内外两侧，正常状态下导磁囊对磁吸半球的磁场进行屏蔽，在热膨胀轴层受到定导热丝的加热后，在定导热丝的固定作用下，其向导磁囊内侧膨胀，然后推动散料半球挤压导磁囊发生形变，并配合上吹压鼓膜形成较大的磁屏蔽真空面。

(4)吹压鼓膜采用弹性透气材料制成，吹压鼓膜与散料半球之间连接有多根均匀分布的弹性撑丝，在初始挤压过程中，由于弹性撑丝的定形作用，吹压鼓膜与散料半球结合为一个完整的半球结构，从而有利于推动导磁囊发生相应的形变，在挤压到一定程度与内吸附块接触时，吹压鼓膜自身开始形变然后挤出内部的气体，从而吹散周围的高磁导率材料，提高磁场释放的强度。

(5)散料半球采用硬质实心材料制成，且散料半球远离热膨胀轴层的一端面与内吸附块靠近导磁囊的一端面相贴合，散料半球的结构特点有利于导磁囊发生相应的形变。

(6)配重胶囊包括吸热囊衣、储热端以及受吸端，储热端和受吸端均填充于吸热囊衣内端并保持对称分布，配重胶囊正常状态下大多沉在绝缘油下部，在受到自浮潜球的吸附作用时，其迁移到绝缘油上部并与内吸附块结合，同时储热端位于内吸附块的外侧充分与绝缘油接触，一方面可以对上部的绝缘油进行降温，另一方面可以吸收储存部分热量在脱落后平衡下部绝缘油的温度，从而起到辅助自浮潜球改善绝缘油温度分布的效果。

(7)吸热囊衣和吸热骨架均采用绝缘性的导热材料制成，储热端采用蓄热材料制成，受吸端采用铁磁性材料制成，既可以保证绝缘油良好的工作状态，同时可以改善绝缘油温度分布情况。

(8)内吸附块远离导磁囊一端面上开设有多个与配重胶囊相匹配的弱浮孔，且低于磁吸孔的外侧开口，可以很好的吸附住配重胶囊，一方面降低配重胶囊与绝缘油的接触面积来降低所受到的浮力，方便自浮潜球的下潜，另一方面可以减少自浮潜球下潜时配重胶囊所受到的阻力，不易造成意外脱落的现象。

(9)导磁囊采用弹性材料制成胶囊状结构且内部填充有高磁导率材料，高磁导率材料为粉末状或者颗粒状，且填充度达到90-95％，粉末状或者颗粒状的高磁导率材料容易形成密集分布的连续磁屏蔽面，不易出现漏磁现象，另外填充度过高导致导磁囊在受到挤压时不易发生形变，填充度过低在受到挤压后高磁导率材料也不易迁移避让，导致磁场开放失败。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明自浮潜球正常状态下的结构示意图；

图3为本发明控重球的结构示意图；

图4为本发明自浮潜球下潜状态下的结构示意图；

图5为本发明配重胶囊的结构示意图；

图6为本发明自浮潜球浮潜时的结构示意图。

图中标号说明：

1油箱本体、2自浮潜球、21吸热骨架、22内吸附块、23导磁囊、3配重胶囊、31吸热囊衣、32储热端、33受吸端、4控重球、41吹压鼓膜、42散料半球、43热膨胀轴层、44磁吸半球、45弹性撑丝、5定导热丝。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，包括油箱本体1，油箱本体1内填充有绝缘油，绝缘油内填充有多个自浮潜球2以及多个配重胶囊3，自浮潜球2包括吸热骨架21、多个内吸附块22以及多个导磁囊23，吸热骨架21上开设有多个均匀分布的磁吸孔，内吸附块22连接于磁吸孔内，导磁囊23连接于内吸附块22的内表面，导磁囊23远离内吸附块22一端镶嵌连接有控重球4，控重球4与吸热骨架21之间连接有多个均匀分布的定导热丝5。

内吸附块22远离导磁囊23一端面上开设有多个与配重胶囊3相匹配的弱浮孔，且低于磁吸孔的外侧开口，可以很好的吸附住配重胶囊3，一方面降低配重胶囊3与绝缘油的接触面积来降低所受到的浮力，方便自浮潜球2的下潜，另一方面可以减少自浮潜球2下潜时配重胶囊3所受到的阻力，不易造成意外脱落的现象。

导磁囊23采用弹性材料制成胶囊状结构且内部填充有高磁导率材料，高磁导率材料为粉末状或者颗粒状，且填充度达到90-95％，粉末状或者颗粒状的高磁导率材料容易形成密集分布的连续磁屏蔽面，不易出现漏磁现象，另外填充度过高导致导磁囊23在受到挤压时不易发生形变，填充度过低在受到挤压后高磁导率材料也不易迁移避让，导致磁场开放失败。

请参阅图3-4，控重球4包括吹压鼓膜41、散料半球42、热膨胀轴层43以及磁吸半球44，散料半球42和热膨胀轴层43对称连接于热膨胀轴层43两端，吹压鼓膜41连接于散料半球42远离热膨胀轴层43的一端，吹压鼓膜41用于在受到内吸附块22的挤压后形变，然后形成较大的磁屏蔽真空面，从而提高磁吸半球44释放的磁场强度，可以充分吸附多个配重胶囊3，散料半球42用来迫使导磁囊23发生形变从而破坏完整的磁屏蔽状态，热膨胀轴层43吸热后会触发膨胀动作，进而推动散料半球42迫使导磁囊23发生形变。

