一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构的制作方法

本实用新型涉及变压器领域，特别是涉及一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构。

背景技术：

容量大或者特大时，电抗器或变压器的线圈和铁心柱的损耗大，而散热面积油流量有限，如果制造成单柱结构，则运行温度偏高使绝缘老化加快，并且由于热点的温度与平均温度之差更大，更易发生局部过热而使可靠性下降。所以工程实际中，当电抗器单相容量为20万kVAr及以上、变压器单相容量为33.4万kVAr及以上时各制造厂不得不采用即用两柱或者三柱做为一相的结构，利用套在两个或者三个铁心柱上的两个或者三个线圈做为同一相线圈把容量分开，每只线圈的容量是额定容量的1/2或者1/3，当然也把损耗、漏磁通、铁心电抗器的电磁力也分开了，分开后总损耗增大，然而体积和散热面积增大更多，如此来解决温升问题。这是不得已而为之，解决了温升问题，却必然新产生多个电压高的端绝缘、引线、出线绝缘，使结构和工艺复杂可靠性下降，而且必然造成总损耗增大，造成包括硅钢片、导线、绝缘、绝缘油、油箱钢板等原材料用量的大幅度增加，总重量要比单柱结构多50％左右。当然不得不把线圈拆分到二柱或三柱的原因除考虑单柱器身的散热之外，还基于要把漏磁分开以防止漏磁造成局部过热、把电抗器中的电磁力也分开以免振动大的考量。即便是如此分开了，铁心、线圈也有油流不畅通现象，造成线圈最热点温升高于其平均温升的差值为13K。已有技术心柱有一绝缘筒，其下端是进油口、上端是出油口，一般情况下其下端直接落在下铁轭的上表面或由铁轭垫块撑起一很小的距离；在线圈中设置一或二个尺寸较大的基本上下对正的轴向油道；上端绝缘和下端绝缘设置一个或二个进出油的油口，把线圈辐宽即线圈厚度分成二或三个部分，每个部分的宽度仍然很大。已有技术的不足之处在于：第一，铁心柱绝缘筒只有其上下端是进出油口，油阻大，并且其下端直接落在下铁轭的上表面或由铁轭垫块撑起一很小的距离，则其下端的整个圆环形进油口被下铁轭遮挡了两个部分，剩下的能进油的部分更小，油阻大、油流量小；第二，冷油从下部进入到铁心柱和线圈中、热油从铁心柱和线圈中出来时，其被上下铁轭轴向遮挡的部分必须分别绕过下铁轭和上铁轭的迭厚，才能再向上流动，油路长、油阻大、油流速小；第三，由于线圈中轴向油道单个尺寸大而个数少，致使线饼未被分割的部分的宽度较大，油水平流动的油阻大，水平散热面积未被充分利用；第四，由于所有线饼中的轴向油道在竖直方向对齐，位于相同直径的圆周线上，所以其油流基本是竖直方向，基本没有水平方向流动，所以油流只充分带走了线饼中与该轴向油道邻近的部分的热量，而没能让线段水平散热面积充分发挥作用，造成线圈平均温升高、其热点温度与平均温度的差较大；第五，大或特大容量的产品的线圈的辐宽即厚度很大，由于上端绝缘和下端绝缘只有一个或二个进出油的油口，只把线圈辐宽即线圈厚度分成二或三个部分，每个部分的宽度仍然很大，其中部位置虽然不是死油区但油的流量小流速低，所以能在线圈流通的油流量带不走更多的热量，且各区流量不均匀，局部温度高，其热点温度与平均温度的差较大；第六，由于散热面积没能充分利用、散热能力不强，造成不得不把一相线圈拆分开分布到二柱或者三柱上，彼此串联或者并联，使结构和工艺复杂、损耗增大、可靠性下降、成本增加，当采用中部出线二柱并联的结构时，新增了一个首端引线和一套首端绝缘(第二个柱的中部)，新增了一个末端引线和一套末端绝缘(第二个柱的端部)，另外这造成此线圈由四部分并联组成，一旦处理不当，则不对称所产生的环流问题将更加突出，甚至危及安全运行；当采用中部出线二柱串联的结构时，新增了两个电位高的端绝缘、引线和出线绝缘(第一个柱的端部)，另外新增了一个电位高的引线及出线绝缘(第二个柱的中部)；第六，分成二柱或三柱使总损耗、总重量、原材料和成本大幅度增大、工艺复杂、可靠性低。造成上述不足的关键因素之一就是由单个铁心柱、单个线圈和绝缘所构成的器身的散热能力。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，可靠性高、结构和工艺简单、冷却能力强、成本低，使特大容量的变压器、电抗器采用单柱作为一相成为可能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，它包括器身本体；所述器身本体包括铁心、线圈和器身绝缘；铁心由心柱、铁轭、铁轭油道、夹件和夹件绝缘构成，铁轭由下轭、上轭和旁轭构成；线圈由线饼和线圈垫块构成；器身绝缘包括线圈内径侧与铁心柱外径侧之间的内围屏、线圈外径侧的外围屏、上端绝缘和下端绝缘；内围屏由线圈内撑条、线圈内纸筒、撑条、纸筒、心柱纸筒构成；外围屏由线圈外撑条、线圈外纸筒、撑条和纸筒构成；上端绝缘由线圈上端部的线圈垫块、角环、上铁轭垫块、绝缘压板构成；下端绝缘由线圈下端部的线圈垫块、端圈、角环、下铁轭垫块构成；上铁轭垫块和下铁轭垫块皆是由纸板圈辐向粘绝缘垫块构成的；其中，所述心柱纸筒的上下端部附近开设水平方向的流油口，最下侧的下铁轭垫块的绝缘垫块支撑心柱纸筒；铁轭中设置数个铁轭油道；线圈的每个线饼中设置多个轴向油道，相邻线饼中的轴向油道在径向上交错；上端绝缘、下端绝缘中设有多个流油口；铁轭油道轴向对应线圈的轴向油道和上端绝缘、下端绝缘的流油口；线圈内纸筒、线圈外纸筒、内围屏中邻近线圈的纸筒、外围屏中邻近线圈的纸筒的上下端设能让油流进出线圈的流油口。

