CN113851298A - 地埋式配电变压器的散热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地埋式配电变压器的散热结构，属于电力设备技术领域，包括变压器本体、空气循环系统以及水循环制冷系统；变压器本体设于地坑内，变压器本体的外侧壁上设有温差发电机；空气循环系统包括空气处理设备、多个与空气处理设备相连通的空冷管路、以及出风管，出风管与外界连通；水循环制冷系统包括水循环管路、依次设于水循环管路上的驱动泵和电制冷机，水循环管路与空气处理设备连接；电制冷机与温差发电机电性连接。本发明提供的地埋式配电变压器的散热结构，借助空气循环系统和水循环制冷系统对变压器进行降温处理，提高降温效果，将地坑中的温度维持在一个相对恒定的温度值，有益于保证变压器本体的降温效果。
Description
技术领域
本发明属于电力设备技术领域，更具体地说，是涉及一种地埋式配电变压器的散热结构。
背景技术
埋地式变压器安装在户外地面标高以下的地坑中，配电柜设置在地坑上部的地表面上，避免了变压器直接与公众接触。城网改造建设与新建小区、新型城市化建设的高压电缆均铺设于地下，与地埋式配电变压器连接十分方便。地埋式配电变压器允许一定时段内浸没在水中0.5m以下运行，可抵御洪涝灾害，有效提高供电系统的可靠性。
但地埋式配电变压器处于地表以下，且地坑中的空气流通不便，其自然散热效果差，使地坑中的温度升高，影响变压器的正常工作。在现有技术中，通常采用在地坑内安装排风扇来解决地埋式配电变压器的散热问题，但受环境温度和通风不便的影响，排风扇的散热效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地埋式配电变压器的散热结构，旨在解决地埋式配电变压器散热效果差的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种地埋式配电变压器的散热结构，包括：
变压器本体，所述变压器本体设于地坑内，所述变压器本体的外侧壁上设有温差发电机；
空气循环系统，所述空气循环系统包括与外界连通的空气处理设备、与所述空气处理设备相连通的空冷管路、以及与所述空冷管路连通的出风管，所述出风管与外界连通；
水循环制冷系统，所述水循环制冷系统包括水循环管路、依次设于水循环管路上的驱动泵和电制冷机，所述水循环管路与所述空气处理设备连接，用于冷却所述空气处理设备中的空气；所述电制冷机与所述温差发电机电性连接。
作为本申请另一实施例，所述变压器本体的两个外侧壁上纵向间隔设置有多个水平方向的导热翅片，所述空冷管路设于所述导热翅片的一侧；所述导热翅片与所述温差发电机间隔设置。
作为本申请另一实施例，所述空冷管路设于相邻两个所述导热翅片之间。
作为本申请另一实施例，所述空气循环系统还包括：
进风缓冲腔，所述进风缓冲腔位于所述变压器本体靠近所述空气处理设备的一端，所述进风缓冲腔的两端分别连通多个所述空冷管路和连接管，所述连接管连通所述空气处理设备；
出风缓冲腔，所述出风缓冲腔位于所述变压器本体靠近所述出风管的一端，所述出风缓冲腔的两端分别连通多个所述空冷管路和所述出风管。
作为本申请另一实施例，所述进风缓冲腔与所述出风缓冲腔上均设有通风口。
作为本申请另一实施例，所述温差发电机的热端连接所述变压器本体的侧壁，所述温差发电机的冷端延伸至地坑外侧的土壤中。
作为本申请另一实施例，所述空气处理设备包括：
进风腔，所述进风腔内设有空气过滤网和位于所述空气过滤网后侧的空气干燥层；所述进风腔的前端设有进风管，所述空气处理设备借助所述进风管与外界连通；
换热腔，所述换热腔位于所述进风腔的后侧，所述换热腔内设有换热装置；所述水循环管路与所述换热装置连接；
风机腔，所述风机腔位于所述换热腔的后侧且与所述连接管连通，所述风机腔内安装有风机。
作为本申请另一实施例，所述地坑的一侧设置设备坑，所述设备坑与所述地坑之间设有隔断墙，所述空气处理设备设于所述设备坑内，所述连接管贯穿所述隔断墙延伸至所述地坑内。
作为本申请另一实施例，所述水循环制冷系统还包括：
