CN113284708B - 具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热系统,包括散热竖管阵列，该散热竖管阵列由若干呈阵列竖排列的散热管构成，每个散热管的上部的管壁上刻切有离散的凸起强化单元，散热管的下部为光管；其特征在于：所述散热竖管阵列的下部套设有能透过红外辐射的套筒，以便套筒形成的烟囱效应可以抽吸更多的空气冷却散热管壁面；该散热竖管阵列的顶部和底部分别连接上分配集管和下分配集管，上分配集管的顶部连接上集油管，下分配集管的底部与下集油管连通；上分配集管由若干平行排列的上分配管构成，下分配集管由若干平行排列的下分配管构成，上分配管和下分配管均为两端密封的空心管；本发明可广泛应用于电力等领域。

Description

具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热系统

技术领域

本发明涉及电力变压器油散热系统，具体涉及一种具有三维离散 扩展表面的电力变压器油散热系统。

背景技术

由于城市快速发展，电网负荷不断增长，同时城区新建变电站选 址困难，从而导致较多的变压器满负荷或超负荷运行，加上夏季太阳 辐射强、环境温度高和空气中灰尘多等原因，导致部分变压器在迎峰 度夏时顶层油温超过DL/T572-6《电力变压器运行规程》规定的 95℃(自冷风冷)。电力变压器一般采用A级绝缘材料，允许温度为 15℃。GB/T 194.7-208《油浸式电力变压器负载导则》规定了变压器 绝缘材料的相对老化率。当热点温度为98℃时，相对老化率为1，温 度每升高6K，相对老化率增加1倍，即绝缘寿命减少一半。过载变压器长时高温运行，将加速变压器油纸绝缘系统的老化。为了保证电 网设备的安全，变压器超负荷时不得不采取辅助降温、拉闸限电的措 施。供电公司通常采用水喷淋、空调扇吹风、放置冰块的方式对变压 器进行辅助冷却。虽有一定降温效果，但这会浪费大量人力物力，同 时高温下水喷淋容易造成片式散热器的锈蚀，影响变压器的长期稳定 运行。

目前油浸式变压器用散热器多为片式散热器，存在油换热系数小， 油流量分配不合理和承压能力差等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有三维离散扩展表 面的电力变压器油散热系统。

本发明的技术方案是,一种具有三维离散扩展表面的电力变压 器油散热系统,包括散热竖管阵列，所述散热竖管阵列由若干呈阵列 竖排列的散热管构成，每个散热管的上部的管壁上刻切有三维离散的 凸起强化单元，散热管的下部为光管；其特征在于：所述散热竖管阵 列的下部套设有能透过红外辐射的套筒，以便套筒形成的烟囱效应可 以抽吸更多的空气冷却散热管壁面；所述散热竖管阵列的顶部和底部 分别连接上分配集管和下分配集管，所述上分配集管的顶部连接上集 油管，所述下分配集管的底部与下集油管连通；所述上集油管通过第 二法兰与变压器的油流出端连接，所述下集油管通过第一法兰与变压 器的油流入端连接。

所述上分配集管由若干平行排列的上分配管构成，所述下分配集 管由若干平行排列的下分配管构成，所述上分配管和下分配管均为两 端密封的空心管；所述上分配管的内部与对应连接的散热管的内部相 通，并且所有上分配管的内部还与上集油管内部相通；所述下分配管 的内部与对应连接的散热管的内部相通。

本发明在换热管壁上加工的三维离散扩展表面不仅可以增加散 热面积，其表面还可以对流体造成扰动增强散热效果，扩展表面仅布 置在换热管的上部，下部为光管，在光管部分的外侧套设可起到烟囱 效应的套筒，这样的布置可以增强上部温差较大区域的换热面积，下 部光管减小了空气的流动阻力，同时外部设置可起到烟囱效应的套 筒，套筒形成的烟囱效应可以抽吸更多的空气冷却换热管壁面，增强 了散热器的换热系数，满足变压器的散热需求,具有良好的散热效果 和更合理的流量分配；具有三维离散扩展表面的换热管拥有更大的 换热表面和更宽的油侧流道，使其有更大的换热系数和更小的油流动 阻力，提高了散热器的散热能力，能适应变压器更高负荷需求，保证 变压器的安全运行和提高了变压器的运行寿命。

