CN113593829A - 一种低损耗干式变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低损耗干式变压器，包括铁磁芯，所述铁磁芯包括上下对称的上铁轭和下铁轭以及在两个铁轭之间延伸的至少一个芯柱，所述芯柱的周围布置有用环氧树脂封装的低压绕组，所述低压绕组的外围布置有用环氧树脂封装的高压绕组，所述低压绕组和高压绕组之间留置有冷却气道，所述冷却气道内等角度设置有多个导气管，所述导气管的管身上开设有多个透气孔，所述导气管的一端均连接到设置在高压绕组外部的抽气装置上，所述抽气装置为排风机，通过排风机和导气管的排风作用，加快冷却气道内的空气流动和交换速度，并通过主动将热空气排出冷却气道中，提高了冷却气道位置的散热效果，保证了干式变压器的平稳运行。

Description

一种低损耗干式变压器

技术领域

本发明涉及干式变压器技术领域，具体涉及一种低损耗干式变压器。

背景技术

干式变压器是一种依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。

干式变压器相对于油式变压器，因干式变压器没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。因此干式变压器广泛应用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所。

由于变压器的工作特点，干式变压器在工作时往往会产生大量的热量，因此干式变压器通常都会安装专门的冷却风扇用于变压器工作过程中的冷却散热，但是现有的干式变压器的冷却风扇通常采取在干式变压器的前后设置贯流风机，贯流风机产生纵向的空气气流将变压器产生的热量带走，进而实现变压器的散热降温的目的，但是贯流风机一般安装在变压器的底部位置，且贯流风机产生的气流只能作用在高压绕组的外表面，这就造成了贯流风机对变压器的降温散热效率较低的情况，即使在风机运转的情况下，干式变压器的热量也会产生积聚，导致变压器的整体工作效率受到不利影响。因此，需要提供一种新的降温冷却结构提高干式变压器的冷却效率，从而实现降低干式变压器损耗的目的。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种低损耗干式变压器，结构简单且具备更好的冷却散热效果。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种低损耗干式变压器，包括铁磁芯，所述铁磁芯包括上下对称的上铁轭和下铁轭以及在两个铁轭之间延伸的至少一个芯柱，所述芯柱的周围布置有用环氧树脂封装的低压绕组，所述低压绕组的外围布置有用环氧树脂封装的高压绕组，所述低压绕组和高压绕组之间留置有冷却气道，其特征在于，所述冷却气道内等角度设置有多个导气管，所述导气管的管身上开设有多个透气孔，所述导气管的一端均连接到设置在高压绕组外部的抽气装置上。

作为本发明进一步的方案：所述高压绕组由多个相互连接的小绕组上下排列组成，两个所述小绕组之间设置有绝缘层，绝缘层内埋设有多个等角度布置的散热管，所述散热管与导气管相连通。

作为本发明进一步的方案：所述透气孔均设置在导气管的上部，所述导气管的自由端为封闭结构。

作为本发明进一步的方案：所述上铁轭两侧固定连接上型钢夹件，所述下铁轭两侧固定连接有下型钢夹件，所述抽气装置固定安装在下型钢夹件的端部。

作为本发明进一步的方案：所述抽气装置为排风机，所述排风机至少为两台，两台所述排风机分别设置在下型钢夹件的两端，所述排风机的吸气侧固定安装有一个集气罩，所述集气罩远离排风机的端面上连接有连通管，所述连通管与导气管相连通。

作为本发明进一步的方案：所述连通管至少为两根，两根所述连通管均固定安装在下铁轭的两侧，两根所述连通管分别与一个排风机上的集气罩相连接，两根所述连通管的自由端为封闭结构，所述导气管分为两组，一组所述导气管与一根连通管连通，另一组所述导气管与另一根连通管连通。

