CN117690701A - 一种用于户外变压器的散热支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于户外变压器的散热支架，包括支架框体，支架框体上设置有装配部、内框体以及外框体；所述内框体中设置有若干立杆支架，所述外框体上设置有负压发生装置；立杆支架包括设置于不同平面上的前排立杆支架以及后排立杆支架，并在立杆支架上装配有导流板，导流板在变压器一侧为具有康达效应的弧面；所述导流板内具有上下贯穿的空腔，所述空腔的上下部开口与内框体中的冷却介质流道组成并联回路，并通过内框体中的冷却介质流道接入冷却介质循环系统中；所述外框体上的负压发生装置为将外框体侧气流抽离的面出风结构。本发明将自然冷却与强制风冷进行和结合，能大幅提高干式变压器在户外环境下的散热性能。

Description

一种用于户外变压器的散热支架

技术领域

本发明涉及输变电设备的散热结构，具体涉及一种用于户外变压器的散热支架。

背景技术

变压器(Transformer)作为一类输变电设备，可利用电磁感应的原理来使交流电的电压发生变化，以实现电压变换、电流变换、匹配阻抗、隔离以及稳压(在磁饱和变压器中)等功能，近年来，我国电力需求增长迅速，电网的高速建设拉动了输变电设备的市场需求。

现有技术中的变压器通常包括线圈绕组以及铁芯，由于工作中由于铁芯中的涡流缺失或负载电流流经变压器绕组时都会产生热量，这些热量如果控制不当，可能会变压器主体长期处于较高温度，绝缘材料会加速老化，严重时甚至会造成绝缘结构的损坏，会严重影响变压器的寿命、甚至导致变压器的损坏，而被迫停运检修，对电网输出造成重大的损失。因此，为了确保变压器的正常运行和安全性，需要采取有效的散热措施，且随着变压器容量的增加，其散热要求也越高。

目前，市面上的变压器通常有干式变压器和油浸式变压器两种，其中，干式变压器由于不需要油作为绝缘材料，在应用中具有优异的机械强度、安全性能、灵活性和耐久性，绝缘性能优越，能够承受高电压、大电流等恶劣环境，且干式变压器通常配备有自动控制系统，能够实现远程监控和自动调节等功能，提高了运行效率和可靠性，是现代化电力系统中的理想选择。现有技术中的干式变压器主要采用自然冷却(AN)以及强制风冷(AF)方式进行散热，其中，自然冷却方式冷却散热效率相对较低，而强制风冷方式对散热结构的要求较高，在现有变压器负载逐渐提高的基础上，原有的简易散热结构也依然存在散热效率相对较低的问题；而在大负载或者外部高温环境下，干式变压器内部的热量容易积累，导致变压器温度升高，影响其正常工作性能，使其可能会处于非经济运行状态，且由于干式变压器没有油箱，绕组直接暴露在空气中，防潮性能差，当空气湿度过高时，绕组容易吸水受潮，导致变压器性能下降甚至发生故障。

基于上述原因，针对干式变压器的上述缺陷，应采取相应的措施加以改进和完善，以确保其正常运行和延长使用寿命。有在变压器内部加装风扇的优化结构设计方式来提高其散热和防潮性能的，但这种方式对变压器的结构协调设计要求较高，否则容易改变变压器原本稳定的绕组结构，导致其结构复杂度提升，导致其维护、检修难度提升，并有可能影响其使用性能；而外置的散热结构不会直接影响变压器的正常使用性能，且易于通过采用模块化设计来提高对不同变压器的适配性，并使其更易于维护和检修，具有更优的应用价值。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种用于户外变压器的散热支架，以解决上述技术背景中的缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种用于户外变压器的散热支架，包括与户外变压器相匹配的支架框体，所述支架框体设置于变压器的侧旁，并在其上设置有用于与变压器或者变压器支架进行装配连接的装配部；以对应变压器的一侧为内侧面，所述支架框体在内侧面上设置有内框体，在外侧面上设置有外框体；所述内框体中设置有若干立杆支架，所述外框体上设置有负压发生装置；

所述立杆支架包括前排立杆支架以及后排立杆支架，前排立杆支架与后排立杆支架交错设置，且前排立杆支架设置于靠变压器侧的同一平面上，后排立杆支架设置于前排立杆支架设置平面之后的另一平面上；

