專利名稱：一種蒸發(fā)冷卻變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器，特別涉及蒸發(fā)冷卻變壓器。
背景技術(shù)：
依照冷卻方式不同，變壓器通?？煞譃橛徒阶儔浩?、干式變壓器、六氟化硫氣體絕緣變壓器等幾個(gè)類別。油浸式變壓器的冷卻介質(zhì)為變壓器油(或耐高溫油)，其優(yōu)點(diǎn)是電氣強(qiáng)度高，但當(dāng)其溫度超過燃點(diǎn)后遇到明火時(shí)，仍存在燃燒的危險(xiǎn)，因此，油浸式變壓器不宜使用在防火要求高的特殊場合。干式變壓器只能說是難燃變壓器，并不是不燃變壓器，其工作溫度最高為185度，當(dāng)溫度超過臨界值時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生火災(zāi)，并且，干式變壓器價(jià)格昂貴，成本比普通油浸式變壓器高出2.5～4倍，繞組電流密度低，有效材料利用相當(dāng)不充分。氣體絕緣變壓器采用六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)和冷卻介質(zhì)，由于六氟化硫氣體的密度、絕緣性能和傳熱性能都遠(yuǎn)遜色于變壓器油，為了提高其絕緣性能和傳熱性能，通常變壓器油箱內(nèi)部壓力會(huì)達(dá)到0.2～0.4MPa(額定電壓110kV以下的低氣壓氣體絕緣變壓器)，或1.2～3.0MPa(額定電壓132kV～500kV高氣壓氣體絕緣變壓器)，因此，氣體泄漏后變壓器絕緣和冷卻問題變得非常突出，不得不盡快將變壓器退出運(yùn)行，因此，六氟化硫氣體絕緣變壓器體積大、重量大、成本比普通油浸式變壓器高出4～8倍，制造工藝復(fù)雜，制造環(huán)境的防塵要求相當(dāng)高，防滲漏的要求也極為嚴(yán)格。
申請?zhí)枮?9237863.x的實(shí)用新型專利提出的蒸發(fā)冷卻電力變壓器和申請?zhí)枮?8200236.x的實(shí)用新型專利提出的新型蒸發(fā)冷卻的變壓器采用氟的化合物為冷卻介質(zhì)，將冷卻介質(zhì)代替變壓器油放置在油箱中，由冷卻介質(zhì)吸收變壓器的熱量發(fā)生汽化，產(chǎn)生相變吸熱，經(jīng)冷凝器冷卻再液化，如此反復(fù)循環(huán)，且該冷卻介質(zhì)具有消防性，克服了油浸式變壓器、干式變壓器和氣體絕緣變壓器的不足，冷卻效果好，可靠性高。但是，由于目前氟化合物的使用受到了限制，這類變壓器只能改用符合環(huán)保要求的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，如Fla，但由于符合環(huán)保要求的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)價(jià)格昂貴，使得蒸發(fā)冷卻變壓器的價(jià)格也變得非常昂貴。因此，雖然蒸發(fā)冷卻變壓器能夠有效克服油浸式變壓器、干式變壓器和氣體絕緣變壓器的缺點(diǎn)，但因蒸發(fā)冷卻介質(zhì)必須更換為滿足環(huán)保要求的、昂貴的新型介質(zhì)，其經(jīng)濟(jì)性不再樂觀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，針對電壓等級(jí)110kV及以下的變壓器提出一種內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻變壓器。本發(fā)明采用內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻方式，不需要油箱，使變壓器結(jié)構(gòu)更加簡單；冷卻介質(zhì)用量少，達(dá)到了與全浸式蒸發(fā)冷卻變壓器同樣的冷卻效果。
