一種提高氣道散熱能力的乾式變壓器的製作方法
2023-12-06 02:28:31 4
本實用新型涉及變壓器技術領域，具體為一種提高氣道散熱能力的乾式變壓器。
背景技術：
目前，多數乾式變壓器的電壓不超過35kV，容量不大於20000kVA，限制其發展的主要是材料、製造工藝和熱性能等因素。乾式變壓器的冷卻方式主要是自然對流，自然對流空氣冷卻時，變壓器在額定容量下可長期運行。當需要過負載運行和應急事故過負載運行時，就需要靠風機來冷卻，但是變壓器的負載損耗隨其運行溫度的升高而增加，處於非經濟狀態，故不推薦強迫風冷過長時間連續運行。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本實用新型的目的是，提供一種提高氣道散熱能力的乾式變壓器，該乾式變壓器能強化乾式變壓器的自然對流換熱，降低運行時的平均溫升和熱點溫升。
本實用新型提高氣道散熱能力的乾式變壓器，包含鐵芯、高壓繞組和低壓繞組，在相鄰兩個低壓繞組間形成散熱氣道，在散熱氣道內沿圓周方向均勻分布有數根撐條支撐，高壓繞組和低壓繞組間設有絕緣筒，低壓繞組的頂部和底部均設有墊塊，其特徵在於所述撐條與低壓繞組接觸的表面進行分段設置，每段接觸面均為梯形接觸面。
上述提高氣道散熱能力的乾式變壓器，其特徵在於所述梯形接觸面的數量為2-10。
上述提高氣道散熱能力的乾式變壓器，其特徵在於所述絕緣筒加高2-20cm。
上述提高氣道散熱能力的乾式變壓器，其特徵在於所述低壓繞組的底部墊塊上插有導流板，相鄰兩片導流板呈「八字」形設置，導流板與相鄰的低壓繞組的半徑相匹配，導流板的縱截面為三角形。
上述提高氣道散熱能力的乾式變壓器，其特徵在於所述低壓繞組頂部墊塊上插有通風板，相鄰兩片通風板平行插入墊塊，通風板與相鄰的低壓繞組的半徑相匹配。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：
本實用新型設置梯形接觸面，在保證撐條支撐強度的同時既減小了撐條的體積，又減小了與低壓繞組接觸的表面積，同時還能使空氣產生一定的擾流，增強了散熱氣道內的散熱效果。此外，設置導流板，能減少空氣進入散熱氣道的入口阻力，引導更多氣流進入散熱氣道，增大了散熱氣道內空氣流量，能使低壓繞組的熱點溫升降低約1％左右；設置通風板增加了自然對流的高度差，增大了散熱氣道內的負壓，增大了空氣的流量，能使低壓繞組的熱點溫升降低約6.5％左右，二者相結合，熱點溫升降低約7.5％左右。
附圖說明
圖1為撐條在兩個低壓繞組間的布置示意圖；
圖2為撐條與低壓繞組接觸表面的一段梯形接觸面的示意圖；
圖3(a)為矩形撐條結構局部圖；圖3(b)為工字撐條結構局部圖；
圖4(a)為矩形撐條溫升降低效果圖；圖4(b)為工字撐條溫升降低效果圖；
圖5為加在繞組底部的導流板示意圖；
圖6為加在繞組頂部的通風板示意圖；
圖7為加高絕緣筒示意圖；
圖8(a)為導流板安裝位置示意圖；圖8(b)為通風板安裝位置示意圖；
圖9為低壓繞組熱點溫升隨熱負荷變化；
圖10為低壓繞組溫升隨絕緣筒加高高度變化示意圖；
圖中，1低壓繞組，2低壓繞組，3散熱氣道，4撐條，5導流板，6通風板，7絕緣筒，8鐵芯，9高壓繞組，10墊塊。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖進一步介紹本實用新型，但並不以此作為對本申請權利要求保護範圍的限定。
本實用新型提高氣道散熱能力的乾式變壓器(簡稱乾式變壓器)，包含鐵芯8、高壓繞組9和低壓繞組(1和2)，在相鄰兩個低壓繞組間形成散熱氣道3，在散熱氣道內沿圓周方向均勻分布有數根撐條4支撐(參見圖1)，高壓繞組和低壓繞組間設有絕緣筒7，低壓繞組的頂部和底部均設有墊塊10，其特徵在於所述撐條與低壓繞組接觸的表面進行分段設置，每段呈形狀相同的梯形(參見圖2)。
