具有汽液两相散热回路的干式变压器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有汽液两相散热回路的干式变压器，包括至少一个铁芯以及至少一个绕着铁芯设置的线圈组件，其中，干式变压器具有至少一个汽液两相散热回路，汽液两相散热回路包括设置在线圈组件区域的蒸发器、设置在干式变压器外部的冷凝器、连接在蒸发器的汽相出口与冷凝器的汽相入口之间的汽相管道、连接在冷凝器的液相出口与蒸发器的液相入口之间的液相管道、以及在汽液两相散热回路内循环流动的汽液两相工质。本实用新型专利技术采用在回路内部直接蒸发－冷凝的方式，并利用蒸发把部分热转化为蒸汽的动能和液体的势能，驱动或部分驱动回路循环，实现高效的变压器散热。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种干式散热的变压器构造；更具体地将，本技术 涉及一种具有汽液两相散热回路的干式变压器。
技术介绍
传统的变压器一般使用油浸式散热方式，通过油的自然对流把线圈所产 生的热量带出来，散到空气中。但是这种散热方法效率较低。后来，人们专利技术了蒸发冷却变压器，通过对变压器线圏表面喷淋(如日 本专利第58101407号和第58216409号所公开的相关技术)，或利用特殊设计 的线圈表面的液体膜蒸发(如美国专利第3887759号和第4011535号所公开 的相关技术)进行散热。对置于地下的变压器，还专利技术了 热管，，(如日本专利第7037725号所公 开的相关技术)，或回路热管(如日本专利第7220936号所公开的相关技 术)的散热方法。但是，在以上专利技术中，变压器都被置于封装容器内，变压 器通过绝缘气体、液体或液体的蒸发来冷却；回路热管方法还包括多重热 交换器，换热效率低。随着干式变压器以及散热技术的发展，以上变压器散热方法不能提供高 效的散热效率。干式变压器一般采用空气自然对流的散热方式。例如，在发 热量较大的低压线圏与高压线圏之间，保留着一道数十毫米的间隙，以便足 够量的空气通过，对低压线圈和高压线圈进行散热。但是，这种设计对低功 率的干式变压器是有效的，但随着功率的增大，线圈体积增大，同时发热量 大， 一般的空气自然对流不能有效地对干式变压器进行冷却。因此，提供一种能够实现高效散热的干式变压器成为急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够实现高效散热的具有汽液两相散热 回路的干式变压器。本技术的技术方案是这样实现的提供一种具有汽液两相散热回路的干式变压器，包括至少 一个铁芯以及至少 一个绕着铁芯设置的线圏组件， 其中，干式变压器具有至少一个汽液两相散热回路，汽液两相散热回路包括 设置在线圈组件区域的蒸发器、设置在干式变压器外部的冷凝器、连接在蒸 发器的汽相出口与冷凝器的汽相入口之间的汽相管道、连接在冷凝器的液相 出口与蒸发器的液相入口之间的液相管道、以及在汽液两相散热回路内循环 流动的汽液两相工质。本技术的干式变压器两相回路散热方式是通过处于变压器内部的蒸 发器以液体(如水)蒸发的方式吸收线圈所发出的热量，通过回路循环把蒸 汽带到变压器外部的冷凝器，重新冷凝成液体，同时把热量通过冷凝器散发 到空气中去。与一般的蒸发式散热变压器不同，本技术的蒸发-冷凝过程 完成发生在回路的内部，因此体积小，所需冷却工质也少。本技术采用一种回路式的两相散热技术，不仅能对大型干式变压器 实现有效的冷却，而且可以减小低压线圈与高压线圏之间的间隙，从而节省 线圈线材。本技术还利用(或部分利用)液体的蒸发把部分热转化为蒸汽的动 能和液体的势能，驱动(或辅助驱动)回路循环，实现高效的变压器散热。回路的驱动方式视变压器的结构、散热量等技术要求而定，回路主要部 件的结构及其所处的位置也因此有所不同。回路的驱动方式包括泵驱动，重 力驱动和毛细力驱动。对散热量需求较小的一般采用蒸发-重力驱动和毛细力驱动方式，其特点是无运动机械部件及外部能源；对散热量需求大的一般采 用泵驱动方式。依蒸发器的结构(如螺旋式蒸发器)，蒸发器可通过电绝缘连 接器与回路连接，使液体在回路内循环的同时，抑制或降低电涡流损耗。电 绝缘连接可以在蒸发器进口或出口端，也可以在蒸发器进口和出口端同时连接。两相回路的工质可以是(但不局限于)水、氨、丙烯等； 一般要求是无 毒、非易燃、非导电流体，并且其凝固点要低于变压器工作环境的最低温度； 工质可以纯物质，也可以是两种或两种以上不同物质所组成的混合物，例如， 质量比为9:1的水氨混合物。可选择地，冷凝器可以设置在干式变压器的上方。此时，进一步包括设 置夸冷凝器的液相出口与蒸发器的液相入口之间的储液器，储液器也位于干 式变压器的上方。此时，优选地，蒸发器的液相入口之前设置单向阀、过滤 器以及电绝缘连接器；并且，单向阀与绝缘连接器可集成为一个整体。储液斜。可选择地，当储液器位于千式变压器的上 方时，冷凝器和储液器可以结合成冷凝储液器。可选择地，进一步包括设置在液相管道中的循环泵，此时，冷凝器和储 液器可以设置在干式变压器外部的任意位置，比如干式变压器的上方或下方。 