作为本发明进一步的方案：所述低压绕组上安装有温度传感器，所述温度传感器与固定安装在上铁轭上的温控仪电连接，所述温控仪与排风机电连接。

作为本发明进一步的方案：所述冷却气道中设置有多个支撑结构，所述支撑结构与导气管交错布置，所述支撑结构为绝缘材料制成的支撑块，上下相邻的两块所述支撑块间隔布置。

本发明的有益效果：

本发明通过在冷却气道内设置导气管，在导气管上设置多个透气孔，将导气管连接到排风机上，通过排风机的排风作用，加快冷却气道内的空气流动和交换速度，并通过主动将热空气排出冷却气道中，提高了冷却气道位置的散热效果，保证了干式变压器的平稳运行，降低干式变压器运行时的损耗。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构侧视示意图；

图2是本发明整体结构前视示意图；

图3是本发明铁磁芯结构前视示意图；

图4是本发明冷却气道结构俯视示意图；

图5是本发明冷却气道内部结构前视示意图；

图6是本发明高压绕组和低压绕组组合剖面示意图；

图中：1、上铁轭；2、下铁轭；3、芯柱；4、低压绕组；5、高压绕组；6、冷却气道；7、导气管；8、透气孔；9、小绕组；10、绝缘层；11、散热管；12、上型钢夹件；13、下型钢夹件；14、排风机；15、集气罩；16、连通管；17、温度传感器；18、温控仪；19、支撑块；20、贯流风机。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6所示，本发明为一种低损耗干式变压器，常见的干式变压器有单相变压器和三相变压器，其中以三相变压器较为多见，干式变压器都包括一个由多层硅钢片叠合在一起形成的铁磁芯，所述铁磁芯包括上下对称的上铁轭1和下铁轭2以及在两个铁轭之间延伸的至少一个芯柱3，为了将多层硅钢片固定在一起，在铁磁芯的顶部和底部都设置有夹紧结构，夹紧结构一般为设置在铁轭两侧的型钢夹件，上铁轭1的两侧安装有上型钢夹件12，下铁轭2的两侧安装有下型钢夹件13，型钢夹件上还设置将型钢夹紧固定在一起的螺杆，螺杆上设置有紧固的螺母，三相干式变压器的铁磁芯一般包括三个均匀间隔的芯柱3，所述铁磁芯的每个芯柱3周围均布置有用环氧树脂封装的低压绕组4，所述低压绕组4的外侧布置有用环氧树脂封装的高压绕组5，低压绕组4和高压绕组5一般为圆筒形状，当然也可以是其他利于电压变换的绕组形状，铁磁芯的芯柱3通常设置在圆筒形低压绕组4的中间位置，低压绕组4采用箔式结构，高压绕组5则采用多层分段式结构，高压绕组5由多个相互连接的小绕组9上下排列而成，每个小绕组9之间用绝缘层10相分隔，而低压绕组4设置在高压绕组5的中间位置，低压绕组4和芯柱3之间设置有绝缘隔挡，低压绕组4和高压绕组5不直接接触，高压绕组5的轴向高度较低压绕组4更高，且绕组厚度也较低压绕组4更大，低压绕组4和高压绕组5之间的间隔内设置有绝缘隔层，在绝缘隔层上开设有上下贯通的冷却气道6，冷却气道6增加了低压绕组4和高压绕组5的散热面积，提高了低压绕组4和高压绕组5的散热效率。

所述冷却气道6中设置有多个支撑结构，所述支撑结构与导气管7交错布置，所述支撑结构由多个绝缘材料制成的支撑块19组成，上下相邻的两块所述支撑块19间隔布置。

由于变压器绕组在变压器工作过程中会产生大量的热量，在设置冷却气道6的同时，还在变压器的前后两侧安装有冷却风扇，这些冷却风扇一般都采用贯流风机20，贯流风机20的长度不受限制、体积小，进气和排气方向处于同一平面上，适配干式变压器工作环境较小的特点，在设置冷却散热用的风机的同时，干式变压器通常需要安装温控仪18和温度传感器17，温控仪18与贯流风机20电连接，温度传感器17可以实时地监测干式变压器工作时的温度变化，温度传感器17安装在低压绕组4上，当干式变压器的内部温度超过预设的温度时，温控仪18接收到温度传感器17传来的温度异常的信号，控制贯流风机20启动对干式变压器进行降温。

