一种带有自循环散热竖跨结构的预装式变电站的制作方法

本发明涉及变电站设备领域，更具体地说，涉及一种带有自循环散热竖跨结构的预装式变电站。

背景技术：

预装式变电站通过电缆或母线来实现电气连接，所有高低压配电装置及变压器均为常规的定型产品，预装式变电站具有体积小，占地少，重量轻，造价低，可靠，又叫“箱式变”或“预装式变电所。是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱，特别适用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站。箱式变电站适用于矿山、工厂企业、油气田和风力发电站，它替代了原有的土建配电房，配电站，成为新型的成套变配电装置。

对于箱式变电站，中国自20世纪70年代后期，从法国、德国等国引进及仿制的箱式变电站，从结构上采用高、低压开关柜，变压器组成方式，这种箱变称为欧式箱变，与欧式箱变不同，美式箱变存在的缺点是由于负荷开关浸在油里，油被电弧碳化、分解，产生乙炔等有害气体，使得性能下降，曾发生事故；看不到明显断开点，检修不方便，因为美国低压保护及计量方式与中国不同，美式箱变本身不带低压保护和计量。由于箱式变长期处于太阳的直晒下，影响塑壳断路器的散热，使得断路器不能正常开断负载及短路电流，易引发高压侧故障，与同容量的欧式箱变相比较，美式箱变的结构更为合理。由于欧式箱变是将变压器及普通的高压电器设备装于同一个金属外壳箱体中，变压器室温很高，引起散热困难，对变压器的正常工作负载产生严重的干扰，缩短变压器的使用寿命。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种带有自循环散热竖跨结构的预装式变电站，它可以实现通过预装自循环散热竖跨组件的形式，用来直接将变压器在工作过程中产生的产生的热量可以迅速传导转移至外界空气中，主要依靠冷却水的吸热汽化和放热液化原理实现自循环散热，同时设置可膨胀的散热呼吸管加速放热液化这一进程，一方面通过膨胀扩大与外界环境的接触面积，另一方面利用“呼吸”产生的作用力加速附近空气的流动速度，从而综合提升散热性能，另外还可以通过收集利用自然的雨水和露水进行辅助吸热降温，实现密闭环境下无动力的变压器有效散热，保障变压器的正常运行和良好的使用寿命。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种带有自循环散热竖跨结构的预装式变电站，包括底座，所述底座上端固定连接有外壳，所述外壳上端固定连接有顶盖，所述外壳自左至右依次安装有低压柜、变压器柜和高压柜，所述低压柜、变压器柜和高压柜之间分别固定连接有隔离板，所述变压器柜内配备有变压器，所述变压器柜内安装有若干自循环散热竖跨组件，所述自循环散热竖跨组件包括竖跨变压器柜内侧和顶盖上侧的外散热管，所述外散热管与变压器之间固定连接有导热石墨片，所述导热石墨片上端固定连接有位于外散热管内侧的内双态散热管，所述外散热管和内双态散热管之间保留有辅助散热间隙，所述外散热管内填充有冷却水，所述内双态散热管上端固定连接有将其密封的弹性膜罩。

进一步的，所述内双态散热管包括上下分布且相互粘接的散热呼吸管和吸热管，所述散热呼吸管内正中心处设有固点分流球，所述固点分流球下端与吸热管之间固定连接有多根均匀分布的斜支撑杆，所述固点分流球与散热呼吸管之间固定连接有多根环形阵列分布的弹性伸缩气囊，所述弹性伸缩气囊内填充有二氧化碳，吸热管起到支撑和承纳冷却水的作用，固点分流球一方面起到提供中心固定点的作用，另外一方面可以有效分散汽化后的冷却水，迫使其更加充分的与弹性伸缩气囊和散热呼吸管接触，实现对弹性伸缩气囊的加热和通过散热呼吸管迅速转移走热量，弹性伸缩气囊受到汽化后的冷却水加热时，二氧化碳受热迅速膨胀，迫使弹性伸缩气囊伸展挤压散热呼吸管进行变形，而在散热呼吸管变形扩张后散热效果显著提升，温度迅速下降，弹性伸缩气囊因为二氧化碳回缩的原因而复形，拉动散热呼吸管恢复初始形状，类似于散热呼吸管的呼吸作用，依靠作用力加速附近的空气流动，使得转移出去的热量可以迅速转移至更远的空气中，保持空气流动性的好处是使得附近的空气始终保持在一个相较而言较低的温度，可以持续保持对散热呼吸管的换热降温作用。

