CN117594328A - 一种超高压变压器的低损耗散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高压变压器的低损耗散热装置，包括两侧设有散热片的变压器，变压器的两侧分别安装有由下机架、上机架装配组成的机架框体，下机架中位于散热片的下方安装有散热组件，上机架中安装有驱使散热组件运转的驱动组件。本发明通过变压器油升温产生动力驱动散热组件运转，对散热片形成强制对流将鳍片热量传递到环境中辅助变压器降温，可根据变压器实时负载需求自动调整对流方式，以减少能耗和手动干预需求，气流由出风管的下气室进入上气室后在斜道汇聚加速改变流速，并在排气口处扩张吹出，使空气倍增产生平稳并且连续的气流，气流沿着散热片外突部的弯曲表面流动，带走散热片表面的热量以增加热传导系数、提高散热效率。

Description

一种超高压变压器的低损耗散热装置

技术领域

本发明涉及变压器领域，具体为一种超高压变压器的低损耗散热装置。

背景技术

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，是最常见的电力设备之一，按冷却方式分类有干式变压器、油浸变压器和氟化物变压器，油浸变压器因其成本低、维护方便、容量大、室内室外皆可使用的特点而被广泛用于户外改变交流电压。

变压器在运行时会产生大量的热，现有技术中通常在变压器表面设置若干组散热翅片，用于提高整个变压器自身的散热效果，散热方式较为单一，在变压器夏季高负荷工作时,单一的散热方式无法充分保证整个变压器的稳定安全工作，如此便无法进一步提高变压器自身的散热效果。为提高散热效果，目前会在散热片的一端安装风机，但存在送风不均匀且能耗较大的缺陷。

例如，公开号为CN113643878A的中国专利文件公开了一种具有内导风管结构的高散热型变压器，以解决变压器在使用过程中，内部为高热量区，温度趋于一致，导致内部热空气流动性较差，从而致使内部的高热始终难以散出，难以达到高效散热的目的，常规的物理散热难以满足变压器的高温高热的现状的问题；所述高散热型变压器包括变压器主体，所述变压器主体的上端固定安装有顶封盖，顶封盖为横向的屋脊状结构；所述变压器主体内腔中部竖向固定安装Y状的内支撑架；所述引风架分别倾斜安装在变压器主体的前端和后端中部位置处。本发明中导热连板为“人”字状结构，并且热量经过导热连板扩散，导热连板可与空气相接触进行散热，在有风的环境下散热效果更佳。

上述具有内导风管结构的高散热型变压器通过自然风流驱使送风轮旋转达到输送热流提高散热的目的，但在炎热夏季，高温使空气受热上升，水汽含量较少，这些因素限制了风的产生，使变压器处于高负荷运行状态时，达不到预期的散热效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高压变压器的低损耗散热装置，以解决上述背景技术中提出的现有技术借助自然风力辅助散热片散热的方式在高温无风天气时散热效果不理想的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高压变压器的低损耗散热装置，包括两侧设有散热片的变压器，所述变压器的两侧分别安装有由下机架、上机架装配组成的机架框体，所述下机架中位于所述散热片的下方安装有散热组件，所述上机架中安装有驱使所述散热组件运转的驱动组件；

优选地，所述驱动组件包括传动组件以及用于触发所述传动组件运转的风机、温控开关，所述传动组件包括固定安装于所述变压器侧壁上的隔热座，还包括通过曲轴转动安装于上机架内壁上的风轮，所述隔热座上并排设置有第一气缸、第二气缸，所述第一气缸、第二气缸的活塞分别通过连杆与所述曲轴转动连接，所述风轮的内壁上固定套接有齿圈，所述上机架一侧的内壁通过转轴转动安装有齿轮，所述齿轮与所述齿圈啮合传动，所述转轴与所述散热组件相连接；