线圈内纸筒、线圈外纸筒、内围屏中邻近线圈的纸筒、外围屏中邻近线圈的纸筒的流油口的开口处于不同的高度位置，器身的下端处的邻近线圈的纸筒的流油口的开口在相对高的位置，远离线圈的纸筒的流油口的开口的位置依次降低，器身的下端处的各流油口露出在对应角环的上端；器身的上端处的邻近线圈的纸筒的开口在相对低的位置，远离线圈的纸筒的开口的位置依次升高，器身的上端处各流油口露出对应角环的下端。

线圈内纸筒、线圈外纸筒、内围屏中邻近线圈的纸筒、外围屏中邻近线圈的纸筒的流油口的开口在轴向上有交叉时，相邻的纸筒的流油口的开口在圆周方向上错开至不交叉。

上端绝缘中相邻的上铁轭垫块之间的流油口在径向上交错。

上端绝缘中相邻的上铁轭垫块之间的流油口的开口分布在不同直径的圆周上，相邻两个中的一个上铁轭垫块中的纸板圈在轴向上完全遮盖与另一个上铁轭垫块的流油口的开口。

下端绝缘中相邻的下铁轭垫块之间的流油口在径向上交错。

下端绝缘中相邻的下铁轭垫块之间的流油口的开口分布在不同直径的圆周上，相邻两个中的一个下铁轭垫块中的纸板圈在轴向上完全遮盖与另一个下铁轭垫块的流油口的开口。

上端绝缘中的绝缘压板的流油口为弧形；绝缘压板的弧形流油口与相邻的上铁轭垫块的流油口对应。

下端绝缘的端圈上的流油口也为弧形；端圈的弧形流油口与相邻的下铁轭垫块的流油口在径向上交错。

下端绝缘的端圈和与其相邻的下铁轭垫块的油道开口分布在不同直径的圆周上，端圈未开口部位和相邻的下铁轭垫块的纸板圈在轴向上完全遮盖相对应的油道开口。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，具有以下优点：一、缩短了心柱的油路长度、降低了油阻，增大了进出心柱的油流量和油流速，极大地提高了对心柱的冷却能力；二、增大了铁轭的散热面积，而且使部分油流通过铁轭直接进出心柱和线圈，缩短了器身的油路长度、降低了其油阻，提高了对器身的冷却能力；三、扩大了线圈的散热面积，油流在轴向油道中“之”字形流动使油流充分接触线饼的外表面，带走更多的热量，消除了死油区和油流速缓慢区，提高了对线圈的冷却能力；第四，为线圈增加进出油的开口，使进出线圈的油流量成倍增加、油阻降低、油流速增大，进一步提高了对线圈的冷却能力；五、可靠性高、结构和工艺简单、冷却能力强、成本低，使特大容量的变压器、电抗器采用单柱作为一相成为可能。

附图说明

图1为实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构的剖面结构示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构的轴向油道结构示意图；

图4为图3的俯视示意图；

图5为实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构的铁轭垫块结构示意图；

图6为图5的A视局部剖面示意图；

图7为实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构的绝缘压板及端圈结构示意图；

图8为图7的左视示意图；

图9为实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构的纸筒的主视图；

图10为图9的俯视图；

图11为图9的展开图；

图12为图11的左视图；

图13为实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构的相邻铁轭垫块中纸板圈与油道在径向上交错覆盖示意图；