本發(fā)明主要由變壓器和蒸發(fā)冷卻循環(huán)系統(tǒng)組成。
本發(fā)明的變壓器由內(nèi)冷式變壓器繞組、變壓器鐵芯以及高壓出線端子、低壓出線端子、上夾件、下夾件、高壓出線端子固定板、低壓出線端子固定板構(gòu)成。
其中本發(fā)明內(nèi)冷式變壓器繞組由并聯(lián)導(dǎo)線、組合導(dǎo)線或換位導(dǎo)線按照傳統(tǒng)方法繞制而成。并聯(lián)導(dǎo)線指由兩根或多根帶絕緣的扁導(dǎo)線組成的導(dǎo)線，組合導(dǎo)線指由兩根或多根略有絕緣的扁導(dǎo)線組成，外面包有按電壓等級(jí)規(guī)定的共同匝絕緣的導(dǎo)線。換位導(dǎo)線是將并聯(lián)導(dǎo)線排為兩排，按雙螺旋式繞組換位方法依次均勻地進(jìn)行換位的導(dǎo)線。本發(fā)明的并聯(lián)、組合和換位導(dǎo)線由實(shí)心導(dǎo)線和空心導(dǎo)線組成，或由實(shí)心導(dǎo)線和空心管線組成。實(shí)心導(dǎo)線材料可為銅或鋁?？招墓芫€可為空心不銹鋼管線或空心的其他材料制成的管線。在空心導(dǎo)線或空心管線中灌入滿足環(huán)保要求的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，蒸發(fā)冷卻介質(zhì)的數(shù)量根據(jù)繞組電流密度、二次冷卻水流量等情況確定。
本發(fā)明的蒸發(fā)冷卻循環(huán)系統(tǒng)由變壓器繞組內(nèi)的空心導(dǎo)線或空心管線、冷凝器、壓力循環(huán)泵以及內(nèi)集液管、外集液管、回液管、匯流管組成。變壓器繞組內(nèi)的空心導(dǎo)線或空心管線上下端分別通過上電液分離接頭和下電液分離接頭或密封接頭連接上絕緣引管和下絕緣引管，其中上絕緣引管通過密封接頭與匯流管相連，匯流管再和冷凝器的冷卻空間相連，冷凝器的冷卻空間與回液管相連，回液管的下端連接外集液管，外集液管通過密封接頭連接壓力循環(huán)泵的入口；下絕緣引管通過密封接頭與內(nèi)集液管相連，內(nèi)集液管通過密封接頭與壓力循環(huán)泵的出口相連。冷凝器罐體外上部安裝上壓力傳感器，壓力開關(guān)和減壓電磁閥，冷凝器的內(nèi)部裝有上層密封金屬管束和下層密封金屬管束，管束中流通二次冷卻水。
變壓器繞組發(fā)熱時(shí)，由于熱傳導(dǎo)和對流的作用，繞組內(nèi)空心導(dǎo)線或空心管線中的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)汽化，產(chǎn)生相變吸熱，在壓力循環(huán)泵的作用下汽化后的氣液混合蒸發(fā)冷卻介質(zhì)經(jīng)匯流管流入冷凝器中，被流過冷凝器的二次冷卻水冷卻后，流入回液管，再經(jīng)回液管通過外集液管流入壓力循環(huán)泵，再在壓力循環(huán)泵的作用下通過內(nèi)集液管流入繞組內(nèi)空心導(dǎo)線或空心管線中，如此循環(huán)。
由于本發(fā)明采用內(nèi)冷式的蒸發(fā)冷卻方式，僅需要在空心導(dǎo)線或空心管線中灌入蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，蒸發(fā)冷卻介質(zhì)的用量比現(xiàn)有技術(shù)的全浸式蒸發(fā)冷卻變壓器少得多。從而克服了全浸式蒸發(fā)冷卻變壓器在經(jīng)濟(jì)上的不足，具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢，且由于采用內(nèi)冷蒸發(fā)冷卻方式，變壓器不需要油箱，使變壓器結(jié)構(gòu)更加簡單。
本發(fā)明針對電壓等級(jí)35kV～110kV及0kV～35kV的變壓器設(shè)計(jì)了兩種技術(shù)方案。