优选地，所述散热组件设置于散热片的下方并将气流分散导向相邻所述散热片之间，所述散热组件包括处于散热片下方的布风盒、固定安装于布风盒底部的进风罩以及若干个排布于相邻散热片之间的出风管，所述出风管与所述布风盒之间通过连接管连通，所述布风盒的中央位置处转动安装有主轴，所述主轴的顶部固定安装有第一锥齿轮，主轴的底部延伸至所述进风罩的空腔中，并固定安装有涡轮。

优选地，所述散热片的两侧外壁一体成型有多个等距分布的外突部，所述散热片的左右两侧位于所述外突部位置处固定安装有散热板。

优选地，所述风轮的外壁上固定安装有叶轮，所述风机的出风口与所述叶轮相对应。

优选地，所述下机架的内壁上固定安装有安装板，若干个所述出风管并排固定安装于所述安装板的顶部，所述安装板的底部转动安装有连架杆，所述连架杆的中央位置处固定套接有第二皮带轮，所述第二皮带轮与所述转轴相连接，所述连架杆的两端分别延伸至所述布风盒的顶部并固定安装有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合传动。

优选地，所述转轴位于所述齿轮的一侧固定套接有第一皮带轮，所述第一皮带轮与所述第二皮带轮皮带连接。

优选地，所述出风管的两端分别固定安装有端盖，并通过端盖在出风管内形成并列设置的上气室、下气室，所述上气室中固定安装有导风块，导风块的两侧与上气室的内壁之间形成排气口，上气室的底壁上开设有多个均匀分布的进气孔，以使上气室、下气室连通，其中一个端盖的端部与连接管相连接，下气室通过连接管与所述布风盒的内腔连通。

优选地，所述导风块主体的两侧分别一体成型有第二凸出部、第一突出部，所述第二凸出部、第一突出部配合所述出风管的内壁在上气室中形成两个窄喉，并在所述排气口处扩张，以使气流穿过上气室中进行两次收缩改变流速。

优选地，所述导风块的顶部固定安装有固定块，固定块的左右两侧分别转动安装有橡胶片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过变压器油升温产生动力驱动散热组件运转，对散热片形成强制对流将鳍片热量传递到环境中辅助变压器降温，可根据变压器实时负载需求自动调整对流方式，以减少能耗和手动干预需求，气流由出风管的下气室进入上气室后在斜道汇聚加速改变流速，并在排气口处扩张吹出，使空气倍增产生平稳并且连续的气流，气流沿着散热片外突部的弯曲表面流动，带走散热片表面的热量以增加热传导系数、提高散热效率。

附图说明

图1为本发明的整体立体结构示意图；

图2为本发明的下机架、上机架装配立体结构示意图；

图3为本发明的散热组件与驱动组件装配立体结构示意图；

图4为本发明的驱动组件放大立体结构示意图；

图5为本发明的驱动组件整体立体结构示意图；

图6为本发明的传动组件立体结构示意图；

图7为本发明散热片未安装散热板结构示意图；

图8为本发明的散热板放大立体结构示意图；

图9为本发明的散热组件放大立体结构示意图；

图10为本发明的散热组件局部剖开立体结构示意图；

图11为本发明的出风管整体立体结构示意图；

图12为本发明的出风管拆分立体结构示意图；

图13为本发明的出风管平面结构示意图；

图14为本发明的出风管剖开立体结构示意图。

图中：1、变压器；2、散热片；3、下机架；4、上机架；5、出风管；6、外突部；7、散热板；8、布风盒；9、进风罩；10、安装板；11、连接管；12、隔热座；13、连杆；14、风轮；15、叶轮；16、齿圈；17、第一皮带轮；18、曲轴；19、风机；20、温控开关；21、第一气缸；22、第二气缸；23、齿轮；24、连架杆；25、第二皮带轮；26、主轴；27、第一锥齿轮；28、第二锥齿轮；29、导风块；30、固定块；31、橡胶片；32、端盖；33、第一突出部；34、第二凸出部；35、涡轮。

