CN1812014A

CN1812014A - 一种带油箱的套筒式蒸发冷却变压器

Info

Publication number: CN1812014A
Application number: CN 200610011371
Authority: CN
Inventors: 张国强; 郭卉; 顾国彪
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2006-08-02

Abstract

一种带油箱的套筒式蒸发冷却变压器，包括铁心[10]、线圈[20]、油箱[30]、套筒[40]、进气管[60]、冷凝器[70]、回液管[80]、上导管[90]、下导管[100]、绝缘气体[110]、油箱底部的冷却介质[120]、泵[130]和铁心冷却通道[140]。其特征在于线圈[20]置于加入冷却介质[50]的套筒[40]内，套筒[40]上部可以有盖或无盖，或在上盖上开设通孔。油箱[30]上部与进气管[60]下部相连，进气管[60]上部与冷凝器[70]相连，冷凝器[70]底部(或侧面)与回液管[80]上部相连，回液管[80]下部与套筒[40]底部相连，滴落在油箱底部的冷却介质[120]通过泵[130]与回液管[80]内的冷却介质[50]相连通。油箱[30]内充满绝缘气体[110]。绝缘气体[110]可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。

Description

一种带油箱的套筒式蒸发冷却变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器，特别涉及带金属油箱的套筒式蒸发冷却变压器。

背景技术

目前，绝大部分变压器所采用的冷却方式是空冷、水冷、油冷等。随着容量的不断增大，上述冷却方式的弊病越来越明显，蒸发冷却技术(也可称为相变降温技术、沸腾换热技术等)是对上述冷却方式的重大改进，能使变压器的运行温度大大降低，经济性和安全性得到显著提高。

中请号为99237863.x的实用新型专利提出的蒸发冷却电力变压器和申请号为98200236.x的实用新型专利提出的新型蒸发冷却变压器均采用氟的化合物作为冷却介质，将冷却介质代替变压器油放置在油箱中，变压器的铁心和线圈均置于蒸发冷却介质中，由冷却介质吸收变压器的热量发生汽化，产生相变吸热，经冷凝器冷却再液化，如此反复循环，且该冷却介质具有消防性，克服了油浸式变压器、干式变压器和气体绝缘变压器的不足，冷却效果好，可靠性高。但是，由于氟氯烃类化合物的使用受到了限制，这类变压器只能改用符合环保要求的蒸发冷却介质，同时由于符合环保要求的蒸发冷却介质价格昂贵，使得蒸发冷却变压器的价格也变得非常昂贵。因此，虽然蒸发冷却变压器能够有效地克服油浸式变压器、干式变压器和气体绝缘变压器的缺点，但因蒸发冷却介质必须更换为满足环保要求的、昂贵的新型介质，其经济性不再乐观。

申请号为200510086703.1的发明专利提出的套筒式蒸发冷却变压器将蒸发冷却介质分别放置在体积较小的套筒内，大大节省了昂贵的蒸发冷却介质的用量，提高了蒸发冷却变压器的经济性。但是，套筒式蒸发冷却变压器对各套筒自身的密封性、进气管和套筒之间的密封性以及回液管和套筒之间的密封性要求都很高，这在某种程度上增加了工艺上的难度。

日本明电舍公司在1995年提出了一种SF6气体绝缘、氟碳化合物冷却的电力变压器，即用氟碳化合物代替变压器油充当变压器线圈的冷却介质和绝缘介质，SF6气体作为线圈与油箱之间的绝缘介质。具体结构为：将变压器各个线圈套在一个或几个套筒内，在套筒内放入氟碳化合物作为冷却介质，套筒外设置油箱，油箱内充入绝缘和冷却用的气体，套筒上部设有压力均衡器以控制套筒内部压力，使冷却介质始终处于液态，液态的氟碳化合物介质在泵的驱动下在变压器线圈冷却通道内循环带走线圈工作时产生的热量，并通过热交换器(或称冷却器、散热器等)将热量传递给外部空间。变压器发热较少的铁心采用在油箱内充入气体来冷却，或通过在铁心上内置冷却通道使得冷却介质能够循环流动而冷却。由于仅将线圈置于套筒内，而非将线圈和铁心都置于套筒内，因此可以达到减少昂贵的氟碳化合物介质用量的目的，从而提高了这类变压器的经济性。但是这类变压器采用的冷却方式为液冷，其冷却效果不如蒸发冷却，并且需要在介质的流通管道内设置均压器和泵，结构比较复杂。