對于35kV～110kV電壓等級(jí)的內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻變壓器，本發(fā)明的變壓器繞組由實(shí)心導(dǎo)線和空心銅或鋁導(dǎo)線組成，由于空心導(dǎo)線既輸送電能，又輸送蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，故在空心導(dǎo)線上下端必須進(jìn)行電液分離，即各繞組上下端分別通過上電液分離接頭和下電液分離接頭連接上絕緣引管和下絕緣引管；上絕緣引管通過匯流管和冷凝器的冷卻空間相連；下絕緣引管通過內(nèi)集液管與壓力循環(huán)泵的出口相連，壓力循環(huán)泵的入口與外集液管相連?；匾汗艿南露伺c外集液管相連，回液管的上端與冷凝器的冷卻空間相連?？招膶?dǎo)線與實(shí)心導(dǎo)線外部絕緣的材料、厚度依照試驗(yàn)電壓和繞組結(jié)構(gòu)而定。對于0kV～35kV電壓等級(jí)的內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻變壓器，本發(fā)明的變壓器繞組由實(shí)心導(dǎo)線和空心管線組成，由于空心管線只輸送蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，不輸送電能，故在空心管線上下端不必進(jìn)行電液分離，即各繞組上下端直接通過上端密封接頭和下端密封接頭連接上絕緣引管和下絕緣引管；上絕緣引管通過匯流管和冷凝器的冷卻空間相連；下絕緣引管通過內(nèi)集液管與壓力循環(huán)泵的出口相連，壓力循環(huán)泵的入口與外集液管相連。回液管的下端與外集液管相連，回液管的上端與冷凝器的冷卻空間相連?？招墓芫€與實(shí)心導(dǎo)線外部包扎的絕緣厚度可以相同、也可以不同。
本發(fā)明的變壓器繞組中N根導(dǎo)線組成并聯(lián)導(dǎo)線或組合導(dǎo)線。N根導(dǎo)線含有N-M根實(shí)心導(dǎo)線和M根空心導(dǎo)線或空心管線(1≤M≤N)。在并聯(lián)導(dǎo)線或組合導(dǎo)線中，實(shí)心導(dǎo)線由實(shí)心裸導(dǎo)線和實(shí)心導(dǎo)線絕緣組成。空心導(dǎo)線由空心裸導(dǎo)線和空心導(dǎo)線絕緣組成，空心管線由空心裸管線和管線絕緣組成(如在低壓變壓器中，空心管線可不加絕緣)。組合導(dǎo)線外包有外絕緣。
本發(fā)明的變壓器繞組中N根導(dǎo)線組成的換位導(dǎo)線中含有M(1≤M≤N)根空心導(dǎo)線或空心管線以及X((0≤X)根中間空心導(dǎo)線或中間空心管線。換位導(dǎo)線由N-M-X根實(shí)心導(dǎo)線、M根空心導(dǎo)線或空心管線以及X根中間空心導(dǎo)線或中間空心管線組成。
用N根銅(鋁)線組成的并聯(lián)導(dǎo)線(或組合導(dǎo)線、換位導(dǎo)線)繞制而成的變壓器繞組，可將其中M(1≤M≤N)根導(dǎo)線用空心導(dǎo)線，或空心管線替代，M值決定于繞組電流密度。空心導(dǎo)線的形狀可依據(jù)線材的形狀而定，如扁銅(鋁)空心導(dǎo)線加工成矩形空心導(dǎo)線，圓銅(鋁)線加工成圓形空心導(dǎo)線?？招墓芫€的形狀由與其繞制在一起的實(shí)心導(dǎo)線的形狀決定，即與實(shí)心扁線共同繞制的空心管線采用矩形空心扁管線，與實(shí)心圓線共同繞制的空心管線采用圓形空心圓管線，管線外徑與其共同繞制的導(dǎo)線外徑一致，空心導(dǎo)線和空心管線的壁厚取決于線材機(jī)械強(qiáng)度、蒸發(fā)冷卻介質(zhì)流量、二次冷卻水流量共同確定。
本發(fā)明使用的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)是高絕緣低沸點(diǎn)物化性能穩(wěn)定滿足環(huán)保要求的介質(zhì)，如Fla、4310、3000等。