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。

请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种超高压变压器的低损耗散热装置，包括两侧设有散热片2的变压器1，本申请中，变压器1为油浸变压器，以油作为变压器1主要绝缘手段，并依靠油在散热片2中循环冷却，变压器油在变压器1内部的循环路径是，变压器1内上部的热油从散热片2上面的进油口进入散热片2，在散热片2中逐步散热，随着变压器1油温度降低，变压器油的密度逐步增大，变压器油在散热片2内从上往下慢慢流动，到散热片2下面的回油口，流回变压器1下部，变压器1下部的变压油温度较低，这些低温的变压器油，在绕组和铁芯获得热量，随着温度逐步的升高，密度逐步降低，密度低的变压器油往上移动，从变压器1下部移动到变压器1上部，再进入散热片2进油口，这样实现循环运动，变压器1的两侧分别安装有由下机架3、上机架4装配组成的机架框体，机架框体的周侧均设有透气孔，以方便空气流通，下机架3中位于散热片2的下方安装有散热组件，上机架4中安装有驱使散热组件运转的驱动组件，当变压器1温度升高后，驱动组件驱使散热组件在散热片2的下方运转，以加快空气的流动，将自然对流变成强制对流，使散热器加速冷却速度，从而提高变压器的负载能力。

请参阅图3-图6，驱动组件包括传动组件以及用于触发传动组件运转的风机19、温控开关20，上机架4的内壁上固定安装有架板，风机19通过螺栓固定安装于架板的顶部，温控开关20则固定安装于变压器1的侧壁上，风机19和温控开关20电性连接，温控开关20为现有技术，其工作原理在此不做赘述，于本申请中，它能够根据变压器1作业温度自动调整风机19的开关状态，从而实现节能、省电、环保的目的，传动组件包括固定安装于变压器1侧壁上的隔热座12，还包括通过曲轴18转动安装于上机架4内壁上的风轮14，风轮14的外壁上固定安装有叶轮15，风机19的出风口与叶轮15相对应，这样设置的目的是，当变压器1上升至调定的温度时，温控开关20的开关触点接通启动风机19运转，产生的气流能够带动叶轮15旋转，隔热座12上并排设置有第一气缸21、第二气缸22，气缸内通常为氢气或氦气，第一气缸21的一端置于变压器1中并与变压器油相接触，通过变压器1内升温的变压器油使气缸中的气体发生压缩和膨胀来产生动力，第一气缸21、第二气缸22分别对应于高温吸热(热气缸)和低温放热(冷气缸)过程，其工作工程包括四个阶段，分别是加热、膨胀、冷却和压缩，四个阶段构成一个循环，依次反复动作实现带动风轮14旋转，与现有技术斯特林发动机工作原理相同，变压器油传导的热量加热第一气缸21中的气体，使其膨胀并推动活塞运动产生动力，第一气缸21、第二气缸22的活塞分别通过连杆13与曲轴18转动连接，曲轴18上与第一气缸21、第二气缸22相对应位置处分别设有两个U形的弯曲段，且两个弯曲段之间形成90°夹角，活塞连接的曲轴18带动风轮14转动使气体在第一气缸21、第二气缸22之间温差循环，风轮14的内壁上固定套接有齿圈16，上机架4一侧的内壁通过转轴转动安装有齿轮23，齿轮23与齿圈16内啮合增速传动，转轴与散热组件相连接，第一气缸21、第二气缸22及风轮14通过变压器油升温产生动力驱动散热组件运转，对散热片2形成强制对流将鳍片热量传递到环境中辅助变压器1降温，根据变压器1实时负载需求自动调整对流方式，以减少能耗和手动干预需求。