需要说明的是本发明并不涉及对温度传感器17及温控仪18的改进，本发明所述的温度传感器17和温控仪18为市场上常见的产品，常用于干式变压器上，本领域技术人员可以较为轻易的获得这些产品。

贯流风机20安装在下型钢夹件13的前后两侧面，贯流风机20形成的冷却气流只能作用在高压绕组5的外侧壁上，变压器的内部接收到的冷却气流有限，因此贯流风机20对变压器内部的冷却效果有限，而且由于贯流风机20均安装在变压器的底部的型钢夹件上，进而贯流风机20产生的冷却气流只能实现从下到上的流动，进而变压器的线圈绕组的散热效果自下而上逐步递减。

为了提高干式变压器的冷却效果，在冷却气道6内等角度设置有多个导气管7，所述导气管7的横截面形状可以是矩形、圆形以及其他适于安装和使用的形状，优选导气管7为圆形横截面，所述导气管7的外径应与冷却气道6的宽度相同，这样这些导气管7也可以为冷却气道6提供一定的支撑作用，所述导气管7的管身上开设有多个透气孔8，所述透气孔8均设置在导气管7的上部，由于线圈绕组产生的热量会通过环氧树脂传递给周围的空气，而冷却气道6的空间狭小，因此冷却气道6内部的空气往往温度较高，而热空气通常情况下都会向上部空间聚集，因此冷却气道6上部热空气聚集最多，也造成了冷却气道6上部的温度上升较快，因此仅在导气管7的上部设置透气孔8，有利于引导热空气流动，减少冷却气道6上部的热量堆积，而导气管7的顶端为封闭结构，所述透气孔8均开设在导气管7的两侧，所述导气管7均连接到设置在高压绕组5外部的抽气装置上，抽气装置通过导气管7及导气管7上的透气孔8，可以将冷却气道6上部的热空气吸集，加快冷却气道6内的空气流动，所述抽气装置固定安装在下型钢夹件13的端部。

所述抽气装置为排风机14，所述排风机14至少为两台，两台所述排风机14分别设置在下型钢夹件13的两端，所述排气扇的吸气侧固定安装有一个集气罩15，所述集气罩15远离排气扇的端面上连接有连通管16，两根连通管16均安装在变压器的线圈绕组的底部，这两根连通管16彼此独立，进而两台排风机14的工作时也是相互独立互不影响的，所述连通管16与导气管7相连通，冷却气道6中的导气管7也均分为两组，每组导气管7分别与一个连通管16连通，导气管7和连通管16均为绝缘材料加工制成。

为了进一步增加干式变压器的散热效率，在高压绕组5的绝缘层10内设置散热管11，所述散热管11设置有多个，所述散热管11等角度排列，这些散热管11靠近铁磁芯的一端与冷却气道6内的导气管7连通，散热管11的另一端则封闭在高压绕组5的绝缘层10内，同样的这些散热管11也是由绝缘材料制成的，需要说明的是散热管11的外径小于绝缘层10的厚度，所设置的散热管11不影响绝缘层10的绝缘效果。