储水坑，所述储水坑与所述水循环管路连通；所述储水坑连通有雨水流道，所述雨水流道延伸至所述地坑的下方，所述雨水流道靠近所述储水坑的一端设有雨水过滤装置。
作为本申请另一实施例，所述地坑的上方设有配电柜，所述配电柜内设有用于连通所述空气处理设备的第一缓冲腔和用于连通所述出风管的第二缓冲腔，所述配电柜的侧壁上设有分别与所述第一缓冲腔和所述第二缓冲腔连通的透气格栅。
本发明提供的地埋式配电变压器的散热结构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明地埋式配电变压器的散热结构，通过在地坑内设置空气循环系统和水循环制冷系统，借助空气循环系统和水循环制冷系统对变压器进行降温处理，提高降温效果，且利用空气循环系统和水循环制冷系统进行温度调节可实现实时调节，将地坑中的温度维持在一个相对恒定的温度值，有益于保证变压器本体的降温效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的地埋式配电变压器的散热结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的空冷管路的布置结构图；
图3为图2中A-A处的剖面示意图；
图4为本发明另一实施例提供的地埋式配电变压器的散热结构的结构示意图。
图中：100、地坑；101、配电柜；102、雨水流道；110、变压器本体；111、温差发电机；112、导热翅片；200、第一缓冲腔；201、进风管；202、空气处理设备；2021、空气过滤网；2022、空气干燥层；2023、换热装置；2024、风机；203、进风缓冲腔；204、空冷管路；205、出风缓冲腔；206、第二缓冲腔；300、储水坑；301、水循环管路；302、驱动泵；303、电制冷机；400、设备坑。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图4，现对本发明提供的地埋式配电变压器的散热结构进行说明。所述地埋式配电变压器的散热结构，包括变压器本体110、空气循环系统以及水循环制冷系统；其中，变压器本体110设于地坑100内，变压器本体110的外侧壁上设有温差发电机111；空气循环系统包括与外界连通的空气处理设备202、多个与空气处理设备202相连通的空冷管路204、以及与空冷管路204连通的出风管，出风管与外界连通；水循环制冷系统包括水循环管路301、依次设于水循环管路301上的驱动泵302和电制冷机303，水循环管路301与空气处理设备202连接，用于冷却空气处理设备202中的空气；电制冷机303与温差发电机111电性连接。
本发明提供的地埋式配电变压器的散热结构，与现有技术相比，地坑100内设置有变压器本体110，在地坑100内设置空气循环系统和水循环制冷系统，空气循环系统将外界环境的空气经空气处理设备202进行冷却处理后，将冷却后的空气经空冷管路204与变压器本体110进行换热，换热后的气体经出风管吹出；水循环制冷系统的水循环管路301在通过驱动泵302和电制冷机303的作用后形成低温的冷却水，低温的冷却水水借助水循环管路301流入空气处理设备202中，并在空气处理设备202中对空气进行降温，用于冷却空气处理设备202中的空气；在变压器本体110的一侧还设置有温差发电机111，温差发电机111利用变压器本体110外壳上产生的热量进行发电，电能传递至电制冷机303，驱动电制冷机303对水循环制冷系统中的冷却水进行制冷。
本发明提供的地埋式配电变压器的散热结构，通过在地坑100内设置空气循环系统和水循环制冷系统，借助空气循环系统和水循环制冷系统对变压器进行降温处理，提高降温效果，且利用空气循环系统和水循环制冷系统进行温度调节可实现实时调节，将地坑100中的温度维持在一个相对恒定的温度值，有益于保证变压器本体110的降温效果。
在一些可能的实施例中，请参阅图2及图3，变压器本体110的两个外侧壁上纵向间隔设置有多个水平方向的导热翅片112，空冷管路204设于导热翅片112的一侧；导热翅片112与温差发电机111间隔设置。