本實用新型的乾式變壓器優選環氧樹脂澆注型，撐條的高度由散熱氣道的高度決定，寬度由散熱氣道的寬度決定。在散熱氣道內空氣在自然對流的作用下，自下而上流動，在撐條的表面會發生邊界層的分離，使氣流產生一定的擾動，增強了換熱效果。本實用新型中正向梯形是指相鄰的梯形方向一致，即一個梯形的上底與另一個梯形的下底相連，反向梯形是指相鄰的梯形方向相反，即一個梯形的上底與另一個梯形的上底相連。本實用新型中導流板和通風板的材料和撐條一樣，製造工藝也與撐條一樣，導流板和通風板與低壓繞組之間的距離均在1mm之內為宜，不能完全貼緊，在頂部空間允許的情況下，通風板越高散熱效果越好。絕緣筒主要用於乾式變壓器的高壓繞組和低壓繞組間的絕緣，同時作為高壓繞組和低壓繞組的支撐骨架。乾式變壓器高壓繞組頂部有一定的空間，因此可以加高絕緣筒來提高自然對流換熱效果。
實施例1
本實施例提高氣道散熱能力的乾式變壓器，包含鐵芯、高壓繞組和低壓繞組，在相鄰兩個低壓繞組間形成散熱氣道，在散熱氣道內沿圓周方向均勻分布有數根撐條支撐(參見圖1)，高壓繞組和低壓繞組間設有絕緣筒，低壓繞組的頂部和底部均設有墊塊，所述撐條與低壓繞組接觸的表面進行分段設置，每段接觸面均為梯形接觸面。
本實施例撐條數量為八根，撐條為矩形撐條(即縱截面為矩形的撐條)(參見圖3(a))，撐條與低壓繞組接觸的表面設置4段梯形接觸面，四段梯形接觸面呈正向梯形連接，圖2為撐條與低壓繞組接觸表面的一段梯形接觸面的示意圖，圖中梯形為等腰梯形，梯形的高I由段數決定，上底K比下底G短4mm。
實施例2
本實施例的乾式變壓器的各部分組成及連接關係同實施例1，不同之處在於所述撐條為工字撐條(即縱截面為工字的撐條)(參見圖3(b))，撐條與低壓繞組接觸的表面設置4段梯形，四段梯形呈反向梯形連接。
圖4(a)和圖4(b)為矩形撐條和工字撐條在分別呈正向和反向梯形時與現有撐條所帶來的溫升降低效果的對比。通過數值模擬乾式變壓器繞組在定負荷運行下的自然對流散熱情況，得出這四種撐條所帶來的效果：(1)矩形分段正向梯形撐條相對於矩形撐條能使乾式變壓器低壓繞組的平均溫升降低0.8％，熱點溫升降低1.7％。(2)矩形分段反向梯形撐條相對於矩形撐條能使乾式變壓器低壓繞組平均溫升降低1.6％，熱點溫升降低2.6％。(3)工字分段正向梯形撐條相對於工字撐條能使乾式變壓器低壓繞組平均溫升降低0.9％，熱點溫升降低1.8％。(4)工字分段反向梯形撐條相對於工字撐條能使乾式變壓器低壓繞組平均溫升降低1.4％，熱點溫升降低2.1％。
實施例3
本實施例的乾式變壓器的各部分組成及連接關係同實施例1，不同之處在於絕緣筒加高14cm(參見圖7)。從圖10中可以看出，隨著加高高度H的增加，溫升逐漸降低，絕緣筒加高20cm後，能使繞組的熱點溫升降低約2.73％。
實施例4
本實施例的乾式變壓器的各部分組成及連接關係同實施例1，不同之處在於所述低壓繞組的底部墊塊上插有導流板5，相鄰兩片導流板呈「八字」形設置，導流板與相鄰的低壓繞組的半徑相匹配，導流板的縱截面為三角形(參見圖5)。導流板高D為30mm，寬E為2mm，上部貼近散熱氣道入口，與相鄰低壓繞組距離F為1mm左右，下部靠近低壓繞組的中間位置(參見圖5和圖8(a))，這樣有利於減少氣流的入口阻力。兩片導流板呈漸擴形，與繞組的半徑一致，這樣能很好的貼合。
實施例5
本實施例的乾式變壓器的各部分組成及連接關係同實施例1，不同之處在於所述低壓繞組頂部墊塊上插有通風板6，相鄰兩片通風板平行插入墊塊，通風板與相鄰的低壓繞組的半徑相匹配。通風板高B為100mm，寬A為2mm，下部貼近散熱氣道出口，與低壓繞組距離C為1mm左右，處於低壓繞組的中間位置(參見圖6和圖8(b))。
實施例6
本實施例的乾式變壓器的各部分組成及連接關係同實施例5，不同之處在於本實施還設有實施例4所述的導流板。
圖9為實施例1、實施例4、實施例5及實施例6對應的低壓繞組熱點溫升隨熱負荷的變化的對比圖，從圖9中可以看出實施例6中通風板和導流板二者相結合帶來的溫升降低更為明顯。
本實用新型未述及之處適用於現有技術。