此时，优选地，蒸发器的液相入口之前设置与循环泵并联的单向阀。可选择地，进一步包括设置在冷凝器的液相出口与蒸发器的液相入口之 间的储液器，储液器位于干式变压器的下方。此时，优选地，储液器内设置 至少一个毛细吸液芯，毛细吸液芯至少向上延伸至蒸发器入口处。其中，线圈组件包括靠近铁芯的低压线圈和位于低压线圈外围的高压线 圈，低压线圏与高压线圈之间设有间隙，蒸发器可以布置在该间隙内，或者， 蒸发器也可以布置在低压线圈和/或高压线圈的内部，或者，蒸发器可以紧贴 低压线圈的外表面。具体地，蒸发器包括至少一条换热管和/或换热板。可选择地，蒸发器包括八条或八条以上的换热管，八条或八条以上的换 热管在蒸发器的液相入口与汽相出口之间并联&置。优选地，蒸发器包括上 歧管连接器和下歧管连接器。此处，歧管连接器是一种将多根管与单根管或 少数管相连接的连接装置。上歧管连接器和下歧管连接器可以进一步设置有 单向阀、过滤器和/或温度传感器如铠装热电偶。蒸发器的汽相出口和液相入 口分别设置在上歧管连接器和下歧管连接器，八条或八条以上的换热管的上 下端分别与上歧管器连接和下歧管连接器连通。另外一种方式是，蒸发器蒸发器可以包括上环管和下环管，而八条或八 条以上的换热管的上下端可分别与上环管和下环管连通。可选择地，蒸发器包括四条或四条以上的换热;〖反，四条或四条以上的换 热板在蒸发器的液相入口与汽相出口之间并联设置。可选择地，蒸发器包括四条或四条以上的换热板和四条或四条以上的换 热管，四条或四条以上的换热板和四条或四条以上的换热管在蒸发器的液相 入口与汽相出口之间并联设置。可选择地，蒸发器的换热管由干式变压器的管式线圈绕线构成。可选择地，蒸发器包括至少一条环绕低压线圏外表面的螺旋形换热管。可选择地，换热板和/或换热管设置在低压线圏的内部。优选地，蒸发器与汽相管道和液相管道的连接处分别设有绝缘连接器， 包括把单向阔、过滤器以及歧管连接器集成一体的绝缘连接器。可选择地，包括多条并联的换热管，每条换热管可以为波浪状或脉冲状， 或者类似阶梯状。可选择地，多条换热管可以相互交错层叠。可选择地，换热管蒸发器的横截面可以是圆的，也可以是偏平的；沿换 热管的方向，管壁可以压制成与线圈外形相吻合的形状，以增大换热面积。此外，回路中也可以设有阀门、过滤器等其他部件。本技术的有益效果是1、本技术采用在回路内部直接蒸发-冷凝 的方式，并利用蒸发把部分热转化为蒸汽的动能和液体的势能，驱动或部分 驱动回路循环，实现高效的变压器散热；2、本技术的蒸发-冷凝过程完全 发生在回路的内部，因此，冷却回i 各结构的体积小，所需冷却工质也少；3、 本技术的散热方式还可以缩小低压线圈与高压线圈之间的间隙，从而缩 小变压器体积、节省材料。以下结合附图和实施例，来进一步说明本技术，但本技术不局 限于这些实施例，任何在本技术基本精神上的改进或替代，仍属于本实 用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有汽液两相散热回路的干式变压器，包括至少一个铁芯以及至少一个绕着所述铁芯设置的线圈组件，其特征在于，所述干式变压器具有至少一个汽液两相散热回路，所述汽液两相散热回路包括设置在所述线圈组件区域的蒸发器、设置在所述干式变压器外部的冷凝器、连接在所述蒸发器的汽相出口与所述冷凝器的汽相入口之间的汽相管道、连接在所述冷凝器的液相出口与所述蒸发器的液相入口之间的液相管道、以及在所述汽液两相散热回路内循环流动的汽液两相工质。

【技术特征摘要】
1、一种具有汽液两相散热回路的干式变压器，包括至少一个铁芯以及至少一个绕着所述铁芯设置的线圈组件，其特征在于，所述干式变压器具有至少一个汽液两相散热回路，所述汽液两相散热回路包括设置在所述线圈组件区域的蒸发器、设置在所述干式变压器外部的冷凝器、连接在所述蒸发器的汽相出口与所述冷凝器的汽相入口之间的汽相管道、连接在所述冷凝器的液相出口与所述蒸发器的液相入口之间的液相管道、以及在所述汽液两相散热回路内循环流动的汽液两相工质。2、 如权利要求1所述的千式变压器，其特征在于，所述冷凝器设置在所 述干式变压器的上方，并进一步包括设置在所述冷凝器的液相出口与所述蒸 发器的液相入口之间的储液器，所述储液器位于所述干式变压器的上方。3、 如权利要求2所述的具有汽液两相散热回路的干式变压器，其特征在 于，其进一步包括设置在所述液相管道中的循环泵。4、 如权利要求1所述的干式变压器，其特征在于，其进一步包括设置在 所述冷凝器的液相出口与所述蒸发器的液相入口之间的储液器，所述储液器 位于所述干式变压器的下方，所述储液器内设置至少一个毛细吸液芯，所述 毛细吸液芯至少向上延伸至所述蒸发器入口处。5、 如权利要求1 4之一所述的干式变压器，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何振辉，黄臻成，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]