专利名称：一种地下箱式变压器的散热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地下箱式变压器的散热系统，特别涉及一种利用地表土 层散热以改善散热效果及保证持久稳定散热的散热系统。
背景技术：
预装地下箱式变压器是目前最常用的变压器之一 ，它的变压器是埋入地坑箱 内的，这样的结构能够大大节约地面上方的空间。但是此类的变压器本体是完全 被埋入地表以下，因此它工作时产生的热量容易被约束在其与地坑箱之间的狭窄 空间内，参见图l、 2，现有预装地下箱式变压器包括变压器本体4、配电柜6、 预制式地坑箱l，所述的变压器本体4设置在地坑箱1内，并通过电缆与位于地 面上的配电柜6连接，有的设计还包括位于地面上的地坑操作箱7，以便使维修 人员在地面上就能够对变压器本体4进行检修。早期的地下箱式变压器仅依赖自 然通风来散热，其散热系统具体是由变压器本体4周围的空腔12作为通风道和 设置在地面上的通风口所组成为自然对流散热体系，由于容量较大的变压器一般采用油浸式变压器，因此，所述散热系统对于大容量的变压器本体来说，还包括 在其本体外壁上设置的通油的散热片，所述在地面上的通风口包括设置在地坑操作盖71上的通风口71'和配电柜6与外界(即空气)连通的通风口 61，将通过变压器本体4上方的地坑箱盖上的配电线缆口将地坑箱1的内腔12与配电柜6的内腔62连通，并通过所述地面上的通风口实现自然通风。然而在夏天时，变压器由于人们用电量的增加超负荷工作，且地表以上的空 气温度也很高，单靠自然通风不能满足变压器散热的要求，而变压器的热量如果 不能及时散去，很容易出现因过热而故障的情况。因此，现有技术有在自然对流 散热体系的基础上安装强制通风机构，使外部空气与地坑中的空气进行热交换散 热。但它仍存在以下不足之处(1)已难以适应变压器地坑箱小型化发展的趋势要求。由于现代城市地下管 网交错复杂，且有越来越拥挤的趋势，使得城市地下可供安置预装变压器的空间 受到越来越大的限制，导致对变压器地坑箱的占地面积要求有越来越小的趋势， 位于地坑箱内的变压器的外部空间越来越小，使得主要依靠空气对流散热的现有散热系统就难以满足变压器长期安全运行的散热要求，成为地下箱式变压器推广 使用的瓶颈。(2)—旦强制通风机构出现故障，未能及时发现并获得维修的话，仍很容易导致变压器因过热而出现故障。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种利用地表土层散热以改善散热效果及保证持 久稳定散热的散热系统。本实用新型的目的可以通过以下的技术方案来实现 一种地下箱式变压器的 散热系统，该系统包括地坑箱内的变压器本体周围的通风道和设置在地面上的通 风口所组成的自然对流散热机构，其特征在于所述散热系统还包括强化换热机 构，所述强化换热机构设置在所述变压器本体的至少一个外壁上，并且与地坑箱 的内壁相接触，以将变压器本体产生的热量通过强化换热机构传导给地坑箱，再 通过地坑箱将热量传递给其周围的地层。由于本实用新型不仅通过自然对流散热机构实现现有技术中的地下箱式变 压器自然通风，更重要的是增设的强化换热机构能够将变压器本体的热量快速地 传递到地坑箱上，再传递至与地坑箱外壁面接触的地层，因地坑箱外围地层温度 相对稳定，特别是在夏季会明显低于地面温度，吸热容量极大，且无电器运行机 构，因此，能够更安全有效地保证地下箱式变压器及时、高效的散热要求。