请参阅图7-图10，散热组件设置于散热片2的下方并将气流分散导向相邻散热片2之间，散热片2的两侧外壁一体成型有多个等距分布的外突部6，这样设置的目的是，气流经过曲率不大的弯曲表面，会偏离原来的流动方向，沿着弯曲的表面流动，以提高散热片2的热传导能力，散热片2的左右两侧位于外突部6位置处固定安装有散热板7，散热板7的设置有利于加大对流面积提高散热效率，散热组件包括处于散热片2下方的布风盒8、固定安装于布风盒8底部的进风罩9以及若干个排布于相邻散热片2之间的出风管5，出风管5与布风盒8之间通过连接管11连通，布风盒8的中央位置处转动安装有主轴26，主轴26的顶部固定安装有第一锥齿轮27，主轴26的底部延伸至进风罩9的空腔中，并固定安装有涡轮35，位于同一侧两个涡轮35的叶片相反，下机架3的内壁上固定安装有安装板10，若干个出风管5并排固定安装于安装板10的顶部，安装板10的底部转动安装有连架杆24，连架杆24的中央位置处固定套接有第二皮带轮25，第二皮带轮25与转轴相连接，转轴位于齿轮23的一侧固定套接有第一皮带轮17，第一皮带轮17与第二皮带轮25皮带连接，连架杆24的两端分别延伸至布风盒8的顶部并固定安装有第二锥齿轮28，第二锥齿轮28与第一锥齿轮27啮合传动，主轴26通过第一皮带轮17与第二皮带轮25皮带传动，驱动第二锥齿轮28、第一锥齿轮27啮合传动，使涡轮35旋转将周围空气吸入并增压，传送至进风罩9上方的布风盒8中，气流通过连接管11分别流入相邻散热片2之间的出风管5中，达到分散气流的目的。

请参阅图11-图14，出风管5的两端分别固定安装有端盖32，并通过端盖32在出风管5内形成并列设置的上气室、下气室，上气室中固定安装有导风块29，导风块29的两侧与上气室的内壁之间形成排气口，排气口的截面呈喇叭状结构，上气室的底壁上开设有多个均匀分布的进气孔，以使上气室、下气室连通，其中一个端盖32的端部与连接管11相连接，下气室通过连接管11与布风盒8的内腔连通，导风块29主体的两侧分别一体成型有第二凸出部34、第一突出部33，第二凸出部34、第一突出部33配合出风管5的内壁在上气室中形成两个窄喉，气流由下气室进入上气室后在斜道汇聚加速改变流速，并在排气口处扩张吹出，使空气倍增产生平稳并且连续的气流，气流运动方向如说明书附图13所示，气流从连接管11进入下气室中后，由进气孔注入上气室中，并在导风块29底部的弧形结构处向两边分散，后经导风块29与出风管5带有弧度的曲面将气体压缩后吹出，实现气流的放大，气流沿着散热片2外突部6的弯曲表面流动，带走散热片2表面的热量以增加热传导系数，导风块29的顶部固定安装有固定块30，固定块30的左右两侧分别转动安装有橡胶片31，因本申请中驱动组件只在变压器1温度过高时才可驱使散热组件运作实现强制对流，在散热组件不运作状态时，橡胶片31覆盖在出风管5排气口的上方，有利于遮蔽排气口，起到防尘、防雨的保护效果，减少散热组件的维护频率。

本申请中通过变压器油升温产生动力驱动散热组件运转，对散热片2形成强制对流将鳍片热量传递到环境中辅助变压器1降温，根据变压器1实时负载需求自动调整对流方式，以减少能耗和手动干预需求，气流通过连接管11进入下气室中，接着由进气孔注入上气室中，并在导风块29底部的弧形结构处向两边分散，后经导风块29与出风管5带有弧度的曲面将气体压缩后吹出，实现气流的放大，气流沿着散热片2外突部6的弯曲表面流动，带走散热片2表面的热量以增加热传导系数，提高散热效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种超高压变压器的低损耗散热装置，其特征在于：包括两侧设有散热片(2)的变压器(1)，所述变压器(1)的两侧分别安装有由下机架(3)、上机架(4)装配组成的机架框体，所述下机架(3)中位于所述散热片(2)的下方安装有散热组件，所述上机架(4)中安装有驱使所述散热组件运转的驱动组件；