进一步的，所述外散热管、吸热管和固点分流球均采用铝合金材料，所述散热呼吸管采用导热硅胶材料，所述散热呼吸管内壁上固定连接有多片环形阵列分布的冷凝回流片，散热呼吸管自身具有导热性的同时，具有一定的弹性和延展性，是作为其呼吸作用的基础，冷凝回流片则向汽化后的冷却水提供放热后液化的平面，促使其进行回流循环。

进一步的，所述冷凝回流片采用紫铜材质，且表面涂覆有纳米疏水涂层，紫铜具有优异的导热性能，可以迅速转移走热量保持低温充当很好的冷凝材料，纳米疏水涂层的目的是为了加速液化后的冷凝水在重力作用下快速回流，不易因为表面张力的关系停留在冷凝回流片上延缓循环速度。

进一步的，所述散热呼吸管内镶嵌有定形导热网，所述定形导热网包括若干个相互焊接的导热铜丝和节点中空球，定形导热网起到对散热呼吸管的定形作用，防止其出现不均匀变形现象，从而影响散热效果，节点中空球起到节点加强的作用，同时可以提升整体导热效果。

进一步的，所述节点中空球内填充有混合比例为1：2-5的导热砂和导热油，混合式的导热材料相比于单一的具有更加优异的导热性能。

进一步的，所述散热呼吸管外端还包裹覆盖有悬挂散热铠甲，所述悬挂散热铠甲包括若干个上端与散热呼吸管粘接的铝合金散热鳍片，悬挂散热铠甲用来辅助散热呼吸管向外界散发热量，且铝合金散热鳍片的设计形式可以在散热呼吸管变形扩张后，因为重力作用而始终保持竖直状态，相比于散热呼吸管来说具有相对打开的运动，一方面快速散去囤积在悬挂散热铠甲和散热呼吸管之间未及时散发出去的热量，另一方面可以显著提高散热呼吸管的呼吸剧烈程度，使得附近空气流动速度进一步加快。

进一步的，所述吸热管高度略低于外散热管，所述散热呼吸管延伸出外散热管，在保证散热呼吸管可以充分变形扩张并与外界空气接触的同时，满足在变形后挡住辅助散热间隙实现密封，使得辅助散热间隙内收集的雨水或者露水可以协同冷却水进行循环降温，避免挥发消散导致损失。

进一步的，所述弹性膜罩上表面贴装有多个均匀分布的反光片，且弹性膜罩呈向上凹起的形状，弹性膜罩上的反光片可以起到一定的反光作用，减少太阳光直射导致温度急剧上升，降低环境对散热的干扰，且向上凹起的形状既充分满足散热呼吸管的变形扩张，同时可以雨水或者露水引流至辅助散热间隙内进行收集。

进一步的，所述内双态散热管与导热石墨片之间还垫设有密封圈，所述导热石墨片上端还固定连接有多根均匀分布的导热石墨杆，且导热石墨杆插设于内双态散热管内的冷却水中，导热石墨杆一方面防止冷却水的泄漏，另一方面可以防止自然雨水或者露水侵入内双态散热管中造成冷却水的污染，导热石墨杆采用直插式接触冷却水的形式，扩大接触面积，提高传热效果。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现通过预装自循环散热竖跨组件的形式，用来直接将变压器在工作过程中产生的产生的热量可以迅速传导转移至外界空气中，主要依靠冷却水的吸热汽化和放热液化原理实现自循环散热，同时设置可膨胀的散热呼吸管加速放热液化这一进程，一方面通过膨胀扩大与外界环境的接触面积，另一方面利用“呼吸”产生的作用力加速附近空气的流动速度，从而综合提升散热性能，另外还可以通过收集利用自然的雨水和露水进行辅助吸热降温，实现密闭环境下无动力的变压器有效散热，保障变压器的正常运行和良好的使用寿命。