本發(fā)明蒸發(fā)冷卻循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器由金屬罐體和裝在罐內(nèi)的上下兩層密封金屬管束構(gòu)成。上層金屬管束主要用來冷卻蒸發(fā)冷卻介質(zhì)的氣體，而下層金屬管束主要用來冷卻蒸發(fā)冷卻介質(zhì)的液體。金屬罐體與密封管束之間有足夠的冷卻空間。金屬罐體上安裝有壓力傳感器，壓力開關(guān)，減壓電磁閥，二次冷卻水泄漏檢測和報(bào)警儀的檢測電極。二次冷卻水泄漏檢測和報(bào)警儀的檢測電極是插入到冷凝器金屬罐體內(nèi)部冷卻空間的底部，并用密封接頭引出罐外，與外部電路連接。
本發(fā)明中的回液管通過連接管與磁性浮子液位計(jì)相連。液位計(jì)下端裝有一只壓力傳感器。
本發(fā)明采用的冷卻介質(zhì)在達(dá)到沸點(diǎn)沸騰后的氣液兩相換熱的換熱效果優(yōu)于油浸式變壓器的單相對流換熱和干式變壓器的空氣換熱，冷卻效果好，且溫度分布均勻，不存在局部過熱點(diǎn)，即使當(dāng)變壓器負(fù)荷超過額定值2～3倍時(shí)，線圈溫升仍在正常范圍內(nèi)，有效防止了變壓器絕緣材料的老化，保證了絕緣材料的耐電強(qiáng)度。由于采用內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻方式，故不需要油箱，使變壓器結(jié)構(gòu)更加簡單，且冷卻介質(zhì)用量少，具有與全浸式蒸發(fā)冷卻變壓器同樣的冷卻效果。同時(shí)，由于冷卻介質(zhì)的消防性，本發(fā)明還具有安全不可燃的積極效果。


圖1為本發(fā)明的變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中10變壓器繞組，20變壓器鐵芯，30上夾件，40下夾件，50高壓出線端子，60低壓出線端子，70出線端子固定板，80冷凝器，90三角形支架，100壓力循環(huán)泵。
圖2為本發(fā)明的變壓器繞組具體實(shí)施方式
之一示意圖。圖中10變壓器繞組，80冷凝器，100壓力循環(huán)泵，110實(shí)心導(dǎo)線，120空心導(dǎo)線，130上電液分離接頭，140上絕緣引管，150密封接頭，160匯流管，170回液管，180聯(lián)接管，190磁性浮子液位計(jì)，200壓力傳感器，210外集液管，220密封接頭，230、250密封接頭，240內(nèi)集液管，260下絕緣引管，270下電液分離接頭，280壓力傳感器，290壓力開關(guān)，300減壓電磁閥，310電極，320上層密封金屬管束，330下層密封金屬管束。
圖3本發(fā)明的變壓器繞組具體實(shí)施方式
之二示意圖。圖中340密封接頭。
圖4為本發(fā)明變壓器繞組并聯(lián)導(dǎo)線具體實(shí)施方式
示意圖。圖中350實(shí)心導(dǎo)線，360空心導(dǎo)線，370實(shí)心裸導(dǎo)線，380實(shí)心導(dǎo)線絕緣，390空心裸導(dǎo)線，400空心導(dǎo)線絕緣。
圖5為本發(fā)明變壓器繞組組合導(dǎo)線具體實(shí)施方式
的示意圖。圖中410實(shí)心導(dǎo)線，420空心導(dǎo)線，430實(shí)心裸導(dǎo)線，440實(shí)心導(dǎo)線絕，450空心裸導(dǎo)線，460空心導(dǎo)線絕緣，470外絕緣。
圖6為本發(fā)明變壓器繞組換位導(dǎo)線具體實(shí)施方式
