一种变压器的降温结构装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有快速响应的变压器的降温结构装置，其可提高变压器的安全性和使用寿命。关键是有一绝缘材料制备的片状绝缘层（1），绝缘层（1）内设有至少一个蒸发孔（2）和至少一个空气孔（3），绝缘层（1）的表面设有至少一个封装的感温装置（4），蒸发孔（2）与冷凝器（5）、可蒸发液体储存器（6）循环连通，储存器（6）还设有液体驱动装置（7），上述的感温装置（4）与电路控制部分（13）连通并再与液体驱动装置（7）连通。
【专利说明】一种变压器的降温结构装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对变压器的改进的结构装置，特别是指一种可用于变压器并降低变压器运行中的升温的一种结构装置。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，工业与居民用电电量越来越大，在环境保护的要求下，发电企业或大型装置离用电区域更远，为降低电力输送的损耗，输电电压越来越高，因此大功率的变压器使用量大幅增加，变压器的安全性能和使用寿命也在提高。大功率变压器面临的问题主要有下面几点，其一是变压器的芯体的涡流产生的热量大幅增加；其二是初、次级线圈的电流增加导致内阻和发热量均增加；其三是随着变压器内部的升温会导致绝缘材料的老化，绝缘性能降低。概括之是变压器的内耗增加、安全性和使用寿命均降低，特别需要指出的是随着电子工业的发展，很多用电区域要求供电品质提高，例如供电网的稳定性，若供电网的供电略有波动，可能导致半导体或晶片生产的大面积的次品、残品的产生，因此变压器稳定性能具有重要的意义。对于大功率变压器而言，最为关键的问题是如何知道何时升温、升温后有何措施可以采用、采用的措施是否有效等等，目前对变压器的降温一种是用液体流动将热量带出变压器，另一种是采用强制性空气流体带出线圈外侧的热量。但上述的措施效果均不是很理想，特别是对大功率的干式变压器，仅对线圈外侧进行空气流动降温，远不能解决变压器内部产生的热，而且变压器内部、尤为是芯体与初级线圈之间的热量危害最大，如何解决上述的问题，具有重要的经济价值与安全价值。
【发明内容】
[0003]本发明的发明目的是公开一种具有快速响应的变压器的降温结构装置，其可提高变压器的安全性和使用寿命。
[0004]实现本发明的技术解决方案如下:有一绝缘材料制备的片状绝缘层，绝缘层内设有至少一个蒸发孔和至少一个空气孔，绝缘层的表面设有至少一个封装的感温装置，蒸发孔与冷凝器、可蒸发液体储存器循环连通，储存器还设有液体驱动装置，上述的感温装置与电路控制部分连通并再与液体驱动装置连通。
[0005]所述的感温装置经电路控制部分再连接一空气驱动装置，空气驱动装置可使空气加速通过空气孔。
[0006]所述的感温装置设在绝缘层的两侧面，每一侧面至少设有一个感温装置。
[0007]所述的空气孔的入口端设有三通并经一气压式单向阀连通容纳易气化的液体的第二储液器。
[0008]所述的绝缘层为有一定厚度的片状，在绝缘层的断面形状的侧面有多个凹部作为空气孔，蒸发孔位于断面相对凹部的另一侧，蒸发孔与上述的空气孔相互错位设置，在绝缘层的上端有一凸部，绝缘层的上端延伸出上述的凸部。
[0009]所述的绝缘层的断面形状的两侧面均有凹部作为空气孔，且两侧的空气孔错位设置，同时蒸发孔位于两空气孔之间或错位设置。
[0010]所述的绝缘层的断面形状的两侧面均有凹部作为空气孔，且两侧面的空气孔为对称设置，蒸发孔位于断面的中间位置。
[0011]所述的空气孔的形状为矩形或半圆形或半椭圆形。