图14为实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构的相邻的纸筒的油流口的开口位置在轴向上交错的示意图；

图15实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构的相邻的纸筒在圆周方向上交错的示意图；

图16是图15的展开示意图。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。

实施例

如图1至图16所示，本实施例提供了一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，它包括器身本体32；所述器身本体32包括铁心24、线圈23和器身绝缘29；铁心24由心柱28、铁轭21、铁轭油道31、夹件8和夹件绝缘33构成，铁轭21由下轭25、上轭30和旁轭9构成；线圈23由线饼10和线圈垫块11构成；器身绝缘29包括线圈23内径侧与铁心柱28外径侧之间的内围屏19、线圈23外径侧的外围屏1、上端绝缘18和下端绝缘20；内围屏19由线圈内撑条15、线圈内纸筒16、撑条4、纸筒2、心柱纸筒27构成；外围屏1由线圈外撑条7、线圈外纸筒6、撑条4和纸筒2构成；上端绝缘18由线圈23上端部的线圈垫块11、角环5、上铁轭垫块17、绝缘压板3构成；下端绝缘20由线圈23下端部的线圈垫块11、端圈26、角环5、下铁轭垫块21构成；上铁轭垫块17和下铁轭垫块22皆是由纸板圈12辐向粘绝缘垫块13构成的；其中，所述心柱纸筒27的上下端部附近开设水平方向的流油口，使油流能从心柱纸筒27外边的撑条4形成的空道水平进出此流油口，最下侧的下铁轭垫块22的绝缘垫块13支撑心柱纸筒27，使心柱纸筒27与下轭25的上表面有足够的距离，心柱纸筒27上端与上轭30的下表面也留够足够的距离；铁轭21中设置数个铁轭油道31，铁轭油道31由长方体金属或非金属充当；线圈23的每个线饼10中设置多个轴向油道14，相邻线饼10中的轴向油道14在径向上交错，即相邻线饼10中的轴向油道14分布在不同直径的圆周上；上端绝缘18、下端绝缘20中设有多个流油口；铁轭油道31轴向对应线圈23的轴向油道14和上端绝缘18、下端绝缘20的流油口；线圈内纸筒16、线圈外纸筒6、内围屏19中邻近线圈23的纸筒2、外围屏1中邻近线圈23的纸筒2的上下端设能让油流进出线圈23的流油口；线圈内纸筒16、线圈外纸筒6、内围屏19中邻近线圈23的纸筒2、外围屏1中邻近线圈23的纸筒2的流油口的开口处于不同的高度位置，器身32的下端处的邻近线圈23的纸筒的流油口的开口在相对高的位置，远离线圈23的纸筒的流油口的开口的位置依次降低，器身32的下端处的各流油口露出在对应角环5的上端；器身32的上端处的邻近线圈23的纸筒的开口在相对低的位置，远离线圈23的纸筒2的开口的位置依次升高，器身32的上端处各流油口露出对应角环5的下端；线圈内纸筒16、线圈外纸筒6、内围屏19中邻近线圈23的纸筒2、外围屏1中邻近线圈23的纸筒2的流油口的开口在轴向上有交叉时，相邻的纸筒的流油口的开口在圆周方向上错开至不交叉；上端绝缘18中相邻的上铁轭垫块17之间的流油口在径向上交错；上端绝缘18中相邻的上铁轭垫块17之间的流油口的开口分布在不同直径的圆周上，相邻两个中的一个上铁轭垫块17中的纸板圈12在轴向上完全遮盖与另一个上铁轭垫块17的流油口的开口；下端绝缘20中相邻的下铁轭垫块22之间的流油口在径向上交错；下端绝缘20中相邻的下铁轭垫块22之间的流油口的开口分布在不同直径的圆周上，相邻两个中的一个下铁轭垫块22中的纸板圈12在轴向上完全遮盖与另一个下铁轭垫块22的流油口的开口；上端绝缘18中的绝缘压板3的流油口为弧形；绝缘压板3的弧形流油口与相邻的上铁轭垫块17的流油口对应；下端绝缘20的端圈26上的流油口也为弧形；端圈26的弧形流油口与相邻的下铁轭垫块22的流油口在径向上交错；下端绝缘20的端圈26和与其相邻的下铁轭垫块22的油道开口分布在不同直径的圆周上，端圈26未开口部位和相邻的下铁轭垫块22的纸板圈12在轴向上完全遮盖相对应的油道开口。

本实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，由于心柱纸筒27的上下端部附近开设了能从水平方向进出油的流油口，使油流能从该筒外边的撑条4形成的空道水平进出此流油口，且用下铁轭垫块22的较厚的垫块13支撑心柱纸筒27，使其与下轭25的上表面有足够的距离，该筒上端与上轭30下表面也留够足够的距离，缩短了铁心柱28的油路长度、降低了油阻，增大了进出铁心柱28的油流量和油流速，极大地提高了对心柱的冷却能力。