发明内容

为克服现有的套筒式蒸发冷却变压器在密封性方面的缺陷，本发明提出了两种形式的带金属油箱的套筒式蒸发冷却变压器：

一种为密闭套筒式蒸发冷却变压器，即在套筒式蒸发冷却变压器的器身外增设金属油箱，油箱内充入绝缘气体，该气体可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物(下文简称SF6类气体)。对于容量较大的变压器，还可在铁心内部设置冷却通道。冷却通道内流通与套筒内相同的冷却介质，该冷却介质可以是单一的蒸发冷却介质，或者是两种或两种以上的蒸发冷却介质的混合介质，也可以是一种或一种以上的蒸发冷却介质和其他液体介质的混合介质。

另一种为非密闭套筒式蒸发冷却变压器，即将套筒式蒸发冷却变压器的套筒上盖取消或设置不密封的开孔上盖，并在整个变压器器身外增设金属油箱(以下简称油箱)，油箱内充入绝缘气体，该气体可以是SF6类气体。对于容量较大的变压器，还可在铁心内部设置冷却通道。冷却通道内流通与套筒内相同的冷却介质，该冷却介质可以是单的蒸发冷却介质，或者是两种或两种以上的蒸发冷却介质的混合介质，也可以是一种或一种以上的蒸发冷却介质和其他液体介质的混合介质。

本发明两种方案套筒内采用的介质均包括蒸发冷却介质，在变压器工作时处于气液两相状态，因此其冷却方式为蒸发冷却冷却，这种冷却方式充分利用了相变吸热的原理，其冷却效果要优于日本明电舍公司所采用的液冷方式，并且这两种方案均不需要设置均压器和泵，结构也较后者简单。

对于本发明中带金属油箱的密闭套筒式蒸发冷却变压器而言，由于在蒸发冷却变压器的器身外设置了油箱，且在油箱内充入了SF6类气体，这样就将原套筒式蒸发冷却变压器的套筒外部的外绝缘问题转化为油箱内部的内绝缘问题，简化了绝缘结构，便于制造和运行维护，且使得变压器线圈、引线和有载调压开关等的布置也较为简单，即使在套筒密封处出现泄漏后，可用泵将泄漏到油箱底部的冷却介质输送回蒸发冷却循环系统中，因此降低了对套筒密封性的要求，还可根据容量大小在铁心内部设置冷却通道，加强了对铁心的冷却。

对于本发明中带金属油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器而言，除具有本发明中带金属油箱的密闭套筒式蒸发冷却变压器的优点外，还可以取消套筒的上盖，因此避免了对套筒上盖以及进气管与套筒之间的密封问题，降低了工艺的难度。

本发明由铁心、线圈、套筒、油箱以及蒸发冷却系统组成。

本发明的蒸发冷却系统由套筒、蒸发冷却介质、进气管、回液管以及冷凝器等组成。

本发明的套筒材料可以是不锈钢、金属、环氧、酚醛、尼龙、木材(包括层压木制品)、塑料、橡胶、陶瓷、纸(包括层压纸制品)、玻璃(包括石英玻璃)、玻璃钢等。

与套筒式蒸发冷却变压器一样，本发明的变压器每相的若干个线圈可以分别套在各自的套筒里，每相的若干个线圈也可以共同套在同一个套筒里，还可以将变压器所有线圈全部套在同一个套筒里。