[0012]所述的蒸发孔为一高分子材料制备的管体，与绝缘层材料压制为一体而形成绝缘层，管体的长度大于绝缘层的长度。
[0013]本发明实质上为一可用于变压器的具有降温作用的绝缘材料或绝缘层，使用时，将上述的绝缘层置于变压器的芯体与初级线圈之间或置于初级线圈和次级线圈之间，当然在初、次级线圈自身为两个以上线圈时，在两个线圈之间亦可设置上述的绝缘层，其余部分可视为变压器的整体结构置于变压器的壳体的外部、或壳体的内部、或部分在壳体内部部分在壳体外部。在实际的使用中，尤为是对大功率的干式变压器，芯体和/或初、次级线圈会因涡流和电线电阻产生大量的热，使变压器内部处于较高的温度，当将本发明所述的绝缘层用于上述的变压器，绝缘层中的空气孔和蒸发孔中的空气流动和蒸发后的气化液体流动会带出大量的热量，可使变压器迅速降温，且上述的可蒸发的液体可在蒸发孔内反复循环，使变压器保持在要求的温度以下，特别需要指出的是变压器在使用中会因各种原因使变压器内部局部或整体快速升热，这不仅会造成电网供电品质的下降，还有降低变压器的绝缘性能、安全性能和使用寿命。因此，对快速升温采取技术措施使之尽快降温非常重要，故在本发明的绝缘层的表面设有至少一个感温装置，在用于变压器后，能及时反映出芯体或初级线圈或次级线圈出现升温，并发出温度信号使液体驱动装置或空气驱动装置启动，加大空气和气化液体的流量和流速，使快速积累的热量被迅速排出，确保变压器的安全使用，这具有重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图。
[0015]图2为图1中的A-A断面的一种结构示意图。
[0016]图3为图1中的A-A断面的另一种结构示意图。
[0017]图4为图1中的A-A断面的再一种结构示意图。
[0018]图5为本发明的绝缘层置于变压器中的芯体与线圈之间的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]请参见图1?图5，并结合附图详细展开本发明的【具体实施方式】，本发明的【具体实施方式】不是对本发明保护范围的限制。
[0020]本发明的具体实施例如下:有一绝缘材料制备的片状绝缘层1，该绝缘材料可以从已有技术中的具有绝缘性能、耐一定温度并有一定弯曲性能的高分子材料中选择即可，例如可从某些环氧树脂中选择，绝缘层I内设有至少一个蒸发孔2和至少一个空气孔3，绝缘层I的表面设有至少一个封装的感温装置4，感温装置4应作好封装，以确保在恶劣的环境中的长期使用，感温装置4可由已有技术中进行合理选型即可，上述的蒸发孔2与冷凝器
5、可蒸发液体储存器6循环连通，储存器6还设有液体驱动装置7，液体驱动装置7可以是液体泵，并亦可设置在蒸发孔2与储存器6之间的连通管道上，上述的感温装置4与电路控制部分13连通并再与液体驱动装置7连通，电路控制部分13是接收感温装置4测得的温度变化的电信号，然后通过电路控制部分13发出启动或控制液体驱动装置7的运行状态，所述的电路控制部分13无需复杂结构，可在一般起相同功能的电路中进行选择。一般情况下，当变压器使用时，其内部会有可预料的升温和升温过程，这时蒸发孔2中下端的液体在较高温度的作用下吸收热量而气化，并排出蒸发孔2 (同时空气通过空气孔3排出)后进入冷凝器5变为液体进入储存器6，以备再进入蒸发孔2循环使用，则可使变压器保持在某一特定允许的温度区间；但在某些特殊情况下，变压器出现局部或整体较快升温，感温装置4测得温度变化信号后传递给电路控制部分13再启动液体驱动装置7，增加液体的流量或流速，以迅速带走更多的变压器内部的热量，以使变压器维持在上述的特定的温度区间，电路控制部分13应具有记录全部信号过程的基本功能，以备检修维护人员调取、分析；上述的液体储存器6应保持在适当的高度，以使储存器6内的液体的上表面的高度位置可使蒸发孔2内下端保持有液体存在，当然亦可控制储存器6内的液体存量，使蒸发孔2内下端有液体存在。