所述立杆支架上装配有与立杆支架长度相匹配的长条形的导流板：

所述导流板的横截面在对应变压器的一侧为具有康达效应的弧面，设置于前排支架上的导流板通过所述弧面将内侧面的正面气流从两侧导向设置于后排支架上的导流板表面，并通过导流板导向支架框体的外侧面；

所述导流板内具有上下贯穿的空腔，所述空腔的上下部开口与内框体中的冷却介质流道组成并联回路，并通过内框体中的冷却介质流道接入冷却介质循环系统中；所述冷却介质为流体冷却介质；

所述外框体上的负压发生装置为将外框体侧气流抽离的面出风结构。

进一步的，所述支架框体在变压器的一侧侧面或者位置相对的两侧侧面上进行相对设置。

进一步的，所述装配部包括固定架，所述固定架上设置有与变压器或者变压器支架上对应位置相匹配的连接件，所述连接件为螺纹紧固件、插接连接件、销连接件中的一种或者组合。

进一步的，所述内框体中设置的立杆支架在内框体的正投影平面上等间距间隔设置；内框体内装配的所有导流板在内框体的正投影面上的覆盖面积之和为该内框体的正投影平面面积的1.1～1.3倍。

进一步的，所述前排立杆支架与所述后排立杆支架的设置平面之间的间距为导流板宽度的0.5～0.8倍。

进一步的，所述立杆支架的横截面为U型，且U型截面的外凸部朝外，并在外凸部的面上通过固定扣与螺纹紧固件的组合来对所述导流板进行位置装配固定。

进一步的，所述导流板整体由铝材质或者铜材质成型制成。

进一步的，所述导流板的主体为以冷拔或冷轧方式成型的薄壁管体，而所述具有康达效应的弧面一体成型于所述薄壁管体的外管面上或者在薄壁管体成型时直接成型于薄壁管体上。

进一步的，所述外框体上设置有多个呈阵列设置的负压风扇，外框体上通过所述负压风扇的组合组成面出风结构。

有益效果：本发明的用于户外变压器的散热支架可设置于干式变压器外侧，能在使用过程中对变压器的外侧面提供支撑和物理防护外，并通过流体冷却介质的高效热交换效应与强制风冷进行结合，来将变压器运行过程中产生的热量从变压器中导出，以防止过热导致的设备故障或损坏。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的装配结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的热空气流动示意图。

其中：1、外框体；2、负压风扇；3、缓冲空腔；4、后排导流板组件；5、前排导流板组件；6、固定架；7、连通孔；8、冷却介质流道；9、内框体；10、变压器支架；11、变压器绕组；12、薄壁管体；13、流体冷却介质；14、立杆支架；15、连接衬块；16、装配螺栓。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。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。

需要注意的是，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，“多个”的含义是两个或两个以上，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1～图2的一种用于户外变压器的散热支架的较佳实施例，该实施例的散热支架用于在传统的干式变压器上作为散热辅助结构来进行附加装配，以提高干式变压器的散热性能，尤其适合于在户外高温地区或者高负载变压器上进行使用。

在本实施例中，该散热支架整体由具有较佳热传导性能的金属材料成型制成，如铜、铝或者两者对应的合金材料成型制成。散热支架的主体为支架框体，该支架框体包括独立成型的外框体1以及内框体9，其内框体9设置于变压器的变压器绕组11侧旁，而外框体1设置于内框体9的背侧，外框体1与内框体9在不同的实施例中可以在成型时直接成型为一体，以保证装置的整体性和结构稳定性；也可以设置为可拆分结构以通过对外框体1进行分拆来方便进行结构清理、日常维护、检修以及运输和存储作业。

内框体9在框体的上下缘分别设置有固定架6，该固定架上设置有与变压器支架10上对应位置相匹配的连接件，该连接件在不同的实施例中可以为螺纹紧固件、插接连接件、销连接件中的一种或者组合，可以根据实际的应用情况进行选择，而在本实施例中，其采用的连接件为插接件与螺纹顶杆的组合。散热支架在变压器上进行装配时，先从变压器支架10的预留插接口位置一侧侧向插装，并在插装到位后通过螺纹顶杆顶紧来完成固定。