具体地，变压器本体110的上方设有连接端头，变压器本体110的下方设有安装支架，变压器本体110的左侧侧壁或者右侧侧壁上设置有温差发电机111，变压器本体110的前侧侧壁和后侧侧壁上均设置有水平方向的导热翅片112，相邻两个导热翅片112间隔设置。变压器本体110设置有温差发电机111的侧壁上不需设置导热翅片112。
空冷管路204自左向右分布，空冷管路204的进口端设于变压器本体110的左侧端，空冷管路204的出口端设于变压器本体110的右侧端，空冷管路204内的空气自左向右流动，并在流动过程中吸收变压器本体110的侧壁上的热量以及导热翅片112上的热量以及吸收地坑100内空气中的热量，通过热交换，使地坑100内的温度以及变压器本体110的温度保持在-25℃～40℃。
可选的，导热翅片112的长度大于空冷管路204的直径。导热翅片112纵向等间距设置，且相邻两个导热翅片112之间的间距大于空冷管路204的直径。
可选的，空冷管路204水平设置，且空冷管路204限位于相邻两个导热翅片112之间。空冷管路204的上方和下方均有导热翅片112，且空冷管路204的侧方为变压器本体110。在工作状态下，空冷管路204与导热翅片112和变压器本体110均存在热交换；且空冷管路204远离导热翅片112和变压器本体110的一侧与地坑100内的空气存在热交换。
可选的，变压器本体110的外侧借助导热翅片112围成出一个水平的流通通道，该流通通道作为空冷管路204的一部分，与空气处理设备202和出风管连通。低温的空气在流通通道内与变压器本体110的侧壁和导热翅片112之间进行热交换，可提高传热效率。
在一些可能的实施例中，请参阅图1及图4，空气循环系统还包括进风缓冲腔203和出风缓冲腔205；其中，进风缓冲腔203位于变压器本体110靠近空气处理设备202的一端，进风缓冲腔203的两端分别连通多个空冷管路204和连接管，连接管连通空气处理设备202；出风缓冲腔205位于变压器本体110靠近出风管的一端，出风缓冲腔205的两端分别连通多个空冷管路204和出风管。
具体地，在空冷管路204的两端分别连通有进风缓冲腔203和出风缓冲腔205，其中进风缓冲腔203位于变压器本体110的左侧，出风缓冲腔205位于变压器本体110的右侧，空气由进风缓冲腔203进入空冷管路204，在空冷管路204中与变压器本体110进行热交换后进入出风缓冲腔205。进风缓冲腔203远离空冷管路204的一侧连通空气处理设备202，即外界的空气进入空气处理设备202后，在空气处理设备202中进行降温处理，随后进入进风缓冲腔203内；出风缓冲腔205与出风管连通。
可选的，进风缓冲腔203和出风缓冲腔205的截面形状均为矩形，在进风缓冲腔203和出风缓冲腔205的对向的侧壁上均设置有两排纵向间隔设置的空冷管路204。两排管路分别位于变压器本体110的前侧和后侧。
在一些可能的实施例中，请参阅图1及图4，进风缓冲腔203与出风缓冲腔205上均设有通风口。
具体地，在进风缓冲腔203的上端和出风缓冲腔205的下端均设有通风口，低温空气进入进风缓冲腔203后一部分进入空冷管路204，并经空冷管路204进入出风缓冲腔205内，另一部分自进风缓冲腔203上的通风口进入地坑100内；空冷管路204中的空气与变压器本体110热交换后进入出风缓冲腔205内，而地坑100内的空气经出风缓冲腔205的通风口进入出风缓冲腔205内，完成对地坑100内空气的更新。
在一些可能的实施例中，请参阅图4，温差发电机111的热端连接变压器本体110的侧壁，温差发电机111的冷端延伸至地坑100外侧的土壤中。
具体地，温差发电机111借助热端和冷端的温度差进行发电，为提高温差发电机111的发电效果，将温差发电机111的热端连接在变压器本体110的外侧壁上，温差发电机111的冷端自地坑100的侧壁伸出，延伸至地坑100外侧的土壤中。