[0021]前面已给出了本发明用于变压器时的使用的基本状态和功能，概括之通过空气孔3和蒸发孔2的气化的液体带走变压器的热量，同样为应对变压器内部因某些原因出现的快速升温，所述的感温装置4经电路控制部分13再连接一空气驱动装置8，空气驱动装置8设在空气孔3下端或连接空气孔3的管道上，其可使空气加速通过空气孔3，以带走更多的热量；在绝缘层I的两侧面设有感温装置4，使用时则可同时感知变压器芯体或/和初级线圈或/和次级线圈的温度，上述的绝缘层I的每一侧面至少设有一个感温装置4，则可更为精确的测出不同位置的温度，且多个感温装置4可测出整个变压器内部的三维状态的温度分布或升温，则可更精确地指示驱动装置开启和控制其运行状态；如果出现特殊情况，出现更为快速的升温，为避免变压器被烧坏或高温对绝缘层I的损坏，更快速的带走变压器内的热量是必须考虑到的，因此在空气孔3的入口端设有三通9并经一气压式单向阀10连通容纳易气化液体的第二储液器11，该易气化的液体只须气化温度较低的物质即可，可以从已有的各种液体中选择，当变压器出现较高温度时，电路控制部分13会开启液体驱动装置7和空气驱动装置8进行降温，当温度还再升高，则会提高空气驱动装置8的驱动功率，提高空气的流量和流速，当流速达到一定的值时，按空气动力学原理(伯努利原理)通过三通9的气流压力下降，则会开启气压式单向阀10，第二储液器11内的液体会被吸出并与空气流混合成雾状通过空气孔3，雾状的液体受较高温度的作用会吸收大量的热并气化后排出变压器；当温度下降后，空气流动速度会降低则气压式单向阀10关闭，这就解决了突发性的快速升温的问题。上述的状态实际上是使空气流动降温部分短时间内由气、液混合流体替代，以短时间内带出更多的热量，这对变压器自身短时(或瞬时)故障或电网短时波动或断路电流等原因造成的快速升温具有非常有效的保护作用。
[0022]绝缘层I首先的作用是起绝缘作用，绝缘层I为有一定厚度的片状，在绝缘层I的断面形状的侧面有多个凹部作为空气孔3，蒸发孔2位于断面相对凹部的另一侧，蒸发孔2与上述的空气孔3相互错位设置，在绝缘层I的上端有一凸部12，绝缘层I的上端延伸出上述的凸部12 ;所述的凸部12特别有利于片状的绝缘层I在初级线圈与芯体或次级线圈之间的定位，实质上凸部12的存在使位于变压器芯体和初级线圈或初、次级线圈之间时可保证整个绝缘层I有相对均匀的散热性，并可使蒸发孔2的直径尽可能的大，以提供尽可能多的液体蒸发气体通过，绝缘层I的上端延伸出上述的凸部12，安装时使绝缘层I的下端亦延伸出变压器芯体和初、次级线圈的下端面，这特别有利于本发明在变压器中的装配。除了前述的绝缘层I的结构外，所述的绝缘层I的断面形状的两侧面均有凹部作为空气孔3，此时两侧的空气孔3为对称设置，且蒸发孔2位于断面的中间位置，蒸发孔2实质位于两侧相邻的四个空气孔3之间，则蒸发孔2的面积可制备的尽可能大或蒸发孔2的断面为矩形，这种结构的绝缘层I的散热均匀较好，特别适合设置在多层结构的初级线圈或次级线圈内部，由于散热均一性好，不会造成各层线圈之间的热应力差，减小变压器制备过程中为避免热应力的变化或预计量而设置的过多的技术措施。
[0023]所述的绝缘层I的断面形状的两侧面均有空气孔3，且其两侧的空气孔3错位设置，同时蒸发孔2位于两空气孔3之间或错位设置，这种结构的绝缘层I特别适合大功率的变压器使用，因为大功率的变压器内部热量产生的多，同时对绝缘要求亦高，则绝缘层I的厚度是提高绝缘性能之一，而上述的结构实质上在绝缘层I上形成两排空气孔3和两排蒸发孔2，尽管绝缘层I的整体厚度有所增加，但散热效果不会相较于前述的结构降低散热性倉泛。