本发明的蒸发冷却介质包括以下三个系列：

1)Vertrel^系列，包括：XF(HFC 43-10mee)、XM(HFC 43-10/甲醇)、XE(HFC43-10/乙醇)、XP(HFC 43-10/IPA)、MCA(HFC 43-10/t-DCE)、MCA+(HFC 43-10/t-DCE/环戊烷)、SMT(HFC 43-10/t-DCE/甲醇)、XMS(HFC 43-10/t-DCE/环戊烷/甲醇)、XMS+(HFC 43-10/t-DCE/环戊烷/甲醇)、X-DA(HFC 43-10/表面活性剂/抗静电剂)、X-B3(HFC 43-10/乙二醇丁醚)、Xsi(HFC 43-10/OS-10)、XH、X-P10等。

2)ASAHIKLIN系列，包括：AE-3000，AE-3100E，AK225等。

3)全氟叔胺系列，包括：全氟三乙胺(简称FY-131)、全氟三内胺、全氟三丁胺(简称FY-111)、全氟三戊胺(简称FY-121)、全氟环醚(简称FY-04)，以及美国3M公司的以下牌号的注册产品：FC-40、FC-43、FC-70、FC-71、FC-72、FC-722、FC-75、FC-77、FC-84、FC-87、FC-104、FC-3283、FC-5312、H-27、H-125、H-100、H-400、H-190、HFE-7100、PF-5060、PF-5080、FX-3250等。

以上三个系列的蒸发冷却介质均具有无色、无味、无毒(或低毒)、不燃烧等特点。

本发明与蒸发冷却介质混合的其他液体可以是变压器油、超高压变压器油、电容器油、电缆油、桐油、亚麻仁油、蓖麻油、烷基苯(AB)、烷基萘、异丙基联苯(即IPB或Wemcol)、二芳基乙烷(PXE)、偏苯三羧酸三2-乙基己酯(简称TOTM)、磷酸酯类绝缘油[(RO)3P＝0]、α液(阿尔法矽液)、聚α烯、Midel7131以及硅油等。

混合介质的用量原则是：蒸发冷却介质用量为全部介质体积的0.5~100％，相应的，其他液体的用量为全部介质体积的99.5~0％。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

图1-图5是本发明带油箱的密闭套筒式蒸发冷却变压器的五种具体实施方式的结构示意图。

图1是一种带油箱的密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且变压器的每个线圈放置于同一个套筒之内。

图2是一种带油箱的密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且变压器的每个线圈放置于各自的套筒之内。

图3是一种带油箱的密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且变压器的所有线圈放置于同一个套筒之内。

图4是又一种带油箱的密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且变压器的所有线圈放置于同一个套筒之内。

图5是一种带油箱的密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且在变压器铁心中设置冷却通道，且变压器的每个线圈放置于同一个套筒之内。

图6-图10是本发明带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器的五种具体实施方式的结构示意图。

图6是一种带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且变压器的每个线圈放置于同一个套筒之内。

图7是一种带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且变压器的每个线圈放置于各自的套筒之内。

图8是一种带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且变压器的所有线圈放置于同一个套筒之内。

图9是又一种带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且变压器的所有线圈放置于同一个套筒之内。

图10是一种带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却单相变压器结构示意图，且变压器铁心上设置了冷却通道，变压器的每个线圈放置于同一个套筒。

图1-图10中：10铁心、20线圈、30油箱、40套筒、50冷却介质、60进气管、70冷凝器、80回液管、90上导管、100下导管、110绝缘气体、120油箱底部的冷却介质、130泵、140铁心冷却通道。

图11是图1-图5中的套筒40结构图，图中：41内壁、42外壁、43盖、44底、45排气管连接孔、46回液管连接孔。

图12是图6-图10中的套筒40结构图，图中：41内壁、42外壁、44底、46回液管与套筒之间连通孔。

图13为图4中套筒40的俯视图。

具体实施方式

本发明蒸发冷却变压器由铁心10、线圈20、油箱30、套筒40、进气管60、冷凝器70、回液管80、上导管90、下导管100、绝缘气体110、泵130和铁心冷却通道140组成。