本实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，由于在铁轭21中设置了数个铁轭油道31且轴向对应线圈23的轴向油道14和上端绝缘18、下端绝缘20的进出油口，铁轭油道31由长方体金属或非金属充当，不仅增大了铁轭21的散热面积，而且使部分油流由此直接进出铁心柱28、线圈23，缩短了器身32的油路长度、降低了其油阻，所以提高了对器身32的冷却能力。

本实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，由于在线圈23的每个线饼10中设置了多个轴向油道14，并且相邻线饼10中的轴向油道14在轴向交错，即相邻线饼10中的轴向油道14分布在不同直径的圆周上，一方面扩大了线圈23的散热面积，另一方面使油流在由下方的线饼10的轴向油道14中出来后，分成左右两股油流沿线圈垫块之间11水平流动，直至遇到上方的线饼10的轴向油道14而变成向上流动，露出上方线饼10上表面后又会再分股水平流动，油流这样的“之”字形流动使油流充分接触线饼10的外表面，带走更多的热量，且消除了死油区和油流速缓慢区，缩小了线圈23最热点温度与其平均温度之差，提高了对线圈23的冷却能力；与背景技术相比，本器身冷却结构的轴向油道14出来了油流多出了水平流动的过程，增大了水平流动的路径和油流量，并且不增加尺寸、不增大难度。

本实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，由于在线圈内纸筒16、线圈外纸筒6、内围屏19中邻近线圈23的纸筒、外围屏1中邻近线圈23的纸筒的上下端设能让油流进出线圈23的流油口，不同层的开口处于不同的高度位置，即在器身32的下端处，线圈内纸筒16、线圈外纸筒6、邻近线圈23的纸筒2的开口在相对高的位置，逐渐远离线圈23的纸筒2的开口的位置依次降低，且各开口向上露出对应角环5的上端；在器身32的上端处，线圈内纸筒16、线圈外纸筒6、邻近线圈23的纸筒2的开口在相对低的位置，逐渐远离线圈23的纸筒2的开口的位置依次升高，且各开口向下露出对应角环5的下端；各层开口如果在高度方向上即轴向上有交叉，则必须在圆周方向上使相邻层的开口错开，在径向上使一层的纸板部分完全遮盖相邻的另一层的开口。如此设置之后，根据热油循环的基本原理，除由下端绝缘20和上端绝缘18进出线圈23的油流之外，又多出了经由内围屏19和外围屏1的纸筒、线圈内纸筒16、线圈外纸筒6进出由线圈23的油流，进一步突破了制约油流量的瓶颈，使进出线圈23的油流量成倍增加、油阻降低、油流速增大，进一步提高了对线圈23的冷却能力。

本实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，由于上端绝缘18、下端绝缘20中设有多个进出油的流油口，并使相邻的上铁轭垫块17的油道开口在径向上交错、相邻的下铁轭垫块21的油道开口在径向上交错，油道开口分布在不同直径的圆周上，使相邻的上铁轭垫块17中的一个上铁轭垫块的纸板圈在轴向上完全遮盖另一个上铁轭垫块的油道开口，使相邻的下铁轭垫块22中的一个下铁轭垫块的纸板圈在轴向上完全遮盖另一个下铁轭垫块的油道开口；位于线圈23下端的端圈26、上端的绝缘压板3开弧形流油口，端圈26的弧形流油口与相邻的下铁轭垫块22的油道开口在径向上交错，即端圈26和与其相邻的下铁轭垫块21的油道开口分布在不同直径的圆周上，端圈26和与其相邻的铁轭垫块22的纸板圈12在轴向上完全遮盖对方的油道开口；绝缘压板3的弧形流油口与相邻的上铁轭垫块17的流油口对应，所以在不增加尺寸和不增大难度的前提下，为线圈23增多了进出油的开口，降低了油阻、增大了油流量和流速，使进出线圈23的油流量成倍增加，因此进一步提高了对线圈23的冷却能力。

本实施例的一种用于变压器或电抗器的器身冷却结构，需要说明的是：第一，综合考虑电场和温度场因素，用结构形状互相配合的各零部件合理分割内围屏19、外围屏1、上端绝缘18、下端绝缘20所占的绝缘距离，是配合本发明所必须的；第二，由于大容量和特大容量的电抗器和变压器，一般是电压高的，必须采用中部出线结构，即高压线圈在一个心柱上也是分成上下二部分并联，首端出头在高度中间，从中部向上下端电位逐渐下降，所以尽管心柱纸筒、围屏中邻近线圈的纸筒在上下端附近开口，其绝缘强度也足够满足要求。

上述实施例不应以任何方式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。