CN216745633U - 一种用于电工设备的绝缘热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于电工设备的绝缘热管。绝缘热管由一组或多组热管子单元构成；热管子单元包括环氧吸热管、环氧散热管、导热环氧散热翅和绝缘柔性连接管；环氧吸热管和环氧散热管末端均嵌入导热环氧散热翅中；绝缘柔性连接管的两端伸入环氧吸热管和环氧散热管内部，环氧吸热管中填充绝缘冷却液。本实用新型通过高填充超高导热环氧树脂作为热管材质、伞状散热翅片设计和绝缘冷凝液蒸发汽化‑冷凝液化回流循环，有效改善了强磁强电环境下热量的传递和消散，同时还保证了绝缘热管的机械强度和电气性能，确保绝缘热管在高压电工设备领域的安全、高效使用。

Description

一种用于电工设备的绝缘热管

技术领域

本实用新型属于绝缘导热热管技术领域，尤其涉及一种用于电工设备的绝缘热管。

背景技术

热管技术在电工领域极为少见，特别是高压、超高压、高压领域，因为热管的绝缘性能较差无法应用。但随着小型化、高容量化设备的散热需求不断增大，比如，高压换流变压器的工况油温达到80℃，核心绕组温度达到近100℃，强制式风冷无法满足工况稳定的情况下，更高效的导热散热方式的应用和探索必须提上日程。

专利CN103618394A公开了一种采用热管绕组的盘式电机定子，其中，每相热管绕组均由多个线圈串联或并联组成。每一个线圈由一个或多个热管组成；组成同一个线圈的热管通过热管的端部连接在一起。热管为两端封闭的中空管道，热管内部充有不导电的冷却液。热管的外表面做绝缘处理。但是，该实用新型热管利用毛吸力，热管未倾斜设置，并且热管的绝缘性能较差，不能满足高压电器的应用需求。

专利CN106253102A公开了一种用于开关柜气箱的热管，所述热管的一端用于吸收热量而形成热端，热管热端设有吸热器，该吸热器靠近但与电气元件保持相应绝缘距离，以最大限度的吸收电气元件产生的热量，热管另一端固定在所述密封板的一侧上以将热量传递至密封板上而形成冷端，所述密封板的另一侧设有散热装置，所述热管冷端和散热装置对应设置在所述密封板的两侧，所述气箱还包括用于固定所述热管冷端位置的固定结构。该实用新型的外壳未使用高填充超高导热环氧树脂材料，且该实用新型的热管为非接触式，在应用于高压电工设备时有较多限制，不能满足安全性能及电气性能的需求。

因此，设计一种具有高效散热能力，良好绝缘性能，保证应用于高压电工设备的安全性的绝缘热管成为本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于电工设备的绝缘热管，可以实现高效散热的同时保证电工领域的安全应用。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于电工设备的绝缘热管，绝缘热管由一组或多组热管子单元构成；绝缘热管的体积电阻率应大于等于1×10¹³Ω·cm，确保绝缘热管无论在贴敷或预埋工作模式下均具有良好的绝缘能力，结合绝缘热管的外观设计应满足电力系统安全生产规范。

热管子单元包括环氧吸热管、环氧散热管、导热环氧散热翅和绝缘柔性连接管。

绝缘热管倾斜设置于电工设备表面发热处，绝缘热管位于高压电工设备的高温区，温度高于70℃，甚至可位于电工设备的超高温区，温度高于120℃。环氧吸热管位于环氧散热管下方，且柔性连接管不能低于环氧吸热管的相对高度，以确保绝缘冷却液回流通常。环氧吸热管和环氧散热管末端均嵌入导热环氧散热翅中。环氧吸热管嵌入的导热环氧散热翅将电工设备的热量迅速导入环氧吸热管中，使绝缘冷却液沸腾，环氧散热管处的导热环氧散热翅通过更大的散热面积，将环氧散热管中的热量迅速吸走实现散热，并使汽化的绝缘冷却液再次凝结为液体。

绝缘柔性连接管的两端伸入环氧吸热管和环氧散热管内部，用于连通所述环氧吸热管和环氧散热管，同时用以密封环氧吸热管和环氧散热管，防止其中的绝缘冷却液流失。

环氧吸热管中填充绝缘冷却液，环氧吸热管中的绝缘冷却液受热后蒸发汽化，通过绝缘柔性连接管进入环氧散热管，在环氧散热管中遇冷液化后再次通过绝缘柔性连接管回流回环氧吸热管。

进一步，绝缘热管的管径为2-100㎜。根据现场使用条件、可用散热面积、可容纳气液的空腔体积以及环氧密闭容器的可容纳气压决定绝缘热管每个热管子单元的应用管径，在一定范围内，可容纳的气液空腔体积越大，相变能力越高，导热效率越高。

