CN2399809Y - 蒸发冷却电力变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种蒸发冷却电力变压器,其变压器的冷却方式采用冷却介质直接吸收变压器芯的热量蒸发,经冷凝器冷却再液化放热回到介质中的循环冷却方式,即在变压器冷却介质箱体上面有冷凝器,其上部腔与箱体由上连管连通,其下部腔有下降管通向介质,介质在常压下沸点是45°—50℃,箱体上部有空间,一般介面占箱体的容积的75—85%,本实用新型安全性好,经济、寿命长、运行维护简单。

Description

蒸发冷却电力变压器

本实用新型涉及一种蒸发冷却电力变压器，是供电配电变压器。

当前市场使用中的电力变压器，主要是油浸式和干式变压器，还有正在研制中的SF6(六氟化硫)变压器，尚无蒸发变压器问世。

油浸式变压器，绝缘油有较高的绝缘强度，相对于空气其导热能力为21。以液态一种物理相体吸收了变压器中综合损耗产生的热量，传送至器身以外被冷却以后，又回到变压器中，如此循环冷却。冷却油的方式则有多种多样，有的将油中所含的热量转换为综合利用，更多的是通过风、水吸收油中所含的热量，使油得到冷却而作闭式循环，还有的利用＂热管＂对油进行冷却，因为＂热管＂属于蒸发原理的范畴，所以曾有错误地将油被＂热管＂冷却的油浸式变压器，误称作＂蒸发冷却变压器＂。

日本曾在66KV电压等级的变压器油中加入少量的蒸发介质。因为蒸发介质(例如R113等)与油有非常好的溶解性，加入油中以后可降低油的粘度，降低流体阻力，提高导热能力，但其沸点仍高于变压器中的最高发热温度，故对变压器冷却原理仍是单相液态传导换热。

干式变压器是以空气作为冷却介质，也是一种介质的单相(空气)物态进行传导冷却的变压器。因其导热能力低，其容量和电压都不能太高。这类介质以单相(液相)进行传导式换热冷却的变压器，相对于新型介质的气、液两相潜热换热的蒸发冷却变压器，有极其明显的不足。

本实用新型的目的是设计一种结构的变压器，能使冷却介质直接吸收变压器芯的热量蒸发由液相变成气相，然后经冷凝由气相变成液相(放热)，如此往复循环，达到冷却目的。

本实用新型的技术方案是：主要包括变压器芯和冷却装置，冷却装置有外箱体1，外箱体1中盛有冷却介质4，变压器芯2全浸在介质4中，其特征是冷却介质4是常压下沸点低于变压器芯允许的最高温度的液体，使得变压器温度高时，介质蒸发吸热。外箱体上部有冷凝器3，冷凝器3的上部腔3-1与外箱体上顶腔1-2之间有上连管5将两腔连通，介质气化后通过上连管6进入冷凝器3液化，冷凝器的下部腔3-2有下降管6通向外箱体内的冷却介质中，使冷凝后的液态介质回到外箱体中。

上述冷却介质常压下沸点是45°-50℃最佳，冷却介质4在外箱体1中的液空比一般为浸入变压器芯后液面为界占箱体容积的75-85％。

上述外箱体1的上顶腔1-2部分呈上小下大的收缩状，以便气体集流通过上连管进入冷凝器。

本实用新型的优点是：

1、安全性好

冷却介质有抗燃、阻燃、灭火、无毒等性能，适用于有任何抗燃防爆要求的场合，例如煤矿、石化有可燃气体的环境，适用于地铁、军工、高层电网建筑的配电和运载工具上。在普通场合使用，不需油浸式变压器的事故排油通道和事故储油坑。户内、户外均可使用。

2、经济性好，使用寿命长。

蒸发变压器的介质的液气两相转换的蒸发潜热方式冷却，其效率之高，皆跃于传统的冷却方式之上。以空气介质为基准，变压器油导热能力为空气的21倍，蒸发介质蒸发的导热能力则是空气的280倍。