(2)内双态散热管包括上下分布且相互粘接的散热呼吸管和吸热管，散热呼吸管内正中心处设有固点分流球，固点分流球下端与吸热管之间固定连接有多根均匀分布的斜支撑杆，固点分流球与散热呼吸管之间固定连接有多根环形阵列分布的弹性伸缩气囊，弹性伸缩气囊内填充有二氧化碳，吸热管起到支撑和承纳冷却水的作用，固点分流球一方面起到提供中心固定点的作用，另外一方面可以有效分散汽化后的冷却水，迫使其更加充分的与弹性伸缩气囊和散热呼吸管接触，实现对弹性伸缩气囊的加热和通过散热呼吸管迅速转移走热量，弹性伸缩气囊受到汽化后的冷却水加热时，二氧化碳受热迅速膨胀，迫使弹性伸缩气囊伸展挤压散热呼吸管进行变形，而在散热呼吸管变形扩张后散热效果显著提升，温度迅速下降，弹性伸缩气囊因为二氧化碳回缩的原因而复形，拉动散热呼吸管恢复初始形状，类似于散热呼吸管的呼吸作用，依靠作用力加速附近的空气流动，使得转移出去的热量可以迅速转移至更远的空气中，保持空气流动性的好处是使得附近的空气始终保持在一个相较而言较低的温度，可以持续保持对散热呼吸管的换热降温作用。

(3)外散热管、吸热管和固点分流球均采用铝合金材料，散热呼吸管采用导热硅胶材料，散热呼吸管内壁上固定连接有多片环形阵列分布的冷凝回流片，散热呼吸管自身具有导热性的同时，具有一定的弹性和延展性，是作为其呼吸作用的基础，冷凝回流片则向汽化后的冷却水提供放热后液化的平面，促使其进行回流循环。

(4)冷凝回流片采用紫铜材质，且表面涂覆有纳米疏水涂层，紫铜具有优异的导热性能，可以迅速转移走热量保持低温充当很好的冷凝材料，纳米疏水涂层的目的是为了加速液化后的冷凝水在重力作用下快速回流，不易因为表面张力的关系停留在冷凝回流片上延缓循环速度。

(5)散热呼吸管内镶嵌有定形导热网，定形导热网包括若干个相互焊接的导热铜丝和节点中空球，定形导热网起到对散热呼吸管的定形作用，防止其出现不均匀变形现象，从而影响散热效果，节点中空球起到节点加强的作用，同时可以提升整体导热效果。

(6)节点中空球内填充有混合比例为1：2-5的导热砂和导热油，混合式的导热材料相比于单一的具有更加优异的导热性能。

(7)散热呼吸管外端还包裹覆盖有悬挂散热铠甲，悬挂散热铠甲包括若干个上端与散热呼吸管粘接的铝合金散热鳍片，悬挂散热铠甲用来辅助散热呼吸管向外界散发热量，且铝合金散热鳍片的设计形式可以在散热呼吸管变形扩张后，因为重力作用而始终保持竖直状态，相比于散热呼吸管来说具有相对打开的运动，一方面快速散去囤积在悬挂散热铠甲和散热呼吸管之间未及时散发出去的热量，另一方面可以显著提高散热呼吸管的呼吸剧烈程度，使得附近空气流动速度进一步加快。

(8)吸热管高度略低于外散热管，散热呼吸管延伸出外散热管，在保证散热呼吸管可以充分变形扩张并与外界空气接触的同时，满足在变形后挡住辅助散热间隙实现密封，使得辅助散热间隙内收集的雨水或者露水可以协同冷却水进行循环降温，避免挥发消散导致损失。