在不同的实施例中，对于具有不同散热需求的变压器，可以考虑在变压器的一侧侧面或者位置相对的两侧侧面上利用本实施例的散热支架进行上述装配动作来完成装配设置。

内侧成型有多个后排导流板组件4以及多个前排导流板组件5，多个后排导流板组件4与多个前排导流板组件5分别设置于两个不同的竖直平面上，前排导流板组件5对应设置的竖直平面位于靠变压器绕组11的一侧，而后排导流板组件4对应设置的竖直平面位于靠外框体1的一侧；且上述两个竖直平面平行设置。

如图1、图2所示，后排导流板组件4与前排导流板组件5的结构样式一致，均包括作为支撑结构的立杆支架14，该立杆支架14的横截面为U型，且U型截面的外凸部朝外，同时在立杆支架14对应U型截面的底面成型有若干沿立杆支架14长度方向设置的螺纹装配孔。立杆支架14用于对导流板进行固定，对应的，该导流板为与立杆支架长度相匹配的长条形结构，导流板包括作为结构主体的薄壁管体12以及连接衬块15，该薄壁管体12同样为热性能优越的金属材料以冷拔或冷轧方式成型制成，薄壁管体12的正面为具有康达效应的弧面，该弧面的正面朝向变压器绕组11，而薄壁管体12的背侧成型有一个凹槽，并在该凹槽中预成型有与该凹槽尺寸相匹配的连接衬块15，该连接衬块15的背侧成型有与立杆支架14上螺纹装配孔相匹配的螺纹孔位，以能通过装配螺栓16来将导流板以如图所示样式在立杆支架14上进行连接装配。

在本实施例中，导流板的薄壁管体12的宽度以前排导流板组件5、后排导流板组4上装配的所有导流板在内框体的正投影面上的覆盖面积之和为该内框体的正投影平面面积的1.2倍，即对应前排导流板组件5与后排导流板组4上导流板在外缘具有一定的叠合区域，该叠合区域的面积之和为正投影平面面积的1/5；另外，对于设置于不同平面的后排导流板组件4以及前排导流板组件5，其上设置的立杆支架对应的设置平面之间的间距为导流板中薄壁管体12对应宽度的0.6倍。

薄壁管体12的管腔为流道结构，该流道结构的两端分别通过连通孔7连接成型于内框体9中的冷却介质流道8，而内框体9在冷却介质流道8的对角线位置分别设置有进液口以及出液口，并通过进液口以及出液口连接冷却介质循环系统，而该冷却介质循环系统中采用的冷却介质为水。

而在外框体1的框体空间内成型有若干呈点阵设置的装配部，该装配部中装配有负压风扇2，以使得整个外框体1区域形成一个面出风结构。

在本实施例中，其对应的结构兼具液冷和风冷的优势，且液冷和风冷的优点被完全发挥，并相辅相成。对应的变压器绕组11在工作过程中的发热分别通过液冷和风冷方式进行导出：

其对应的风冷过程为具有较佳散热性能的强制风冷，当对应的负压风扇2工作时，对应的变压器绕组11的发热以热辐射形式按照如图2所示样式的箭头方向流动，依次经过前排导流板组件5以及后排导流板组件6中薄壁管体12的弧面，然后在缓冲空腔3区域稳流后经过负压风扇2排向外侧。而当热空气流经过前排导流板组件5以及后排导流板组件6时，由于薄壁管体12中作为冷却介质的水的循环作用，也能以液冷方式带出大部分由变压器产生的热量。这种组合导热方式在排热阶段同时具有风冷以及液冷的效果，使变压器产生的热量被快速外排，其散热效果的提升更为直接和明显，能确保变压器正常运行。

另外，由于本实施例中，导流板中薄壁管体12康达效应弧面、薄壁管体12的宽度尺寸设置以及后排导流板组件4与前排导流板组件5的间距设置的技术组合，会使得负压风扇2在开启的情况下，在缓冲空腔3形成热空气流的单向流，能有效防止热空气在该缓冲空腔3形成涡流而避免了热量在该区域内的滞留，能进一步提高设备对变压器的散热效果和散热效率。