的示意圖。圖中480實(shí)心導(dǎo)線、490空心導(dǎo)線，500中間空心導(dǎo)線，510實(shí)心裸導(dǎo)線，520實(shí)心導(dǎo)線絕緣，530空心裸導(dǎo)線，540空心導(dǎo)線絕緣，550紙絕緣，560外絕緣。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，變壓器繞組10由實(shí)心導(dǎo)線和空心導(dǎo)線組成的并聯(lián)導(dǎo)線、組合導(dǎo)線或換位導(dǎo)線，按照傳統(tǒng)方法繞制而成，或由實(shí)心導(dǎo)線和空心管線組成的并聯(lián)導(dǎo)線、組合導(dǎo)線或換位導(dǎo)線，按照傳統(tǒng)方法繞制而成。變壓器鐵芯20的上端部和下端部分別被上夾件30和下夾件40固定，高壓出線端子50和低壓出線端子60被出線端子固定板70固定，冷凝器80被固定在三角形支架90上，在空心導(dǎo)線或空心管線中灌入的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)在壓力循環(huán)泵100的作用下，在蒸發(fā)冷卻循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)。
如圖2所示為以1根實(shí)心導(dǎo)線和1根空心導(dǎo)線并聯(lián)而成的并聯(lián)導(dǎo)線繞制的變壓器繞組的實(shí)施例。變壓器繞組10由1根實(shí)心導(dǎo)線110和1根空心導(dǎo)線120并聯(lián)組成的并聯(lián)導(dǎo)線繞制而成，變壓器繞組上出線端通過上電液分離接頭130和上絕緣引管140相連。上絕緣引管140通過密封接頭150與匯流管160相連。匯流管160再和冷凝器80的冷卻空間相連。冷凝器80的冷卻空間與回液管170相連。回液管170通過聯(lián)接管180與磁性浮子液位計(jì)190相連。液位計(jì)190下端裝有一只壓力傳感器200?；匾汗?70的下端連接外集液管210，外集液管210通過密封接頭220連接壓力循環(huán)泵100的入口，壓力循環(huán)泵100的出口通過密封接頭230與內(nèi)集液管240相連。內(nèi)集液管240通過密封接頭250連接下絕緣引管260。下絕緣引管260與下電液分離接頭270相連，下電液分離接頭270與變壓器繞組10下出線端相連。冷凝器罐體外上部安裝上壓力傳感器280，壓力開關(guān)290和減壓電磁閥300。還裝有二次冷卻水泄漏檢測和報(bào)警儀的電極310，即插入冷凝器冷卻空間底部的一對電極T1，T2。冷凝器的內(nèi)部裝有上層密封金屬管束320和下層密封金屬管束330。管束的進(jìn)出口經(jīng)密封引出罐外，其中流通二次冷卻水。繞組中的空心導(dǎo)體，回液管及與其連通的部件中注入適量的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)。
如圖3所示為以1根實(shí)心導(dǎo)線和1根空心管線并聯(lián)而成的并聯(lián)導(dǎo)線繞制的變壓器繞組的實(shí)施例。變壓器繞組由1根實(shí)心導(dǎo)線和1根空心管線并聯(lián)組成的并聯(lián)導(dǎo)線繞制而成，變壓器繞組上出線端與上絕緣引管通過密封接頭340相連，上絕緣引管通過密封接頭與匯流管相連。匯流管再和冷凝器的冷卻空間相連。冷凝器的冷卻空間與回液管相連?；匾汗芡ㄟ^聯(lián)接管與磁性浮子液位計(jì)相連。液位計(jì)下端裝有一只壓力傳感器。回液管的下端連接外集液管，外集液管通過密封接頭連接壓力循環(huán)泵的入口，壓力循環(huán)泵的出口通過密封接頭與內(nèi)集液管相連。內(nèi)集液管通過密封接頭連接下絕緣引管。下絕緣引管與通過密封接頭340與變壓器繞組下出線端相連。冷凝器罐體外上部安裝上壓力傳感器，壓力開關(guān)和減壓電磁閥。還裝有二次冷卻水泄漏檢測和報(bào)警儀的電極，即插入冷凝器冷卻空間底部的一對電極T1，T2。冷凝器的內(nèi)部裝有上層密封金屬管束和下層密封金屬管束。管束和進(jìn)出口經(jīng)密封引出罐外，其中流通二次冷卻水。繞組中的空心導(dǎo)體，回液管及與其連通的部件中注入適量的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)。