所述驱动组件包括传动组件以及用于触发所述传动组件运转的风机(19)、温控开关(20)，所述传动组件包括固定安装于所述变压器(1)侧壁上的隔热座(12)，还包括通过曲轴(18)转动安装于上机架(4)内壁上的风轮(14)，所述隔热座(12)上并排设置有第一气缸(21)、第二气缸(22)，所述第一气缸(21)、第二气缸(22)的活塞分别通过连杆(13)与所述曲轴(18)转动连接，所述风轮(14)的内壁上固定套接有齿圈(16)，所述上机架(4)一侧的内壁通过转轴转动安装有齿轮(23)，所述齿轮(23)与所述齿圈(16)啮合传动，所述转轴与所述散热组件相连接；

所述散热组件设置于散热片(2)的下方并将气流分散导向相邻所述散热片(2)之间，所述散热组件包括处于散热片(2)下方的布风盒(8)、固定安装于布风盒(8)底部的进风罩(9)以及若干个排布于相邻散热片(2)之间的出风管(5)，所述出风管(5)与所述布风盒(8)之间通过连接管(11)连通，所述布风盒(8)的中央位置处转动安装有主轴(26)，所述主轴(26)的顶部固定安装有第一锥齿轮(27)，主轴(26)的底部延伸至所述进风罩(9)的空腔中，并固定安装有涡轮(35)。

2.根据权利要求1所述的一种超高压变压器的低损耗散热装置，其特征在于：所述散热片(2)的两侧外壁一体成型有多个等距分布的外突部(6)，所述散热片(2)的左右两侧位于所述外突部(6)位置处固定安装有散热板(7)。

3.根据权利要求1所述的一种超高压变压器的低损耗散热装置，其特征在于：所述风轮(14)的外壁上固定安装有叶轮(15)，所述风机(19)的出风口与所述叶轮(15)相对应。

4.根据权利要求1所述的一种超高压变压器的低损耗散热装置，其特征在于：所述下机架(3)的内壁上固定安装有安装板(10)，若干个所述出风管(5)并排固定安装于所述安装板(10)的顶部，所述安装板(10)的底部转动安装有连架杆(24)，所述连架杆(24)的中央位置处固定套接有第二皮带轮(25)，所述第二皮带轮(25)与所述转轴相连接，所述连架杆(24)的两端分别延伸至所述布风盒(8)的顶部并固定安装有第二锥齿轮(28)，所述第二锥齿轮(28)与所述第一锥齿轮(27)啮合传动。

5.根据权利要求4所述的一种超高压变压器的低损耗散热装置，其特征在于：所述转轴位于所述齿轮(23)的一侧固定套接有第一皮带轮(17)，所述第一皮带轮(17)与所述第二皮带轮(25)皮带连接。

6.根据权利要求1所述的一种超高压变压器的低损耗散热装置，其特征在于：所述出风管(5)的两端分别固定安装有端盖(32)，并通过端盖(32)在出风管(5)内形成并列设置的上气室、下气室，所述上气室中固定安装有导风块(29)，导风块(29)的两侧与上气室的内壁之间形成排气口，上气室的底壁上开设有多个均匀分布的进气孔，以使上气室、下气室连通，其中一个端盖(32)的端部与连接管(11)相连接，下气室通过连接管(11)与所述布风盒(8)的内腔连通。

7.根据权利要求6所述的一种超高压变压器的低损耗散热装置，其特征在于：所述导风块(29)主体的两侧分别一体成型有第二凸出部(34)、第一突出部(33)，所述第二凸出部(34)、第一突出部(33)配合所述出风管(5)的内壁在上气室中形成两个窄喉，并在所述排气口处扩张，以使气流穿过上气室中进行两次收缩改变流速。

8.根据权利要求6所述的一种超高压变压器的低损耗散热装置，其特征在于：所述导风块(29)的顶部固定安装有固定块(30)，固定块(30)的左右两侧分别转动安装有橡胶片(31)。