本发明带油箱的密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之一如图1所示，该变压器为单相变压器，变压器的每相上的线圈20放置于同一个套筒40里，套筒40内加入冷却介质50，冷却介质50可以是蒸发冷却介质，也可以是蒸发冷却介质和其他液体的混合介质，套筒40上部与上导管90下部相连，上导管90上部与进气管60下部相连，进气管60上部与冷凝器70相连，冷凝器70底部(或侧面)与回液管80相连，回液管80与下导管100下部相连，下导管100上部与套筒40底部相连，油箱30内充满绝缘与冷却气体110。绝缘与冷却气体110可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。油箱30底部与泵130一侧连接，泵130另一侧与回液管80连接，滴落在油箱30底部的冷却介质120可通过泵130输送回回液管80内，但是，当回液管80的液面高度低于油箱30底部液面的高度时，则原则上可不安装泵130。

本发明带油箱的密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之二如图2所示，该变压器为单相变压器，变压器的每相上的每个线圈20都分别放置于各自的套筒40里，套筒40内加入冷却介质50，冷却介质50可以是蒸发冷却介质，也可以是蒸发冷却介质和其他液体的混合介质，套筒40上部与上导管90下部相连，上导管90上部与进气管60下部相连，进气管60上部与冷凝器70相连，冷凝器70底部(或侧面)与回液管80相连，回液管80与下导管100下部相连，下导管100上部与套筒40底部相连，油箱30内充满绝缘与冷却气体110。绝缘与冷却气体110可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。油箱30底部与泵130一侧连接，泵130另一侧与回液管80连接，滴落在油箱30底部的冷却介质120可通过泵130输送回回液管80内，但是，当回液管80的液面高度低于油箱30底部液面的高度时，则原则上可不安装泵130。

本发明带油箱的密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之三如图3所示，该变压器为单相变压器，变压器的所有线圈20放置于同一个套筒40里，套筒40内加入冷却介质50，冷却介质50可以是蒸发冷却介质，也可以是蒸发冷却介质和其他液体的混合介质，套筒40上部与上导管90下部相连，上导管90上部与进气管60下部相连，进气管60上部与冷凝器70相连，冷凝器70底部(或侧面)与回液管80相连，回液管80与下导管100下部相连，下导管100上部与套筒40底部相连，油箱30内充满绝缘与冷却气体110。绝缘与冷却气体110可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。油箱30底部与泵130一侧连接，泵130另一侧与回液管80连接，滴落在油箱30底部的冷却介质120可通过泵130输送回回液管80内，但是，当回液管80的液面高度低于油箱30底部液面的高度时，则原则上可不安装泵130。

本发明带油箱的密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之四如图4所示，该变压器为单相变压器，变压器的所有线圈20放置于同一个套筒40里，套筒40内加入冷却介质50，冷却介质50可以是蒸发冷却介质，也可以是蒸发冷却介质和其他液体的混合介质，套筒40上部与上导管90下部相连，上导管90上部与进气管60下部相连，进气管60上部与冷凝器70相连，冷凝器70底部(或侧面)与回液管80右侧相连，回液管80与下导管100下部相连，下导管100上部与套筒40底部相连，油箱30内充满绝缘与冷却气体110。绝缘与冷却气体110可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。油箱30底部与泵130一侧连接，泵130另一侧与回液管80连接，滴落在油箱30底部的冷却介质120可通过泵130输送回回液管80内，但是，当回液管80的高度低于油箱30底部的高度时，则原则上可不安装泵130。

本发明带油箱的密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之五如图5所示，该实施方式与图1相似，不同之处为在铁心10中设置了冷却通道140，冷却通道140上部通过管道与进气管60相连，冷却通道140下部通过管道与回液管100相连，冷却通道140内流通与套筒40内相同的冷却介质50。该实施方式也同样适用于图2~图4所示的具体

实施方式中。

本发明中带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之一如图6所示，该变压器为单相变压器，变压器的每相上的所有线圈20放置于同一个套筒40里，套筒40内加入冷却介质50，冷却介质50可以是蒸发冷却介质，也可以是蒸发冷却介质和其他液体的混合介质，套筒40上部无盖，套筒40内的冷却介质50直接与油箱30内充入的绝缘气体110接触，油箱30上部与进气管60下部相连，进气管60上部与冷凝器70相连，冷凝器70底部(或侧面)与回液管80上部相连，回液管80下部与套筒40底部相连，滴落在油箱30底部的冷却介质120通过泵130与回液管80内的冷却介质50相连通。油箱内充满绝缘气体110。绝缘气体110可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。油箱30底部与泵130一侧连接，泵130另一侧与回液管80连接，滴落在油箱30底部的冷却介质120可通过泵130输送回回液管80内，但是，当回液管80的液面高度低于油箱30底部液面的高度时，则原则上可不安装泵130。