本实用新型所述的强化换热机构由至少一个用于与地坑箱内壁面接触的散 热片和连接件组成，所述散热片与地坑箱内壁面平行或基本平行，所述连接件则 是所述散热片与变压器外壁之间连接固定件，同时用于将变压器本体的热量传导 至散热片上。可以根据变压器容量计算其发热量，以确定所述一个的强化换热机 构所需采用的散热片数量，即一个强化换热机构可以具有多个散热片，且散热片 的排列方式也可以有多种组合方式，但其最外面的散热片应是用于接触地坑箱内 壁面并与地坑箱内壁面基本平行的散热片。而对于大容量的变压器本体来说，可 以在同一个外壁上设置一个以上的强化换热机构。本实用新型所述强化换热机构采用数个散热片时，既可以将所有散热片间隔 平行排列，也可以仅有最外层的散热片与所接触的地坑箱内壁面平行或基本平 行，其他的散热片可采用现有垂直于变压器本体外壁面的方式排列。本实用新型可以进一步做改进当变压器本体为浸油式变压器时，所述强化 换热机构中的连接件就是所述散热片上的进油管和出油管，通过将进油管和出油 管的端口分别安装在变压器本体上方的热油出口和下方的冷油进口 ，既实现变压 器本体内的导热油与散热器内的油路连通，又实现散热片与变压器本体的固定安 装。在上述基础上，本实用新型可以做以下的改进所述的强化换热机构的连接 件为具有弹性的波纹传热管，所述变压器和散热片之间或者相邻的散热片之间的连接件具有波纹结构，有利于适应它们因环境温度变化而引起的热胀冷縮导致的 间距变化，以提高所述的强化换热机构的使用寿命。本实用新型还可以做以下的改进所述的强化换热机构还可以在最外层的散 热片与地坑箱内壁之间增设具有弹性的金属传热件，通过所述金属传热件将最外 层的散热片热量传导给地坑箱内壁，一方面改善因较大面积的散热片与地坑箱内 壁面接触不良而降低导热效力的缺陷，另一方面有利于适应散热片与地坑箱内壁 面之间因环境温度变化而引起的热胀冷縮导致的间距变化。所述的金属传热件由一对由导热性能良好的弹性材料制成并具有直角边的 中空的三角楔块组成，所述的一对直角楔块的斜边相对并接触，相平行的直角边 分别与散热片和地坑箱相接触，三角楔块中空的部位为可供空气流通的通道。不 但有利于增大散热片与地坑箱内壁面有效接触面积，改善传热效果，同时三角楔 块中空的部位形成通道还可具有烟囱效应，即起到空气导流作用，能够引导散热 片与地坑箱内壁面之间的空气流通，通过空气的流通形成小的自然对流，从而加 速散热片的散热，起到辅助散热效果，也就是说，该三角楔块本身既改善传热效 果，又能形成空气通道，具有对流散热效果，两者相得益彰，使得强化换热机构 具有更好的散热效果。所述与散热片接触的三角楔块是固定安装于散热片上；安装时，只需要调整 与地坑箱接触的三角楔块即可，减少安装的时间，且调整方便。所述的金属传热件还可以采用如下结构其由一对由导热性能良好的L形 的型材制成U形的结构，其平行的两个边分别与所述最外层的散热片和地坑箱 相接触，U形传热件也起一定的空气通道作用，与上述三角楔块所形成的空气通 道类似，有助于热气流向上流动散热。说明书第4/7页 本实用新型的散热系统中所述的自然对流散热机构中，还可以包括有油浸式 变压器所具有的散热器，在变压器本体的四个外壁面上，可以部分采用强化换热 机构散热，部分采用现有油浸式变压器的散热器散热的多种组合方式。本实用新型的有益效果是-(1) 本实用新型在自然对流散热机构的基础上，在变压器本体外壁面上增设了 强化换热机构，使变压器本体的热量能够快速传递到地坑箱上，再传递至与地坑 箱外壁面接触的地层。