温差发电机111的发电功率不受地坑100内温度变化的影响，但受不同季节的土壤温度影响。在不同的季节中，土壤的温度变化相较于空气的温度变化较小，将温差发电机111的冷端伸入土壤中，可尽可能的保证温差发电机111的效率。
在一些可能的实施例中，请参阅图1及图4，空气处理设备202包括进风腔、换热腔以及风机腔；其中，进风腔内设有空气过滤网2021和位于空气过滤网2021后侧的空气干燥层2022；进风腔的前端设有进风管201，空气处理设备202借助进风管201与外界连通；换热腔位于进风腔的后侧，换热腔内设有换热装置2023；水循环管路301与换热装置2023连接；风机腔位于换热腔的后侧且与连接管连通，风机腔内安装有风机2024。
具体地，空气处理设备202依次设有进风腔、换热腔和风机腔，进风腔与进风管201连接，进风管201贯穿地坑100的端盖伸入到外界环境内，用于将外界空气通入至进风腔内。进风腔内设置的空气过滤网2021和空气干燥层2022用于对外界通入的空气进行初步的处理，首先要通过空气过滤网2021对其进行过滤，然后将过滤后的空气通过干燥层进行干燥吸水，使空气达到干燥的状态；接着，干燥的空气经过换热腔，被水循环管路301中的低温水进行冷却，得到低温的干燥的空气；最后将低温的干燥的空气通过风机腔内的风机2024吹入至进风缓冲腔203内。
可选的，空气过滤网2021为除尘网，可选用不锈钢网。
可选的，空气干燥层2022采用活性炭层。
在一些可能的实施例中，请参阅图1及图4，地坑100的一侧设置设备坑400，设备坑400与地坑100之间设有隔断墙，空气处理设备202设于设备坑400内，连接管贯穿隔断墙延伸至地坑100内。
具体地，为避免空气处理设备202对变压器本体110的运行产生影响，将空气处理设备202设于地坑100外。在地坑100的一侧设置设备坑400，将空气处理设备202设于设备坑400内，避免其对变压器本体110的运行产生影响，且空气处理设备202在工作过程中会有噪音，将其设于地下设备坑400内可以降低其噪音对人们生产生活造成影响，且不会占据地上空间。
可选的，水循环制冷系统上的驱动泵302和电制冷机303也设于设备坑400内。设备的集中设置，便于后期的维护和维修。
在一些可能的实施例中，请参阅图1及图4，水循环制冷系统还包括储水坑300，储水坑300与水循环管路301连通；储水坑300连通有雨水流道102，雨水流道102延伸至地坑100的下方，雨水流道102靠近储水坑300的一端设有雨水过滤装置。
具体地，地坑100的下端地面设有便于渗水的走水砂卵石层，变压器本体110设于走水砂卵石层的上方。在下雨等极端天气下，地坑100内会存在积水，走水砂卵石层便于地坑100排水。在走水砂卵石层的下方设有雨水流道102，积水经走水砂卵石层渗入雨水流道102内，再沿雨水流道102流至储水坑300中，其中雨水流道102与储水坑300的连接处设有雨水过滤装置。
进入储水坑300内的雨水可作为水循环管路301用水。储水坑300内的水经驱动水泵和电制冷机303后进入换热设备中对空气进行冷却。将雨水处理后再作为循环用水，可节省水资源。
可选的，储水坑300内设有杀菌消毒装置，以保证储水坑300内的水质达标。
可选的，储水坑300的侧壁采用防锈钢板。
可选的，储水坑300上设有补水管。
在一些可能的实施例中，请参阅图1及图4，地坑100的上方设有配电柜101，配电柜101内设有用于连通空气处理设备202的第一缓冲腔200和用于连通出风管的第二缓冲腔206，配电柜101的侧壁上设有分别与第一缓冲腔200和第二缓冲腔206连通的透气格栅。
具体地，配电柜101设于地坑100的上方，配电柜101设于地上。在配电柜101的两侧分别设有第一缓冲腔200和第二缓冲腔206，且第一缓冲腔200和第二缓冲腔206均通过配电柜101侧壁上的透气格栅与外侧连通；第一缓冲腔200连接进风管201、第二缓冲腔206连接出风管，以便于保持风速稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，包括：