[0024]由于绝缘层I在变压器中设置，芯体或初、次级线圈可以是圆形断面，亦可能是其它形状的断面，为适应不同的断面结构，空气孔3的断面形状为矩形或半椭圆形或半圆形，矩形的空气孔3适合于平面设置或较小曲度的设置，因为矩形的空气孔3中存在的直角位置在较大弯曲度时会受到较大的应力而使直角的位置在一定时间使用后产生裂纹而影响绝缘性能或可能导致绝缘层I内的蒸发孔2中的液体产生局部泄露；当绝缘层I在变压器内需有较大弯曲度时，空气孔3的断面形状为半椭圆形或半圆形时可消除上述空气孔3变形时产生的应力和其可能产生的微小裂纹的前景，半椭圆形的空气孔3或半圆形的空气孔3与线圈或芯体有更大的空气流动的接触面积，因此选择何种空气孔3的断面形状，可根据散热要求进行选择；同样由于不同变压器的结构，绝缘层I可按段设置或按环绕芯体和/或线圈外侧面设置，这完全取决于针对不同功率的变压器的不同散热要求进行选择。
[0025]实际制备中，绝缘层I中的蒸发孔2为一高分子材料制备的管体，与绝缘层材料压制为一体而形成绝缘层1，管体的长度大于绝缘层I的长度，这便于蒸发孔2与其余部分的连接。
【权利要求】
1.一种变压器的降温结构装置，其特征在于有一绝缘材料制备的片状绝缘层(1)，绝缘层(I)内设有至少一个蒸发孔(2)和至少一个空气孔(3)，绝缘层(I)的表面设有至少一个封装的感温装置(4)，蒸发孔(2)与冷凝器(5)、可蒸发液体储存器(6)循环连通，储存器(6)还设有液体驱动装置(7)，上述的感温装置(4)与电路控制部分(13)连通并再与液体驱动装置(7)连通。
2.按权利要求1所述的变压器的降温结构装置，其特征在于所述的感温装置(4)经电路控制部分(13)再连接一空气驱动装置(8)，空气驱动装置(8)可使空气加速通过空气孔(3)。
3.按权利要求1或2所述的变压器的降温结构装置，其特征在于所述的感温装置(4)设在绝缘层(I)的两侧面，每一侧面至少设有一个感温装置(4)。
4.按权利要求3所述的变压器的降温结构装置，其特征在于所述的空气孔(3)的入口端设有三通(9)并经一气压式单向阀(10)连通容纳易气化的液体的第二储液器(11)。
5.按权利要求4所述的变压器的降温结构装置，其特征在于所述的绝缘层(I)为有一定厚度的片状，在绝缘层(I)的断面形状的侧面有多个凹部作为空气孔(3)，蒸发孔(2)位于断面相对凹部的另一侧，蒸发孔(2)与上述的空气孔(3)相互错位设置，在绝缘层(I)的上端有一凸部(12)，绝缘层(I)的上端延伸出上述的凸部(12)。
6.按权利要求5所述的变压器的降温结构装置，其特征在于所述的绝缘层(I)的断面形状的两侧面均有凹部作为空气孔(3)，且两侧的空气孔(3)错位设置，同时蒸发孔(2)位于两空气孔(3 )之间或错位设置。
7.按权利要求6所述的变压器的降温结构装置，其特征在于所述的绝缘层(I)的断面形状的两侧面均有凹部作为空气孔(3)，且两侧面的空气孔(3)为对称设置，蒸发孔(2)位于断面的中间位置。
8.按权利要求7所述的变压器的降温结构装置，其特征在于所述的空气孔(3)的形状为矩形或半圆形或半椭圆形。
9.按权利要求8所述的变压器的降温结构装置，其特征在于所述的蒸发孔(2)为一高分子材料制备的管体，与绝缘层材料压制为一体而形成绝缘层(I )，管体的长度大于绝缘层(O的长度。
【文档编号】H01F27/18GK103887042SQ201410145039
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】徐峰 申请人:汇网电气有限公司