因地坑箱外围地层吸热容量极大，且夏季会明显低于地面 温度，因此，能够非常有效地散热，使地下箱式变压器的散热效率提高至少15 %以上，而且散热效力大而稳定持久，解决自然对流散热机构散热不足的缺陷， 即便是在高温的天气，也可以保证地下箱式变压器实现及时、高效的散热要求。 由于本实用新型同时采用了自然对流散热机构和强化换热机构进行散热，即使尺 寸小的地坑箱也可满足的变压器的散热要求，最大限度地节约预埋的地下空间。(2) 由于本实用新型所述的强化换热机构无电器设备，基本无需维护，使用安 全持久，因此，能克服强制散热机构因电机损坏的不确定性导致的散热效力突然 明显减弱而发生变压器故障的缺陷，可以有效地降低地下箱式变压器的故障率， 使用更为安全。(3) 本实用新型所述地坑箱采用散热箱壁内壁面为矩形齿结构，除本身有利于 加强箱体的强度外，还能使与地坑箱壁接触的散热片与地坑箱壁之间形成数个空 气通道，产生烟囱效应，内壁面，从而进一步提高强化换热机构的散热效率。(4) 本实用新型中的金属传热件不但具有强化传热效果，金属传热件中间还具 有中空的通道，该通道具有空气导流作用，能够引导空气的流通，通过空气的流 通形成小的自然对流，从而加速散热片的散热，起到辅助散热效果，即金属传热 件本身具有强化传热效果，而其中空的空气通道具有自然对流散热效果，两者共同强化金属传热件的散热效果。
图1是现有 7图2是沿图1中M'-M'线的剖视结构示意图；图3是本实用新型的实施例1的地下箱式变压器的散热系统的结构示意图; 图4是沿图3中MrN^线的剖视结构示意图；图5是本实用新型的实施例2的地下箱式变压器的散热系统的结构示意图；图6是沿图5中M2-M2线的剖视结构示意图；图7是图5的侧视结构示意图； 图8是图6中A部分的放大图；图9本实用新型的实施例3的地下箱式变压器的散热系统的强化换热机构的 结构剖视示意图；图10是图9的俯视示意图；图11是沿图7中N-N线的剖视结构示意图；图12是本实用新型的实施例4的地下箱式变压器的散热系统的强化换热机 构的结构示意图；图13是图12的俯视示意图；图14是图13中B部分的放大图。
具体实施方式
实施例1图3 图4所示的一种地下箱式变压器的散热系统是本实用新型的实施例1， 它包括自然对流散热机构和强化换热机构，其中，自然对流散热机构的结构是 油浸式变压器本体4设置于预制式地坑箱1内并与地坑箱l的内壁之间留有空腔 12，该空腔12通道作为通风道和设置在地面上的通风口所组成为自然对流散热 体系，通风口包括设置在地坑盖11上的通风罩3和配电柜6与外界(即空气) 连通的通风口 61。强化换热机构由散热片及使该散热片与油浸式变压器本体4 外壁连接的连接件组成，本实施例中，油浸式变压器本体4的两长边外壁面上分 别安装了两个强化换热机构，每个强化换热机构设有间隔相等的两片散热片，两 短边外壁面上分别安装一个强化换热机构，每个强化散热机构设有间隔相等的四 片散热片，各强化换热机构的散热片2均平行于其相对的地坑箱1的内壁，且最 外层的散热片均与其相对的地坑箱的内壁面相接触；由于本实施例中采用了油浸 式变压器本体4，其上方和下方分别设有进油管41和出油管42，可直接将各强8化换热机构的散热片安装在进油管41和出油管42之间，使得结构更紧凑。本散 热系统采用自然通风和强制通风相结合，这样即便是在高温的天气，也可以保证 预装地下箱式变压器的能够及时、高效的散热要求。为进一步提高散热效果，地坑箱可采用内壁面箱壁具有矩形齿结构，这样使 得散热片2与地坑箱1之间形成数个空气通道内壁面，产生烟囱效应。同时该矩 形齿结构具有加强筋的作用，实现以最薄的箱壁制成强度高的地坑箱。