而负压风扇2的面负压产生效果，能在缓冲空腔3位置产生持续负压，能在散热支架对应缓冲空腔3的外轮廓区域被内框体9封闭的情况下，在变压器绕组11内侧产生负压，以从变压器内部产生流动的空气流，以将冷风吹入变压器内部来对干式变压器的内部区域进行降温和换热，并将换热后的空气以上述方式经由散热支架带出，以提高干式变压器的内部区域降温效果。

另外，在本实施例中，负压风扇2的开启数量和风压(对应负压风扇功率)的大小以及内框体9的冷却介质循环系统的介质流动速率可更方便地通过电子监测系统进行控制，以通过监测变压器绕组11的温度来反馈控制上述两个变量，从而适应不同的散热需要。

除了散热效果外，本实施例的变压器散热支架还前排导流板组件5以及后排导流板组件6位置具有足够的强度和稳定性，能通过双层支撑结构承受可能发生的外部冲击损伤、设备运行过程中的振动冲击，能进一步确保变压器支架10的结构稳定性，进而保证变压器的安全性和可靠性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于户外变压器的散热支架，其特征在于，包括与户外变压器相匹配的支架框体，所述支架框体设置于变压器的侧旁，并在其上设置有用于与变压器或者变压器支架进行装配连接的装配部；以对应变压器的一侧为内侧面，所述支架框体在内侧面上设置有内框体，在外侧面上设置有外框体；所述内框体中设置有若干立杆支架，所述外框体上设置有负压发生装置；

所述立杆支架包括前排立杆支架以及后排立杆支架，前排立杆支架与后排立杆支架交错设置，且前排立杆支架设置于靠变压器侧的同一平面上，后排立杆支架设置于前排立杆支架设置平面之后的另一平面上；

所述立杆支架上装配有与立杆支架长度相匹配的长条形的导流板：

所述导流板的横截面在对应变压器的一侧为具有康达效应的弧面，设置于前排支架上的导流板通过所述弧面将内侧面的正面气流从两侧导向设置于后排支架上的导流板表面，并通过导流板导向支架框体的外侧面；

所述导流板内具有上下贯穿的空腔，所述空腔的上下部开口与内框体中的冷却介质流道组成并联回路，并通过内框体中的冷却介质流道接入冷却介质循环系统中；所述冷却介质为流体冷却介质；

所述外框体上的负压发生装置为将外框体侧气流抽离的面出风结构。

2.根据权利要求1所述的用于户外变压器的散热支架，其特征在于，所述支架框体在变压器的一侧侧面或者位置相对的两侧侧面上进行相对设置。

3.根据权利要求1所述的用于户外变压器的散热支架，其特征在于，所述装配部包括固定架，所述固定架上设置有与变压器或者变压器支架上对应位置相匹配的连接件，所述连接件为螺纹紧固件、插接连接件、销连接件中的一种或者组合。

4.根据权利要求1所述的用于户外变压器的散热支架，其特征在于，所述内框体中设置的立杆支架在内框体的正投影平面上等间距间隔设置；内框体内装配的所有导流板在内框体的正投影面上的覆盖面积之和为该内框体的正投影平面面积的1.1～1.3倍。

5.根据权利要求1所述的用于户外变压器的散热支架，其特征在于，所述前排立杆支架与所述后排立杆支架的设置平面之间的间距为导流板宽度的0.5～0.8倍。

6.根据权利要求1所述的用于户外变压器的散热支架，其特征在于，所述立杆支架的横截面为U型，且U型截面的外凸部朝外，并在外凸部的面上通过固定扣与螺纹紧固件的组合来对所述导流板进行位置装配固定。

7.根据权利要求1所述的用于户外变压器的散热支架，其特征在于，所述导流板整体由铝材质或者铜材质成型制成。

8.根据权利要求1所述的用于户外变压器的散热支架，其特征在于，所述导流板的主体为以冷拔或冷轧方式成型的薄壁管体，而所述具有康达效应的弧面一体成型于所述薄壁管体的外管面上或者在薄壁管体成型时直接成型于薄壁管体上。

9.根据权利要求1所述的用于户外变压器的散热支架，其特征在于，所述外框体上设置有多个呈阵列设置的负压风扇，外框体上通过所述负压风扇的组合组成面出风结构。