圖4為變壓器繞組中4根并聯(lián)導(dǎo)線中含有1根空心導(dǎo)線或空心管線的示意圖。
4根并聯(lián)導(dǎo)線由3根實(shí)心導(dǎo)線350和1根空心導(dǎo)線360或空心管線組成。實(shí)心導(dǎo)線350由實(shí)心裸導(dǎo)線370和實(shí)心導(dǎo)線絕緣380組成?？招膶?dǎo)線360由空心裸導(dǎo)線390和空心導(dǎo)線絕緣400組成，空心管線由空心裸管線和管線絕緣組成(如在低壓變壓器中，空心管線可不加絕緣)。該結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展到N根并聯(lián)導(dǎo)線中含有M(1≤M≤N)根空心導(dǎo)線360或空心管線的情況。
圖5為變壓器繞組中2根導(dǎo)線組成的組合導(dǎo)線中含有1根空心導(dǎo)線或空心管線的示意圖。
組合導(dǎo)線由1根實(shí)心導(dǎo)線410和1根空心導(dǎo)線420或空心管線組合而成。實(shí)心導(dǎo)線410由實(shí)心裸導(dǎo)線430和實(shí)心導(dǎo)線絕緣440組成?？招膶?dǎo)線420由空心裸導(dǎo)線450和空心導(dǎo)線絕緣460組成，空心管線由空心裸管線和管線絕緣組成(如在低壓變壓器中，空心管線可不加絕緣)。組合導(dǎo)線外包有外絕緣470。
該結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展到N根導(dǎo)線組成的組合導(dǎo)線中含有M(1≤M≤N)根空心導(dǎo)線或空心管線的情況。
圖6為變壓器繞組中17根導(dǎo)線組成的換位導(dǎo)線中含有3根空心導(dǎo)線或空心管線和2根中間空心導(dǎo)線或中間空心管線的示意圖。
換位導(dǎo)線由12根實(shí)心導(dǎo)線480、3根空心導(dǎo)線490或空心管線，以及2根處于換位導(dǎo)線中兩排并列導(dǎo)線之間的空心導(dǎo)線或空心管線即中間空心導(dǎo)線500或中間空心管線組成。實(shí)心導(dǎo)線480由實(shí)心裸導(dǎo)線510和實(shí)心導(dǎo)線絕緣520組成?？招膶?dǎo)線490由空心裸導(dǎo)線530和空心導(dǎo)線絕緣540組成，空心管線由空心裸管線和管線絕緣組成(如在低壓變壓器中，空心管線可不加絕緣)，兩排并列的導(dǎo)線之間為紙絕緣550，如在兩排并列的導(dǎo)線之間都充滿中間空心導(dǎo)線500或中間空心管線的情況下可無需紙絕緣550，紙絕緣中部有2根中間空心導(dǎo)線500或中間空心管線，換位導(dǎo)線外包有外絕緣560。
該結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展到N根導(dǎo)線組成的換位導(dǎo)線中含有M(1≤M≤N)根空心導(dǎo)線或空心管線以及X((0≤X)根中間空心導(dǎo)線或中間空心管線的情況。