本发明中带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之二如图7所示，该变压器为单相变压器，变压器的每相上的每个线圈20都分别放置于各自的套筒40里，套筒40内加入冷却介质50，冷却介质50可以是蒸发冷却介质，也可以是蒸发冷却介质和其他液体的混合介质，套筒40上部无盖，套筒40内的冷却介质50直接与油箱30内充入的绝缘气体110接触，油箱30上部与进气管60下部相连，进气管60上部与冷凝器70相连，冷凝器70底部侧面与回液管80上部相连，回液管80下部与套筒40底部相连，滴落在油箱30底部的冷却介质120通过泵130与回液管80内的冷却介质50相连通。油箱内充满绝缘气体110。绝缘气体110可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。油箱30底部与泵130一侧连接，泵130另一侧与回液管80连接，滴落在油箱30底部的冷却介质120可通过泵130输送回回液管80内，但是，当回液管80的液面高度低于油箱30底部液面的高度时，则原则上可不安装泵130。

本发明中带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之三如图8所示，该变压器为单相变压器，变压器的所有线圈20放置于同一个套筒40里，套筒40内加入冷却介质50，冷却介质50可以是蒸发冷却介质，也可以是蒸发冷却介质和其他液体的混合介质，套筒40上部无盖，套筒40内的冷却介质50直接与油箱30内充入的绝缘气体110接触，油箱30上部与进气管60下部相连，进气管60上部与冷凝器70相连，冷凝器70底部侧面与回液管80上部相连，回液管80下部与套筒40底部相连，滴落在油箱30底部的冷却介质120通过泵130与回液管80内的冷却介质50相连通。油箱内充满绝缘气体110。绝缘气体110可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。油箱30底部与泵130一侧连接，泵130另一侧与回液管80连接，滴落在油箱30底部的冷却介质120可通过泵130输送回回液管80内，但是，当回液管80的液面高度低于油箱30底部液面的高度时，则原则上可不安装泵130。

本发明中带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之四如图9所示，该变压器为单相变压器，变压器的所有线圈20放置于同一个套筒40里，套筒40内加入冷却介质50，冷却介质50可以是蒸发冷却介质，也可以是蒸发冷却介质和其他液体的混合介质，套筒40上部无盖，套筒40内的冷却介质50直接与油箱30内充入的绝缘气体110接触，油箱30上部与进气管60下部相连，进气管60上部与冷凝器70相连，冷凝器70底部侧面与回液管80上部相连，回液管80下部与套筒40底部相连，滴落在油箱30底部的冷却介质120通过泵130与回液管80内的冷却介质50相连通。油箱内充满绝缘气体110。绝缘气体110可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。油箱30底部与泵130一侧连接，泵130另一侧与回液管80连接，滴落在油箱30底部的冷却介质120可通过泵130输送回回液管80内，但是，当回液管80的液面高度低于油箱30底部液面的高度时，则原则上可不安装泵130。

本发明中带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器具体实施方式之五如图10所示，该实施方式与图6相似，不同之处为在铁心10中设置了冷却通道140，冷却通道140内流通与套筒40内相同的冷却介质50。铁心冷却通道140与套筒40相连通。该实施方式也同样适用于图7~图9中。

此外，本发明中带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器还可设置不密封的开孔上盖，即在上盖上开设一个或多个通孔，通孔形状任意。其原理与不设上盖的带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器相同。