变压器本体，所述变压器本体设于地坑内，所述变压器本体的外侧壁上设有温差发电机；
空气循环系统，所述空气循环系统包括与外界连通的空气处理设备、多个与所述空气处理设备相连通的空冷管路、以及与所述空冷管路连通的出风管，所述出风管与外界连通；
水循环制冷系统，所述水循环制冷系统包括水循环管路、依次设于水循环管路上的驱动泵和电制冷机，所述水循环管路与所述空气处理设备连接，用于冷却所述空气处理设备中的空气；所述电制冷机与所述温差发电机电性连接。
2.如权利要求1所述的地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，所述变压器本体的两个外侧壁上纵向间隔设置有多个水平方向的导热翅片，所述空冷管路设于所述导热翅片的一侧；所述导热翅片与所述温差发电机间隔设置。
3.如权利要求2所述的地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，所述空冷管路设于相邻两个所述导热翅片之间。
4.如权利要求1所述的地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，所述空气循环系统还包括：
进风缓冲腔，所述进风缓冲腔位于所述变压器本体靠近所述空气处理设备的一端，所述进风缓冲腔的两端分别连通多个所述空冷管路和连接管，所述连接管连通所述空气处理设备；
出风缓冲腔，所述出风缓冲腔位于所述变压器本体靠近所述出风管的一端，所述出风缓冲腔的两端分别连通多个所述空冷管路和所述出风管。
5.如权利要求4所述的地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，所述进风缓冲腔与所述出风缓冲腔上均设有通风口。
6.如权利要求5所述的地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，所述温差发电机的热端连接所述变压器本体的侧壁，所述温差发电机的冷端延伸至地坑外侧的土壤中。
7.如权利要求4所述的地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，所述空气处理设备包括：
进风腔，所述进风腔内设有空气过滤网和位于所述空气过滤网后侧的空气干燥层；所述进风腔的前端设有进风管，所述空气处理设备借助所述进风管与外界连通；
换热腔，所述换热腔位于所述进风腔的后侧，所述换热腔内设有换热装置；所述水循环管路与所述换热装置连接；
风机腔，所述风机腔位于所述换热腔的后侧且与所述连接管连通，所述风机腔内安装有风机。
8.如权利要求4所述的地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，所述地坑的一侧设置设备坑，所述设备坑与所述地坑之间设有隔断墙，所述空气处理设备设于所述设备坑内，所述连接管贯穿所述隔断墙延伸至所述地坑内。
9.如权利要求1所述的地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，所述水循环制冷系统还包括：
储水坑，所述储水坑与所述水循环管路连通；所述储水坑连通有雨水流道，所述雨水流道延伸至所述地坑的下方，所述雨水流道靠近所述储水坑的一端设有雨水过滤装置。
10.如权利要求1所述的地埋式配电变压器的散热结构，其特征在于，所述地坑的上方设有配电柜，所述配电柜内设有用于连通所述空气处理设备的第一缓冲腔和用于连通所述出风管的第二缓冲腔，所述配电柜的侧壁上设有分别与所述第一缓冲腔和所述第二缓冲腔连通的透气格栅。
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| CN115585521A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-01-10 | 苏州惠林节能材料有限公司 | 一种方舱实验室新风系统 |
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