根据本发明所述的具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热 系统的优选方案，所述下集油管为U型管，所述U型管的两臂均与下 分配管的两端相连通；并且该U型管的肩部中间向外延伸,形成一条 流出通道，下分配管内的变压器油从两端流入下集油管的两臂内，再 汇集到流出通道流回变压器中，以使从每个散热管内部流出的工质的 流量均匀分配。相对于传统的单下集油管,拥有了更强的承压能力。 且集油管布置在两侧减小了下部空气进入散热器的阻力。

根据本发明所述的具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热 系统的优选方案，所述上集油管为圆柱形，所述上集油管沿水平方向 设置，与上分配管的中间部位连通；所述上集油管的底部开设有若干 小孔，流入上集油管内的变压器油通过该小孔流进上分配管内。这样 的布置使油由上部中间进入散热管，最后经下集油管的两臂汇集到流 出通道流回变压器，每个流道的流动阻力相同,达到流量均匀分配的 目的。

本发明所述的具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热系统 的有益效果是:本发明在光管部分的外侧设置可起到烟囱效应的套 筒，增强了上部温差较大区域的换热面积，下部光管减小了空气的流 动阻力，同时外部的套筒形成的烟囱效应可以抽吸更多的空气冷却换 热管壁面，增强了散热器的换热系数，满足变压器的散热需求,具有 良好的散热效果和更合理的流量分配，从而保证了变压器的安全运行 和提高了其使用寿命；本发明可广泛应用于电力等领域。

附图说明

图1是本发明所述的具有三维离散扩展表面的电力变压器油散 热系统的结构示意图。

图2是散热竖管阵列与上分配集管3和下分配集管5连接示意 图。

图3是图2的主视图。

图4是本发明所述的散热管的结构示意图。

图5为图4的B-B面剖视图。

图6为上分配管31的结构示意图。

图7为下分配管51的结构示意图。

图8为下集油管6俯视图。

具体实施方式

参见图1至图8，一种具有三维离散扩展表面的电力变压器油散 热系统,包括散热竖管阵列，所述散热竖管阵列由若干呈阵列竖排列 的散热管1构成，每个散热管1的上部的管壁上刻切有三维离散的凸 起强化单元11，散热管1的下部为光管；所述散热竖管阵列的下部 套设有能透过红外辐射的套筒4，以便套筒形成的烟囱效应可以抽吸 更多的空气冷却散热管壁面；所述散热竖管阵列的顶部和底部分别连 接上分配集管3和下分配集管5，所述上分配集管3的顶部连接上集 油管2，所述下分配集管5的底部与下集油管6连通；所述上集油管 2通过第二法兰7b与变压器8的油流出端连接，所述下集油管6通 过第一法兰7a与变压器8的油流入端连接。

所述上分配集管3由若干平行排列的上分配管31构成，所述下 分配集管5由若干平行排列的下分配管51构成，所述上分配管31和 下分配管51均为两端密封的空心管；所述上分配管31通过底部开设 的若干通孔一33与连接的散热管1的内部相通，并且所有上分配管 31还通过其上部开设的圆弧孔32与上集油管2内部相通；所述下分 配管51通过上部开设的若干通孔二53与连接的散热管1的内部相 通，并且所有下分配管51还通过其底部开设的圆弧孔二52与下集油 管6内部相通。

在具体实施例中,所述下集油管6为U型管，所述U型管的两臂 均与下分配管的两端相连通；并且该U型管的肩部63中间向外延伸, 形成一条流出通道64，下分配管内的变压器油从两端流入下集油管6 的两臂内，再汇集到流出通道64流回变压器中，以使从每个散热管 1内部流出的工质的流量均匀分配。

所述U型管的两臂61设置有若干流入孔62，所述流入孔62与 下分配管51上设置的圆弧孔二52相对应连通，以使从每个散热管1 内部流出的变压器油的流量均匀分配,并且该U型管的肩部63中间 向外延伸,形成一条流出通道64,该流出通道64的外端通第一法兰7a 与变压器连接。

所述上集油管2为圆柱形，所述上集油管2的一端通过第二法兰 7b与变压器连接,另一端密封。所述上集油管2沿水平方向设置，与 上分配管31的中间部位连通；所述上集油管2的底部开设有若干小 孔，流入上集油管2内的变压器油通过该小孔流进上分配管31内。