进一步，绝缘热管的安装角度与水平面的夹角为3-177度，以保证冷却液的回流，绝缘热管的安装角度与水平面的夹角在小于三度或者大于177度的时候，都会出现热管中的绝缘冷却液无法利用自重力回流的情况。

进一步，环氧散热管的管腔容积大于或等于所述环氧吸热管的管腔容积。绝缘冷却液在环氧吸热管受热沸腾，产生大量汽体，通过绝缘柔性连接管进入环氧散热管，环氧散热管通过较大的管腔容积以及管腔内的负压，防止大量汽体产生并受热膨胀爆炸，确保绝缘热管使用的安全性。

进一步，绝缘热管由高填充超高导热环氧树脂制成，绝缘热管由高填充超高导热环氧树脂材料制备而成，所述环氧树脂材料包括环氧树脂基料和导热粉体；环氧树脂基料为四溴双酚A型环氧树脂或氢化双酚A型环氧树脂中的一种或两种；导热粉体为氮化硼、三氧化二铝、氮化铝和氧化锌中的一种或多种，高填充超高导热环氧树脂材料由环氧树脂基料与导热粉体混合制得；环氧树脂基料与导热粉体的质量百分比比例为100:（100-165）。高填充超高导热环氧树脂材料具有良好的绝缘性能和机械强度，使热管能够应用于高压电工设备，同时，绝缘导热管具有无毒的特性，燃烧等级为V0级；

进一步，绝缘热管为预埋式或贴敷式安装；产品的工作范围-40℃-200℃，效率最高的方式是在产品设计过程中，充分考虑绝缘设计的情况下，将热管预埋在发热点处，热管的导热系数可以≥80W/(m·k)，远远大于普通导热材料正常导热系数1-5W/(m·k)。在产品外表面贴敷情况则需要根据设备表面的现状选择合适尺寸的热管进行安装，正常安装方式是通过导热胶进行粘结，同时要根据施工现场状况完成柔性连接管的安装和散热管的安装。同时，合理的选择冷却区同时避免引发绝缘事故是重中之重。

进一步，所述绝缘热管的内壁和/或外壁有致密防渗涂层，绝缘热管至少在环氧吸热管、环氧散、绝缘柔性连接管管壁的内侧和/或外侧涂覆一层氟树脂涂层，该涂层能够避免绝缘冷却液从绝缘热管内发生渗漏，导致绝缘冷却液的枯涸。

进一步，绝缘冷却液的含量为所述环氧吸热管容积的30%-50%，现有技术绝缘冷却液的填充一般少于50%，防止绝缘冷却液受热沸腾后产生汽体导致绝缘热管爆炸，本申请通过绝缘冷却液种类的选择以及各种绝缘冷却液组分的配比组合，使绝缘冷却液无法百分之百沸腾，并且通过在环氧吸热管、环氧散热管内可设置传感器及报警器，防止绝缘冷却液过度沸腾导致绝缘热管爆炸。

进一步，绝缘柔性连接管的形状为直线型或者一个或多个首尾相连的U型，所述绝缘柔性连接管可根据散热需要或绝缘冷却液回流拉直或弯折。

进一步，导热环氧散热翅为圆形、扇形或伞状结构，该结构能够增加导热环氧散热翅的散热面积，增加导热散热效率，同时，圆形、扇形、伞状均是电力系统特殊绝缘结构，避免发生尖端放电。

本实用新型通过高填充超高导热环氧树脂作为热管材质增加了热管的绝缘性能，圆形扇形散热翅片设计提高导热散热效率，绝缘冷凝液蒸发汽化-冷凝液化回流循环有效改善了强磁强电环境下热量的传递和消散，该实用新型在提高散热效率的同时还保证了绝缘热管的机械强度和电气性能，确保绝缘热管在高压电工设备领域的安全、高效使用。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是本实用新型实施例热管子单元的示意图；

图2是本实用新型实施例热管子单元的示意图；

图3是本实用新型实施例敷贴式绝缘热管示意图。

附图标记：环氧吸热管-1，环氧散热管-2，导热环氧散热翅-3，绝缘柔性连接管-4，绝缘冷却液-S，常温区-a，高温区-b，特高温区-c。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细阐述。

如图1和2所示，本实用新型提供一种热管子单元，热管子单元由环氧吸热管1、环氧散热管2、导热环氧散热翅3以及一根或多根绝缘柔性连接管4构成。环氧吸热管1位于、环氧散热管2下方，柔性连接管4相对高于环氧吸热管1的高度，以确保绝缘冷却液S回流通畅；环氧散热管2的管腔大于等于环氧吸热管1的管腔容积，环氧吸热管1和环氧散热管2内表面有致密防渗涂层，环氧吸热管1中填充管腔容积30%-50%的绝缘冷却液S，绝缘冷却液S由十氟戊烷、六氟丁烯、乙二醇、氢氟酸、氟化液组成；环氧吸热管1和环氧散热管2均嵌入圆形的导热环氧散热翅3中；绝缘柔性连接管4的两端伸入环氧吸热管1和环氧散热管2内部，用于连通环氧吸热管1和环氧散热管2。