工作原理：干式变压器运行时，温度传感器17对干式变压器内部的温度变化情况进行监测，并将实时监测到的干式变压器的内部温度信息传递给温控仪18，当温控仪18接收到的温度信息超过预设的温度时，温控仪18向贯流风机20及排风机14发出信号，接通贯流风机20及排风机14的电源，于是干式变压器前后的贯流风机20向高压绕组5的外立面输送气流，而排风机14运转时将集气罩15中的空气排出，集气罩15内形成负压，冷却气道6中的部分热空气通过透气孔8进入导气管7中，导气管7内的热空气会通过导气管7进入连通管16中，并通过连通管16进入集气罩15中，最后被排风机14排出干式变压器，冷却气道6中的热空气进入导气管7的同时，由于导气管7加快了冷却气道6内的空气流动，且排风机14的设置强制冷却气道6内的空气向下流动，也迫使冷却气道6周围的温度较低的空气进入到冷却气道6中，进一步降低冷却气道6内的空气温度，从而起到对干式变压器的降温效果，与此同时，导气管7内的气流的快速流动，也使得分布在高压绕组5绝缘层10内的散热管11内的热空气加快与导气管7内温度较低的空气的交换，散热管11内的热空气也随之进入导气管7中，这进一步提高了干式变压器的散热冷却效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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、以及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，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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”“相连”“连接”等应做广义理解，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连接，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。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种低损耗干式变压器，包括铁磁芯，所述铁磁芯包括上下对称的上铁轭（1）和下铁轭（2）以及在两个铁轭之间延伸的至少一个芯柱（3），所述芯柱（3）的周围布置有用环氧树脂封装的低压绕组（4），所述低压绕组（4）的外围布置有用环氧树脂封装的高压绕组（5），所述低压绕组（4）和高压绕组（5）之间留置有冷却气道（6），其特征在于，所述冷却气道（6）内等角度设置有多个导气管（7），所述导气管（7）的管身上开设有多个透气孔（8），所述导气管（7）的一端均连接到设置在高压绕组（5）外部的抽气装置上。

2.根据权利要求1所述的一种低损耗干式变压器，其特征在于，所述高压绕组（5）由多个相互连接的小绕组（9）上下排列组成，两个所述小绕组（9）之间设置有绝缘层（10），绝缘层（10）内埋设有多个等角度布置的散热管（11），所述散热管（11）与导气管（7）相连通。

3.根据权利要求1所述的一种低损耗干式变压器，其特征在于，所述透气孔（8）均设置在导气管（7）的上部，所述导气管（7）的自由端为封闭结构。

4.根据权利要求1所述的一种低损耗干式变压器，其特征在于，所述上铁轭（1）两侧固定连接上型钢夹件（12），所述下铁轭（2）两侧固定连接有下型钢夹件（13），所述抽气装置固定安装在下型钢夹件（13）的端部。

5.根据权利要求4所述的一种低损耗干式变压器，其特征在于，所述抽气装置为排风机（14），所述排风机（14）至少为两台，两台所述排风机（14）分别设置在下型钢夹件（13）的两端，所述排风机（14）的吸气侧固定安装有一个集气罩（15），所述集气罩（15）远离排风机（14）的端面上连接有连通管（16），所述连通管（16）与导气管（7）相连通。

6.根据权利要求5所述的一种低损耗干式变压器，其特征在于，所述连通管（16）至少为两根，两根所述连通管（16）均固定安装在下铁轭（2）的两侧，两根所述连通管（16）分别与一个排风机（14）上的集气罩（15）相连接，两根所述连通管（16）的自由端为封闭结构，所述导气管（7）分为两组，一组所述导气管（7）与一根连通管（16）连通，另一组所述导气管（7）与另一根连通管（16）连通。

7.根据权利要求1所述的一种低损耗干式变压器，其特征在于，所述低压绕组（4）上安装有温度传感器（17），所述温度传感器（17）与固定安装在上铁轭（1）上的温控仪（18）电连接，所述温控仪（18）与排风机（14）电连接。

8.根据权利要求1所述的一种低损耗干式变压器，其特征在于，所述冷却气道（6）中设置有多个支撑结构，所述支撑结构与导气管（7）交错布置，所述支撑结构由多个绝缘材料制成的支撑块（19）组成，上下相邻的两块所述支撑块（19）间隔布置。

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