在具体实施例中,三维离散的凸起强化单元11也可称为肋，增 加了散热管1的散热面积，提高了散热管1的散热效率。另外，相对 于连续型的肋，三维离散的凸起强化单元11的离散分布，增加了对 流体的扰动，提高了散热效果。所述三维离散的凸起强化单元11的 分布方式为在散热管1的周向上平行分布；或者为多列凸起强化单元 11，并在散热管1的周向上间隔分布；或者采用无规则的错乱分布。 刻切出的凸起强化单元11与散热管1的管壁之间不需要焊接，从而 大大减小了凸起强化单元11与散热管1之间的接触热阻。

本发明变压器油自上集油管2流入，由上分配集管3分入各个散 热管1，由下集分配集管5将散热管内的油汇合经过下集油管6的流 出通道再流回变压器中，这样的分布可以是每个油流道的长度一致， 每个油流道的阻力一致，使变压器油可以更多的流入两侧的散热管1 内。

本发明的工作原理是：油浸式变压器运行时，内部绕组和铁芯产 生的损耗会使浸没在变压器油中的绕组、铁芯温度升高，在温差的作 用下，变压器油受热，体积增加，比重减小，在浮升力作用下向变压 器油箱的上部运动，并通过与变压器油箱连通的上集油管2，自驱动 流动至三维离散扩展表面的油散热系统，油散热系统将热油的热量散 失到空气中形成冷油，由于冷油的密度大于油箱内热油的密度，在重 力作用下通过下集油管6，从油箱底部自然运动补充到油箱内，形成 油侧的自然循环流动。

具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热系统，通过变压器箱 壁或具有部分三维离散扩展表面的竖向布置的换热管1将油的热量 传递给周围的空气。被加热的空气在浮生力作用下向上运动，通过透 红外辐射的套筒4形成烟囱效应，增强了对底部冷空气的抽吸能力， 加快了空气向上运动速度。空气快速向上运动，进入管壁上刻切有离 散的凸起强化单元的散热管1的上部换热区域，该区域由于离散的凸 起强化单元的存在，即增加了空气与固壁间的换热面积，也增强了对 流体的扰动，流动边界层和热边界层被减薄，提高了散热效果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照 较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离 本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范 围当中。

Claims (3)

1.一种具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热系统,包括散热竖管阵列，所述散热竖管阵列由若干呈阵列竖排列的散热管(1)构成，每个散热管(1)的上部的管壁上刻切有三维离散的凸起强化单元(11)，散热管(1)的下部为光管；其特征在于：所述散热竖管阵列的下部套设有能透过红外辐射的套筒(4)，以便套筒形成的烟囱效应可以抽吸更多的空气冷却散热管壁面；所述散热竖管阵列的顶部和底部分别连接上分配集管(3)和下分配集管(5)，所述上分配集管(3)的顶部连接上集油管(2)，所述下分配集管(5)的底部与下集油管(6)连通；所述上集油管(2)通过第二法兰(7b)与变压器(8)的油流出端连接，所述下集油管(6)通过第一法兰(7a)与变压器(8)的油流入端连接；

所述上分配集管(3)由若干平行排列的上分配管构成，所述下分配集管(5)由若干平行排列的下分配管构成，所述上分配管和下分配管均为两端密封的空心管；所述上分配管的内部与对应连接的散热管(1)的内部相通，并且所有上分配管的内部还与上集油管(2)内部相通；所述下分配管的内部与对应连接的散热管(1)的内部相通。

2.根据权利要求1所述的具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热系统，其特征在于：所述下集油管(6)为U型管，所述U型管的两臂均与下分配管的两端相连通；并且该U型管的肩部63中间向外延伸,形成一条流出通道(64)，下分配管内的变压器油从两端流入下集油管(6)的两臂内，再汇集到流出通道(64)流回变压器中，以使从每个散热管(1)内部流出的工质的流量均匀分配。

3.根据权利要求1或2所述的具有三维离散扩展表面的电力变压器油散热系统，其特征在于：所述上集油管(2)为圆柱形，所述上集油管(2)沿水平方向设置，与上分配管(31)的中间部位连通；所述上集油管(2)的底部开设有若干小孔，流入上集油管(2)内的变压器油通过该小孔流进上分配管(31)内。

Images