如图3所示，长方体代表高压电工设备，虚线将设备划分为三个区域，a区域为常温区，b区域为高温区，c区域为特高温区。本实用新型提供一种用于高压电工设备的绝缘热管，每组绝缘热管由三个结构相同的热管子单元并联构成，绝缘热管的体积电阻率为1×10¹³Ω·cm，热管的管径为80㎜，绝缘热管由高填充超高导热环氧树脂制成。绝缘热管倾斜敷贴于电工设备表面，其中，第一组绝缘热管安装时，热管与水平面的夹角为45度，环氧吸热管通过导热胶粘结于电工设备的高温区，高温区的温度≥70℃，环氧散热管位于常温区，常温区的温度可达到50摄氏度以上，绝缘柔性连接管为柔性直管，柔性连接管可拉直或弯折使环氧散热管中的绝缘冷却液回流回环氧吸热管中；第二组绝缘热管安装时，热管与水平面的夹角为135度，环氧吸热管通过导热胶粘结于电工设备的特高温区，特高温区的温度≥120℃。绝缘柔性连接管为柔性直管，柔性连接管可拉直或弯折使环氧散热管中的绝缘冷却液回流回环氧吸热管中，环氧散热管位于常温区，常温区的温度可达到50摄氏度以上。

本实用新型还的绝缘热管还可选择预埋式，绝缘热管的体积电阻率为1×10¹³Ω·cm，热管的管径为60㎜，绝缘热管由高填充超高导热环氧树脂制成。效率最高的方式是在产品设计过程中，充分考虑绝缘设计的情况下，将热管预埋在发热点处，热管的导热系数可以≥80W/(m·k)。环氧吸热管预埋于电工设备的高温区，高温区的温度≥70℃，环氧散热管位于常温区，常温区的温度可达到50摄氏度以上，绝缘柔性连接管为U型柔性弯管或直管，柔性连接管可拉直或弯折使环氧散热管中的绝缘冷却液回流回环氧吸热管中；环氧吸热管还可以通过导热胶粘结于电工设备的特高温区，特高温区的温度≥120℃，绝缘柔性连接管为U型柔性弯管或直管，柔性连接管可拉直或弯折使环氧散热管中的绝缘冷却液回流回环氧吸热管中，环氧散热管位于常温区，常温区的温度可达到50摄氏度以上。

同时，导热环氧散热翅还可为圆形、扇形、伞状等电力系统特殊结构，避免发生尖端放电。

以上介绍了本实用新型的较佳实施方式，旨在使得本实用新型的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本实用新型所附的权利要求概括的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电工设备的绝缘热管，其特征在于，所述绝缘热管由一组或多组热管子单元构成；

所述热管子单元包括环氧吸热管、环氧散热管、导热环氧散热翅和绝缘柔性连接管；

所述环氧吸热管位于环氧散热管下方，环氧吸热管和环氧散热管末端均嵌入导热环氧散热翅中；

所述绝缘柔性连接管的两端伸入环氧吸热管和环氧散热管内部，用于连通所述环氧吸热管和环氧散热管；

所述环氧吸热管中填充绝缘冷却液。

2.如权利要求1所述的绝缘热管，其特征在于，所述绝缘热管的管径为2-100㎜。

3.如权利要求1所述的绝缘热管，其特征在于，所述绝缘热管的安装角度与水平面的夹角为3-177度。

4.如权利要求1所述的绝缘热管，其特征在于，所述环氧散热管的管腔容积大于或等于所述环氧吸热管的管腔容积。

5.如权利要求1所述的绝缘热管，其特征在于，所述绝缘热管由高填充超高导热环氧树脂制成。

6.如权利要求1所述的绝缘热管，其特征在于，所述绝缘热管为预埋式或贴敷式安装。

7.如权利要求1所述的绝缘热管，其特征在于，所述绝缘热管的内壁和/或外壁有致密防渗涂层。

8.如权利要求1所述的绝缘热管，其特征在于，所述绝缘冷却液的含量为所述环氧吸热管容积的30％-50％。

9.如权利要求1所述的绝缘热管，其特征在于，所述绝缘柔性连接管的形状为直线型或者一个或多个首尾相连的U型，所述绝缘柔性连接管可拉直或弯折。

10.如权利要求1所述的绝缘热管，其特征在于，所述导热环氧散热翅为圆形、扇形或伞状结构。

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