在上述的基础上，本实施例可作以下的变形，强化换热结构最外层的散热片 设置成与其对应的地坑箱内壁面相平行且与地坑箱内壁面相接触，其他的散热片则垂直于变压器本体外壁面排列。或者强化换热结构的散热片均与其相对的地坑 箱内壁面平行，而自然对流散热机构包括油浸式变压器本体为四个外壁面均垂直 排列有散热件43的变压器；即变压器本体4的四个外壁面上，部分采用强化换 热机构散热，部分采用现有油浸式变压器的散热器散热的多种组合方式，以适应 不同实际情况的需要。 实施例2图5 图8所示的一种地下箱式变压器的散热系统是本实用新型的实施例2， 它与实施例1不同的是每个强化换热机构最外层的散热片和地坑箱1内壁之间 留有间隙；且安装在变压器本体4两长方向的四个强化换热机构与地坑箱1的内壁面之间均设有金属传热件，金属传热件由一对由导热性能良好的弹性材料制成的具有直角边的中空的三角楔块51组成。 一对直角楔块51的斜边相对并接触， 相平行的直角边分别与散热片2和地坑箱1内壁面相接触并卡夹在最外围的散热 片与地坑箱1内壁之间，以将散热片的热量传导给地坑箱1内壁，三角楔块51 中空的部位为可供空气流通的通道，该通道具有具有烟囱效应，即起到空气导流 作用，能够引导空气的流通，通过空气的流通形成小的自然对流，从而加速散热 片的散热，起到辅助散热效果。根据不同环境的实际需要可增加或减少直角楔块51的数量和/或高度，在本 实施例中，安装在变压器本体4两长方向的各强化换热机构最外层的散热片和地 坑箱内壁之间均设有三组三角楔块，且三角楔块的高度与散热片的高度相等。安 装时，向两三角楔块51施加水平方向的力，两三角楔块51沿斜面滑动且相抵， 由于它是有弹性材料制成的，能够保证其与散热片2和地坑箱1的接触，从而实现快速的热传递。又或者将这所述的与散热片2接触的直角楔块是固定安装于散 热片2上的；安装时，只需要调整与地坑箱1接触的直角楔块51即可。 实施例3图9 图11所示的一种地下箱式变压器的散热系统是本实用新型的实施例 3，它与实施例l不同的是安装在变压器本体4两短方向的强化换热机构通过 进油管和出油管装有两片散热片，且位于最外层的散热片和地坑箱1内壁之间留 有间隙；安装在变压器本体4两长方向的强化换热机构设有一片与地坑箱内壁相 接触的散热片，且用于连接的连接件是具有弹性波纹传热管52，波纹传热管设 置在变压器本体和散热片之间，其两端分别与变压器和散热片相连，并将该抵至 地坑箱1内壁；由于波纹传热管52地坑箱1的内壁面为平面。可根据实际需要 在每片散热片2和变压器4侧面设置一个或以上的波纹传热管52。实施例4图12 图14所示的一种地下箱式变压器的散热系统是本实用新型的实施例 3，它与实施例2不同的是地坑箱l的内壁面为平面，金属传热件为一对由导 热性能良好的L形的型料组成U形的结构，其平行的两个平行边分别与散热片 (2)和地坑箱(1)内壁面相接触。U形传热件也起一定的空气通道作用，与上 述三角楔块所形成的空气通道类似，有助于热气流向上流动散热。。本实施例中 安装在变压器本体4两长方向的各强化换热机构最外层的散热片和地坑箱内壁 之间均设有两组成U形结构的型材，和实施例2中的三角楔块中空的部位所形 成的空气通道所起的作用相同，具有辅助散热效果。
权利要求1、一种地下箱式变压器的散热系统，该系统包括地坑箱内的变压器本体周围的通风道和设置在地面上的通风口所组成的自然对流散热机构，其特征在于所述散热系统还包括强化换热机构，所述强化换热机构设置在所述变压器本体(4)的至少一个外壁上，并且与地坑箱(1)的内壁相接触，以将变压器本体(4)产生的热量通过强化换热机构传导给地坑箱，再通过地坑箱将热量传递给其周围的地层。