(9)弹性膜罩上表面贴装有多个均匀分布的反光片，且弹性膜罩呈向上凹起的形状，弹性膜罩上的反光片可以起到一定的反光作用，减少太阳光直射导致温度急剧上升，降低环境对散热的干扰，且向上凹起的形状既充分满足散热呼吸管的变形扩张，同时可以雨水或者露水引流至辅助散热间隙内进行收集。

(10)内双态散热管与导热石墨片之间还垫设有密封圈，导热石墨片上端还固定连接有多根均匀分布的导热石墨杆，且导热石墨杆插设于内双态散热管内的冷却水中，导热石墨杆一方面防止冷却水的泄漏，另一方面可以防止自然雨水或者露水侵入内双态散热管中造成冷却水的污染，导热石墨杆采用直插式接触冷却水的形式，扩大接触面积，提高传热效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中a处的结构示意图；

图3为本发明变压器柜部分的内部结构示意图；

图4为本发明自循环散热竖跨组件的结构示意图；

图5为图4中b处的结构示意图；

图6为图4中c处的结构示意图；

图7为本发明散热呼吸管膨胀状态下的结构示意图。

图中标号说明：

1底座、2外壳、3顶盖、4低压柜、5变压器柜、6高压柜、7自循环散热竖跨组件、71外散热管、72内双态散热管、721吸热管、722散热呼吸管、723悬挂散热铠甲、8隔离板、9辅助散热间隙、10斜支撑杆、11固点分流球、12弹性伸缩气囊、13导热铜丝、14节点中空球、15弹性膜罩、16冷凝回流片、17导热石墨片、18密封圈、19导热石墨杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-3，一种带有自循环散热竖跨结构的预装式变电站，包括底座1，底座1上端固定连接有外壳2，外壳2上端固定连接有顶盖3，外壳2自左至右依次安装有低压柜4、变压器柜5和高压柜6，低压柜4、变压器柜5和高压柜6之间分别固定连接有隔离板8，变压器柜5内配备有变压器，变压器柜5内安装有若干自循环散热竖跨组件7，自循环散热竖跨组件7包括竖跨变压器柜5内侧和顶盖3上侧的外散热管71，外散热管71与变压器之间固定连接有导热石墨片17，导热石墨片17上端固定连接有位于外散热管71内侧的内双态散热管72，请参阅图6，内双态散热管72与导热石墨片17之间还垫设有密封圈18，导热石墨片17上端还固定连接有多根均匀分布的导热石墨杆19，且导热石墨杆19插设于内双态散热管72内的冷却水中，导热石墨杆19一方面防止冷却水的泄漏，另一方面可以防止自然雨水或者露水侵入内双态散热管72中造成冷却水的污染，导热石墨杆19采用直插式接触冷却水的形式，扩大接触面积，提高传热效果。

请参阅图4-5，外散热管71和内双态散热管72之间保留有辅助散热间隙9，外散热管71内填充有冷却水，内双态散热管72上端固定连接有将其密封的弹性膜罩15内双态散热管72包括上下分布且相互粘接的散热呼吸管722和吸热管721，吸热管721高度略低于外散热管71，散热呼吸管722延伸出外散热管71，在保证散热呼吸管722可以充分变形扩张并与外界空气接触的同时，满足在变形后挡住辅助散热间隙9实现密封，使得辅助散热间隙9内收集的雨水或者露水可以协同冷却水进行循环降温，避免挥发消散导致损失，散热呼吸管722内正中心处设有固点分流球11，固点分流球11下端与吸热管721之间固定连接有多根均匀分布的斜支撑杆10，固点分流球11与散热呼吸管722之间固定连接有多根环形阵列分布的弹性伸缩气囊12，弹性伸缩气囊12内填充有二氧化碳，吸热管721起到支撑和承纳冷却水的作用，固点分流球11一方面起到提供中心固定点的作用，另外一方面可以有效分散汽化后的冷却水，迫使其更加充分的与弹性伸缩气囊12和散热呼吸管722接触，实现对弹性伸缩气囊12的加热和通过散热呼吸管722迅速转移走热量，弹性伸缩气囊12受到汽化后的冷却水加热时，二氧化碳受热迅速膨胀，迫使弹性伸缩气囊12伸展挤压散热呼吸管722进行变形，而在散热呼吸管722变形扩张后散热效果显著提升，温度迅速下降，弹性伸缩气囊12因为二氧化碳回缩的原因而复形，拉动散热呼吸管722恢复初始形状，类似于散热呼吸管722的呼吸作用，依靠作用力加速附近的空气流动，使得转移出去的热量可以迅速转移至更远的空气中，保持空气流动性的好处是使得附近的空气始终保持在一个相较而言较低的温度，可以持续保持对散热呼吸管722的换热降温作用。