本發(fā)明變壓器繞組10在工作情況下產(chǎn)生能量損耗，繞組發(fā)熱，熱量傳遞給空心導(dǎo)線中的冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到冷卻介質(zhì)空間壓力所對應(yīng)的飽和溫度時(shí)，冷卻介質(zhì)開始汽化形成氣相和液相的混合物。由于冷卻介質(zhì)在變壓器繞組內(nèi)空心導(dǎo)線中的流動(dòng)路程較長，單相流動(dòng)阻力和沿程流阻都較大，所以由壓力循環(huán)泵100來提供系統(tǒng)循環(huán)的動(dòng)力同時(shí)克服介質(zhì)的在回路中的流動(dòng)阻力。氣相和液相混合的兩相流體流向冷凝器80的冷卻空間與冷凝器80內(nèi)部密封的兩層管束中流動(dòng)的二次冷卻水進(jìn)行熱交換。冷卻介質(zhì)氣體被冷凝成液體，冷卻介質(zhì)的液體和氣體共同被下層密封管束330中的二次冷卻水冷卻，從而降低溫度重新流回到回液管中。壓力循環(huán)泵100的輸出壓力是固定值，循環(huán)過程隨著負(fù)荷的變化自行調(diào)整蒸發(fā)點(diǎn)的位置。負(fù)荷高，則蒸發(fā)點(diǎn)靠前即氣液兩相段較長；負(fù)荷低，氣液兩相段較短，甚至不出現(xiàn)氣液兩相段而變成全液相冷卻。冷凝器80上安裝的壓力傳感器反映冷凝器80冷卻空間壓力，用它可以控制減壓電磁閥300以調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的蒸發(fā)溫度。壓力開關(guān)檢測冷凝器80冷卻空間的極限壓力，它直接控制減壓電磁閥300降低冷凝器冷卻空間的壓力，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。回液管170上連接的磁性浮子液位計(jì)190能直觀顯示系統(tǒng)中的冷卻介質(zhì)的灌液高度。液位計(jì)190下端安裝的壓力傳感器200與冷凝器80上安裝的壓力傳感器280共同把液位的電信號(hào)遠(yuǎn)程傳送給中央控制室。安裝在冷凝器80上的二次冷卻水泄漏檢測和報(bào)警儀的檢測電極將漏水的電信號(hào)遠(yuǎn)程傳送給中央控制室，由中央控制室發(fā)出指令對系統(tǒng)進(jìn)行漏水處理。
權(quán)利要求
1.一種蒸發(fā)冷卻變壓器，包括變壓器和蒸發(fā)冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于變壓器繞組[10]由實(shí)心導(dǎo)線和空心導(dǎo)線、或?qū)嵭膶?dǎo)線和空心管線組成的并聯(lián)導(dǎo)線、組合導(dǎo)線或換位導(dǎo)線繞制而成，在空心導(dǎo)線或空心管線中灌入蒸發(fā)冷卻介質(zhì)；蒸發(fā)冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括變壓器繞組[10]內(nèi)的空心導(dǎo)線或空心管線、冷凝器[80]、壓力循環(huán)泵[100]、內(nèi)集液管[240]、外集液管[210]、回液管[170]、匯流管[160]；變壓器繞組[10]內(nèi)的空心導(dǎo)線或空心管線上下端分別通過上電液分離接頭[130]和下電液分離接頭[270]或密封接頭[150]連接上絕緣引管[140]和下絕緣引管[260]，其中上絕緣引管[140]通過密封接頭[150]與匯流管[160]相連，匯流管[160]再和冷凝器[80]的冷卻空間相連，冷凝器的冷卻空間與回液管[170]相連，回液管[170]的下端連接外集液管[210]，外集液管[210]通過密封接頭[150]連接壓力循環(huán)泵[100]的入口；下絕緣引管[260]通過密封接頭[150]與內(nèi)集液管[240]相連，內(nèi)集液管[240]通過密封接頭[150]與壓力循環(huán)泵[100]的出口相連。