热膨胀轴层43镶嵌连接于导磁囊23上，且热膨胀轴层43与定导热丝5连接，散料半球42和磁吸半球44分别位于导磁囊23的内外两侧，正常状态下导磁囊23对磁吸半球44的磁场进行屏蔽，在热膨胀轴层43受到定导热丝5的加热后，在定导热丝5的固定作用下，其向导磁囊23内侧膨胀，然后推动散料半球42挤压导磁囊23发生形变，并配合上吹压鼓膜41形成较大的磁屏蔽真空面。

吹压鼓膜41采用弹性透气材料制成，吹压鼓膜41与散料半球42之间连接有多根均匀分布的弹性撑丝45，在初始挤压过程中，由于弹性撑丝45的定形作用，吹压鼓膜41与散料半球42结合为一个完整的半球结构，从而有利于推动导磁囊23发生相应的形变，在挤压到一定程度与内吸附块22接触时，吹压鼓膜41自身开始形变然后挤出内部的气体，从而吹散周围的高磁导率材料，提高磁场释放的强度。

散料半球42采用硬质实心材料制成，且散料半球42远离热膨胀轴层43的一端面与内吸附块22靠近导磁囊23的一端面相贴合，散料半球42的结构特点有利于导磁囊23发生相应的形变。

热膨胀轴层43采用遇热膨胀材料制成，磁吸半球44采用磁性材料制成。

请参阅图5，配重胶囊3包括吸热囊衣31、储热端32以及受吸端33，储热端32和受吸端33均填充于吸热囊衣31内端并保持对称分布，配重胶囊3正常状态下大多沉在绝缘油下部，在受到自浮潜球2的吸附作用时，其迁移到绝缘油上部并与内吸附块22结合，同时储热端32位于内吸附块22的外侧充分与绝缘油接触，一方面可以对上部的绝缘油进行降温，另一方面可以吸收储存部分热量在脱落后平衡下部绝缘油的温度，从而起到辅助自浮潜球2改善绝缘油温度分布的效果。

吸热囊衣31和吸热骨架21均采用绝缘性的导热材料制成，储热端32采用蓄热材料制成，受吸端33采用铁磁性材料制成，既可以保证绝缘油良好的工作状态，同时可以改善绝缘油温度分布情况。

请参阅图6，本发明可以通过在绝缘油内引入多个自浮潜球2以及配重胶囊3的方式，利用绝缘油的温度分布特点，正常状态下的自浮潜球2可以悬浮在绝缘油上部，在变压器工作中产生的热量由绝缘油吸收，然后自浮潜球2二次吸收触发磁场释放动作，利用对配重胶囊3的磁吸作用对其进行吸附增重，在增重至一定程度后大于浮力开始下潜，并在下潜至绝缘油下部上由于温度降低，自浮潜球2撤销释放的磁场，然后配重胶囊3脱落下来进行减重，自浮潜球2重新上浮复位，在浮潜的过程中带动绝缘油在高度方向上进行交互，大幅度改善绝缘油在变压器工作时产生的温度不均匀现象，有效保证绝缘油的散热效果以及使用寿命。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，包括油箱本体(1)，所述油箱本体(1)内填充有绝缘油，其特征在于：所述绝缘油内填充有多个自浮潜球(2)以及多个配重胶囊(3)，所述自浮潜球(2)包括吸热骨架(21)、多个内吸附块(22)以及多个导磁囊(23)，所述吸热骨架(21)上开设有多个均匀分布的磁吸孔，所述内吸附块(22)连接于磁吸孔内，所述导磁囊(23)连接于内吸附块(22)的内表面，所述导磁囊(23)远离内吸附块(22)一端镶嵌连接有控重球(4)，所述控重球(4)与吸热骨架(21)之间连接有多个均匀分布的定导热丝(5)。

2.根据权利要求1所述的一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，其特征在于：所述控重球(4)包括吹压鼓膜(41)、散料半球(42)、热膨胀轴层(43)以及磁吸半球(44)，所述散料半球(42)和热膨胀轴层(43)对称连接于热膨胀轴层(43)两端，所述吹压鼓膜(41)连接于散料半球(42)远离热膨胀轴层(43)的一端。

3.根据权利要求2所述的一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，其特征在于：所述热膨胀轴层(43)镶嵌连接于导磁囊(23)上，且热膨胀轴层(43)与定导热丝(5)连接，所述散料半球(42)和磁吸半球(44)分别位于导磁囊(23)的内外两侧。

4.根据权利要求2所述的一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，其特征在于：所述吹压鼓膜(41)采用弹性透气材料制成，所述吹压鼓膜(41)与散料半球(42)之间连接有多根均匀分布的弹性撑丝(45)。

5.根据权利要求2所述的一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，其特征在于：所述散料半球(42)采用硬质实心材料制成，且散料半球(42)远离热膨胀轴层(43)的一端面与内吸附块(22)靠近导磁囊(23)的一端面相贴合。

6.根据权利要求2所述的一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，其特征在于：所述热膨胀轴层(43)采用遇热膨胀材料制成，所述磁吸半球(44)采用磁性材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，其特征在于：所述配重胶囊(3)包括吸热囊衣(31)、储热端(32)以及受吸端(33)，所述储热端(32)和受吸端(33)均填充于吸热囊衣(31)内端并保持对称分布。

8.根据权利要求7所述的一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，其特征在于：所述吸热囊衣(31)和吸热骨架(21)均采用绝缘性的导热材料制成，所述储热端(32)采用蓄热材料制成，所述受吸端(33)采用铁磁性材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，其特征在于：所述内吸附块(22)远离导磁囊(23)一端面上开设有多个与配重胶囊(3)相匹配的弱浮孔，且低于磁吸孔的外侧开口。

10.根据权利要求1所述的一种变电站用自浮潜均热式油浸变压器，其特征在于：所述导磁囊(23)采用弹性材料制成胶囊状结构且内部填充有高磁导率材料，所述高磁导率材料为粉末状或者颗粒状，且填充度达到90-95％。

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