以上具体实施方式也适合于三相变压器。

以上具体实施方式所涉及的线圈20可以是高压、中压、低压、调压、平衡线圈等。

以上具体实施方式即适合于壳式变压器也适合于心式变压器。

以上具体实施方式即适合于有载调压变压器也适合于无载调压变压器。

图11所示为图1-图5中的套筒40结构图。套筒40由内壁41、外壁42、盖43和底44组成。盖43上开设了进气管连接孔45，底44上开设了回液管连接孔46。套筒40的内壁41、外壁42、盖43和底44之间的连接可以是浇铸、注塑、烧制而成，也可以是焊接、粘结而成，还可以通过法兰、密封垫圈等连接。内壁41和外壁42的截面可以如图11所示为圆形，也可以为椭圆形、三角形、矩形、多边形等规则或不规则形状，也可以是任意形状。进气管连接孔45可以如图11所示开设在盖43上，也可以开设在外壁42或内壁41上。回液管连接孔46可以如图11所示开设在底44上，也可以开设在外壁42或内壁41上。本发明各套筒40之间还可以互相连通。

图12所示为图6-图10中的套筒40结构图。套筒40由内壁41、外壁42和底44组成。底44(或内壁41、外壁42)上开设了回液管与套筒之间连通孔46。套筒40的内壁41、外壁42、和底44之间的连接可以是浇铸、注塑、烧制而成，也可以是焊接、粘结而成，还可以通过法兰、密封垫圈等连接。内壁41和外壁42的截面可以如图12所示为圆形，也可以为椭圆形、三角形、矩形、多边形等规则或不规则形状，也可以是任意形状。回液管与套筒之间连通孔46可以如图12所示开设在外壁42或内壁41上，也可以开设在底44上。本发明各套筒40之间可通过套筒之间的连通孔46互相连通。

图13所示为图4和图9中套筒40的俯视图。内壁41可以如图13所示是圆形，也可以为椭圆形、三角形、矩形、跑道型、多边形等规则或不规则形状，也可以是任意形状。外壁42可以如图13所示是不规则形状，也可以是圆形、椭圆形、三角形、矩形、跑道型、多边形或其他不规则形状、或任意形状。

本发明所采用的冷凝器可以是水冷凝器或风冷凝器两类，如果二次冷却媒质为水，则采用水冷凝器；如果二次冷却媒质为空气，则采用空气冷凝器。

本发明带油箱的密闭套筒式蒸发冷却变压器的工作原理是：线圈被浸泡在套筒40内的冷却介质50中，当变压器工作时，线圈20发热，线圈20将热量传递给套筒40内冷却介质50中的蒸发冷却介质，蒸发冷却介质吸热后温度升高，当温度达到内部压力所对应的饱和温度时，蒸发冷却介质开始汽化形成气相和液相的混合物。气相、液相混合的两相流体由于密度小，不断上升，从上导管90进入进气管60内，并进入到冷凝器70中被冷凝后形成液体通过回液管80，流回套筒40中，形成周而复始的循环。铁心10的冷却有两种方式：对于容量较小的变压器，由于铁心10的发热较小，铁心10通过油箱30内的绝缘气体110冷却即可。对于容量较大的变压器，本发明则在铁心10内部设置了铁心冷却通道140，铁心冷却通道140内流通与套筒内相同的冷却介质50，铁心10发热后，将热量传递给铁心冷却通道内的冷却介质50中的蒸发冷却介质，蒸发冷却介质吸热后温度升高，当温度达到内部压力所对应的饱和温度时，蒸发冷却介质开始汽化形成气相和液相的混合物。气相、液相混合的两相流体由于密度小，不断上升，从进气管60进入到冷凝器70中被冷凝后形成液体通过回液管80，流回铁心冷却通道140中，形成周而复始的循环。如果有一部分蒸发冷却介质滴落在油箱底部，形成油箱底部的冷却介质120，导致检测到的变压器套筒内液位有所降低，此时可开启泵130使油箱底部的冷却介质120在泵130的作用下通过回液管80流回到套筒40或铁心冷却通道140中。变压器设置有油箱30，油箱30内填充了绝缘气体110，进一步提高了变压器的绝缘水平。