外散热管71、吸热管721和固点分流球11均采用铝合金材料，散热呼吸管722采用导热硅胶材料，散热呼吸管722内壁上固定连接有多片环形阵列分布的冷凝回流片16，散热呼吸管722自身具有导热性的同时，具有一定的弹性和延展性，是作为其呼吸作用的基础，冷凝回流片16则向汽化后的冷却水提供放热后液化的平面，促使其进行回流循环，冷凝回流片16采用紫铜材质，且表面涂覆有纳米疏水涂层，紫铜具有优异的导热性能，可以迅速转移走热量保持低温充当很好的冷凝材料，纳米疏水涂层的目的是为了加速液化后的冷凝水在重力作用下快速回流，不易因为表面张力的关系停留在冷凝回流片16上延缓循环速度。

散热呼吸管722内镶嵌有定形导热网，定形导热网包括若干个相互焊接的导热铜丝13和节点中空球14，定形导热网起到对散热呼吸管722的定形作用，防止其出现不均匀变形现象，从而影响散热效果，节点中空球14起到节点加强的作用，同时可以提升整体导热效果，节点中空球14内填充有混合比例为1：2-5的导热砂和导热油，混合式的导热材料相比于单一的具有更加优异的导热性能。

请参阅图7，散热呼吸管722外端还包裹覆盖有悬挂散热铠甲723，悬挂散热铠甲723包括若干个上端与散热呼吸管722粘接的铝合金散热鳍片，悬挂散热铠甲723用来辅助散热呼吸管722向外界散发热量，且铝合金散热鳍片的设计形式可以在散热呼吸管722变形扩张后，因为重力作用而始终保持竖直状态，相比于散热呼吸管722来说具有相对打开的运动，一方面快速散去囤积在悬挂散热铠甲723和散热呼吸管722之间未及时散发出去的热量，另一方面可以显著提高散热呼吸管722的呼吸剧烈程度，使得附近空气流动速度进一步加快，弹性膜罩15上表面贴装有多个均匀分布的反光片，且弹性膜罩15呈向上凹起的形状，弹性膜罩15上的反光片可以起到一定的反光作用，减少太阳光直射导致温度急剧上升，降低环境对散热的干扰，且向上凹起的形状既充分满足散热呼吸管722的变形扩张，同时可以雨水或者露水引流至辅助散热间隙9内进行收集。

本发明可以实现通过预装自循环散热竖跨组件7的形式，用来直接将变压器在工作过程中产生的产生的热量可以迅速传导转移至外界空气中，主要依靠冷却水的吸热汽化和放热液化原理实现自循环散热，同时设置可膨胀的散热呼吸管加速放热液化这一进程，一方面通过膨胀扩大与外界环境的接触面积，另一方面利用“呼吸”产生的作用力加速附近空气的流动速度，从而综合提升散热性能，另外还可以通过收集利用自然的雨水和露水进行辅助吸热降温，实现密闭环境下无动力的变压器有效散热，保障变压器的正常运行和良好的使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。