2、 根据权利要求1所述的一种地下箱式变压器的散热系统，其特征在于所述的强化换热机构由至少一个用于与地坑箱(1)内壁面接触的散热片(2)及 用于该散热片(2)与变压器本体(4)外壁连接的连接件组成，所述散热片(2) 与地坑箱内壁面平行，所述连接件同时用于将变压器本体的热量传导至所述散热 片(2)上。
3、 根据权利要求2所述的一种地下箱式变压器的散热系统，其特征在于 所述散热系统在变压器本体的至少二个外壁上设置一个或一个以上的强化换热 机构，每个强化换热机构具有一个以上的散热片(2)，散热片均安装在所述连接 件上，并且间隔平行排列。
4、 根据权利要求3所述的一种地下箱式变压器的散热系统，其特征在于 所述的变压器本体(4)为浸油式变压器，所述强化换热机构中的连接件是所述 散热片上的进油管(41)和出油管(42)，所述进油管和出油管的端口分别安装 在变压器本体(4)上方的热油出口和下方的冷油进口上。
5、 根据权利要求3所述的一种地下箱式变压器的散热系统，其特征在于-所述的强化换热机构的连接件为具有弹性波纹传热管(52)，所述变压器本体(4) 和散热片(2)之间。
6、 根据权利要求4所述的一种地下箱式变压器的散热系统，其特征在于 所述的强化换热机构在最外层的散热片(2)与地坑箱(1)内壁之间增设具有弹 性的金属传热件，通过所述金属传热件将最外层的散热片热量传导给地坑箱内壁。
7、 根据权利要求6所述的一种地下箱式变压器的散热系统，其特征在于所述的金属传热件为一对由导热性能良好的弹性材料制成并具有直角边的中空 三角楔块(51)组成，所述的一对三角楔块(51)的斜边相对并接触，相平行的 直角边分别与散热片(2)和地坑箱(1)内壁面相接触，三角楔块(51)中空的 部位为可供空气流通的通道。
8、 根据权利要求6所述的一种地下箱式变压器的散热系统，其特征在于-所述的金属传热件(53)为一对由导热性能良好的L形的型料组成U形的结构， 其平行的两个平行边分别与散热片(2)和地坑箱(1)内壁面相接触。
9、 根据权利要求6或7或8所述的一种地下箱式变压器的散热系统，其特 征在于所述的地坑箱采用内壁面箱壁具有矩形齿结构，可使散热片与地坑箱之 间形成数个空气通道内壁面。
10、 根据权利要求5所述的一种地下箱式变压器的散热系统，其特征在于 所述的自然对流散热机构还包括有油浸式变压器所具有的散热件(43)，所述变 压器本体(4)至少一个外壁面上设置有与地坑箱(1)的内壁面相接触的强化换 热机构和垂直于变压器本体(4)外壁面排列的散热件(43)。
专利摘要本实用新型公开了一种地下箱式变压器的散热系统，该系统包括地坑箱内的变压器本体周围的通风道和设置在地面上的通风口所组成的自然对流散热机构，其特征在于所述散热系统还包括强化换热机构，所述强化换热机构设置在所述变压器本体(4)的至少一个外壁上，并且与地坑箱(1)的内壁相接触，以将变压器本体(4)产生的热量通过强化换热机构传导给地坑箱，再通过地坑箱将热量传递给其周围的地层。本实用新型的散热系统采用自然通风和强制通风相结合、地表土层散热以改善散热效果及保证持久稳定散热的散热系统，同时可最大限度减小地坑箱的尺寸，节约预埋的地下空间。
文档编号H01F27/08GK201421765SQ20092000558
公开日2010年3月10日 申请日期2009年3月5日 优先权日2008年11月21日
发明者冯骏明 申请人:冯骏明