本发明带油箱的非密闭套筒式蒸发冷却变压器的工作原理是：线圈被浸泡在套筒40内的冷却介质50中，当变压器工作时，线圈20发热，线圈20将热量传递给套筒40内冷却介质50中的蒸发冷却介质，蒸发冷却介质吸热后温度升高，当温度达到内部压力所对应的饱和温度时，蒸发冷却介质开始汽化形成气相和液相的混合物。气相、液相混合的两相流体由于密度小，不断上升，将油箱30内原有的绝缘气体90挤压至冷凝器的上部，蒸发冷却气体及少量液体(气相、液相混合的两相流体)从油箱30上部的进气管60进入到冷凝器中被冷凝后形成液体通过回液管80，流回套筒40中，形成周而复始的循环。铁心10的冷却有两种方式：对于容量较小的变压器，由于铁心10的发热较小，铁心10通过油箱30内的绝缘气体90冷却即可。对于容量较大的变压器，本发明则在铁心10内部设置了铁心冷却通道140，铁心冷却通道140内流通与套筒内相同的冷却介质50，铁心10发热后，将热量传递给铁心冷却通道内的冷却介质50中的蒸发冷却介质，蒸发冷却介质吸热后温度升高，当温度达到内部压力所对应的饱和温度时，蒸发冷却介质开始汽化形成气相和液相的混合物。气相、液相混合的两相流体由于密度小，不断上升，从油箱30上部的进气管60进入到冷凝器中被冷凝器冷凝后形成液体通过回液管80，流回铁心冷却通道140中，形成周而复始的循环。在实际工作中，有一部分的蒸发冷却介质会滴落在油箱底部，形成油箱底部的冷却介质120，油箱底部的冷却介质120在泵130的作用下通过回液管80流回到套筒40或铁心冷却通道140中。

Claims

1、一种带油箱的套筒式蒸发冷却变压器，包括铁心[10]、线圈[20]、油箱[30]、套筒[40]、进气管[60]、冷凝器[70]、回液管[80]、上导管[90]、下导管[100]，其特征在于变压器的器身外设有油箱[30]，油箱[30]内充满绝缘与冷却气体[110]；变压器的线圈[20]放置于套筒[40]里，套筒[40]内加入冷却介质[50]；冷凝器[70]底部或侧面与回液管[80]相连，回液管[80]与下导管[100]下部相连，下导管[100]上部与套筒[40]底部相连；套筒[40]可以是密闭的，亦可上部无盖或盖上开有通孔；密闭的套筒[40]的上部与上导管[90]下部相连，上导管[90]上部与进气管[60]下部相连，进气管[60]上部与冷凝器[70]相连；上部无盖或盖上开有通孔的套筒[40]内的冷却介质[50]直接与油箱[30]内充入的绝缘气体[110]接触，油箱[30]上部与进气管[60]下部相连，进气管[60]上部与冷凝器[70]相连。

2、按照权利要求1所述的带油箱的套筒式蒸发冷却变压器，其特征在于变压器每相的线圈[20]可以分别置于各自的套筒[40]里，也可以共同置于同一个套筒[40]里，还可以将变压器所有线圈全部置于同一个套筒[40]里，各套筒之间通过连通管连通。

3、按照权利要求1所述的蒸发冷却变压器，其特征在于油箱[30]内充满绝缘气体[110]。绝缘气体[110]可以是SF6气体、SF6气体与氮气(N2)的混合、SF6气体的替代品、氟碳化合物气体等或其它多种气体的混合物。

4、按照权利要求1所述的带油箱的套筒式蒸发冷却变压器，其特征在于对于容量较小的变压器，铁心[10]通过油箱[30]内的绝缘气体[110]冷却；对于容量较大的变压器，铁心[10]内部设置了冷却通道[140]，冷却通道[140]内流通与套筒[40]内相同的冷却介质[50]，冷却通道[140]上部通过管道与进气管[60]相连，冷却通道[140]下部通过管道与回液管[100]相连。

5、按照权利要求1所述的带油箱的套筒式蒸发冷却变压器，其特征在于油箱[30]底部与泵[130]一侧连接，泵[130]另侧与回液管[80]连接，滴落在油箱[30]底部的冷却介质[120]可通过泵[130]输送回回液管[80]内，当回液管[80]的液位高度低于油箱[30]底部的液位高度时，可不安装泵[130]。