冷凝器[80]罐體外上部安裝上壓力傳感器[280]，壓力開關(guān)[290]和減壓電磁閥[300]，冷凝器[80]的內(nèi)部裝有上層密封金屬管束[320]和下層密封金屬管束[330]，管束中流通二次冷卻水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)冷卻變壓器，其特征是所述的變壓器繞組[10]中的N根并聯(lián)導(dǎo)線含有M(1≤M≤N)根空心導(dǎo)線或空心管線；N根并聯(lián)導(dǎo)線由N-M根實(shí)心導(dǎo)線和M根空心導(dǎo)線或空心管線組成；實(shí)心導(dǎo)線由實(shí)心裸導(dǎo)線和實(shí)心導(dǎo)線絕緣組成；空心導(dǎo)線由空心裸導(dǎo)線和空心導(dǎo)線絕緣組成，空心管線由空心裸管線和管線絕緣組成，在低壓變壓器中，空心管線可不加絕緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蒸發(fā)冷卻變壓器，其特征是所述的變壓器繞組[10]中的N根導(dǎo)線組成的組合導(dǎo)線中含有M(1≤M≤N)根空心導(dǎo)線或空心管線；組合導(dǎo)線由N-M根實(shí)心導(dǎo)線和M根空心導(dǎo)線或空心管線組合而成；實(shí)心導(dǎo)線由實(shí)心裸導(dǎo)線和實(shí)心導(dǎo)線絕緣組成；空心導(dǎo)線由空心裸導(dǎo)線和空心導(dǎo)線絕緣組成，空心管線由空心裸管線和管線絕緣組成；如在低壓變壓器中，空心管線可不加絕緣；組合導(dǎo)線外包有外絕緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)所述的蒸發(fā)冷卻變壓器，其特征是變壓器繞組[10]中的N根導(dǎo)線組成的換位導(dǎo)線含有M(1≤M≤N)根空心導(dǎo)線或空心管線以及X((0≤X)根中間空心導(dǎo)線或中間空心管線；換位導(dǎo)線由N-M-X根實(shí)心導(dǎo)線、M根空心導(dǎo)線或空心管線以及X根中間空心導(dǎo)線或中間空心管線組成；實(shí)心導(dǎo)線由實(shí)心裸導(dǎo)線和實(shí)心導(dǎo)線絕緣組成；空心導(dǎo)線由空心裸導(dǎo)線和空心導(dǎo)線絕緣組成，空心管線由空心裸管線和管線絕緣組成；如在低壓變壓器中，空心管線可不加絕緣；兩排并列的導(dǎo)線之間為紙絕緣，如在兩排并列的導(dǎo)線之間都充滿中間空心導(dǎo)線或中間空心管線的情況下可無需紙絕緣，紙絕緣中部有X根中間空心導(dǎo)線或中間空心管線；換位導(dǎo)線外包有外絕緣。
全文摘要
一種蒸發(fā)冷卻變壓器，采用內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻方式。它的變壓器繞組由實(shí)心導(dǎo)線和空心導(dǎo)線、或?qū)嵭膶?dǎo)線和空心管線組成，在空心導(dǎo)線或空心管線中灌入滿足環(huán)保要求的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)。由于能量損耗，變壓器繞組發(fā)熱，熱量傳遞給空心導(dǎo)線中的冷卻介質(zhì)，使其溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到內(nèi)部壓力所對應(yīng)的飽和溫度時(shí)，繞組內(nèi)空心導(dǎo)體或空心管線中的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)汽化，產(chǎn)生相變吸熱，經(jīng)冷凝器冷卻再液化，如此循環(huán)。本發(fā)明具有不可燃、體積小、重量輕、溫升低、安全可靠、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01F27/10GK1713314SQ20041004820
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者張國強(qiáng), 郭卉, 顧國彪 申請人:中國科學(xué)院電工研究所