蒸发变压器内各部在负载或过载下，其温度低于绝缘材料最高允许温度至少30℃以上，且各部温度分布均匀，无局部过热点，线圈绕组的温度温升不再是与负载电流的平方呈线性关系。仅与介质压力沸点相关，类同开水壶底的温度，仅与水的沸点相关，而与炉火火焰的温度无直接关系。

蒸发介质本身还有物化性能稳定的特点，抗老化，不产生沉淀物，没有变压器油的老化、产生油泥、变质生成低分子腐蚀性酸的缺点，不损坏有机纤维绝缘，无局部过热。使用寿命比干式优，比油浸式的使用寿命几乎长一倍。拆旧率低，总体经济性好。

3、运行维护简单，无须定期大小修，无渗油、漏油污染环境的弊端。

下面对附图进行说明：图1是本实用新型剖面结构示意图，图2是主视图。图中1是外箱体、1-2是外箱体上顶腔、2是变压器芯、2-1是低压套管、2-2是高压套管、2-3是分接开关、3是冷凝器、3-1是冷凝器上部腔、3-2是冷凝器下部腔、4是冷却介质、5是上连管、6是下降管，一般通到箱体下部。

下面结合工作原理叙述实施例：

本实用新型的结构已由附图给出，冷却介质是中低温蒸发的冷却介质，现以ZFJ CF113分子式是CO₂F.COF₂、沸点46.7℃左右为例：当ZFJ接触的绕组，铁芯等热源的温度在其沸点46.7℃以下时，其冷却循环过程与油作冷却介质完全一样，而一旦绕组、铁芯等热源的温度达到或高于ZFJ沸点时，ZFJ立即沸腾汽化，此时介质就变成一种混合了汽化后气泡的混合流体迅速向上流动。这时向上流动着的ZFJ不再是液态单一相体，而是含有气泡的气相、液相两相的混合体向上流动，在通过箱体上腔经上连管进入泠凝器时，受到冷凝器上散热器的冷却，混合流体中的液相ZFJ温度将下降，而混合流中气相的气泡，因被冷却而凝聚又还原成液相，当经过下降管再流回至变压器底部时，又还原成液态单相的ZFJ。如此周而复始的循环。

液态物体在受热到沸腾汽化，由同温度的液态汽化成同温度的气态时，要吸收大量的汽化潜热。此时物体的相体即液相变成气相。在常压下，液相的ZFJ的温度始终最高只会是46.7℃，只不过是汽化加速，气、液两相的ZFJ流体中的气泡量增加，流体中向上流动的速度随气泡量的增高而加快，所以发热体不论负荷多大，发热量增高多快，只要压力不变，发热体的温度始终被嵌在46.7℃左右。

目前，蒸发冷却介质主要有氟碳类和氟氯类介质，物理、化学应用性能基本相同。如R-113、FF31-A、FF31-L、FL-a，后三种无氟，附合环保要求，当价格合适时均可选用。目前选用的介质电性能仅适用于35KV及以下电压等级，3200KVA以下容量等级的变压器。

Claims (3)

1、一种蒸发冷却电力变压器，主要包括变压器芯和冷却装置，冷却装置有外箱体(1)，外箱体(1)中盛有冷却介质(4)，变压器芯(2)全浸在介质(4)中，其特征是冷却介质(4)是常压下沸点低于变压器芯允许的最高温度的液体，外箱体上部有冷凝器(3)，冷凝器(3)的上部腔(3-1)与外箱体(1)上顶腔(1-2)之间有上连管(5)将两腔连通，冷凝器的下部腔(3-2)有下降管(6)通向外箱体内的冷却介质中。

2、根据权利要求1所述的蒸发冷却电力变压器，其特征是冷却介质(4)常压下沸点是45°-50℃，冷却介质(4)在外箱体(1)中与浸入的变压器芯共同的体积占箱体容积的75-85％。

3、根据权利要求1或2所述的蒸发冷却电力变压器，其特征是外箱(1)的上顶腔(1-2)呈上小下大的收缩状。

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