專利名稱：內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變壓器殼體，特別涉及一種內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體。
技術(shù)背景低高壓(35kV及以下)電網(wǎng)中的中小型變壓器，是電網(wǎng)與用戶、用電器之間不可缺少的 連接器件。電力網(wǎng)中發(fā)電機(jī)所發(fā)電能有50% (因負(fù)荷性質(zhì)而異)必須通過此類變壓器將電能傳 輸給用電器。電能在經(jīng)變壓器傳輸?shù)倪^程中，變壓器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生損耗，此損耗分為兩部分即所謂的"鐵 損"與"銅損"。"鐵損"是指變壓器鐵芯由于交變磁通所引起的鐵芯內(nèi)部的發(fā)熱損耗；"銅損" 是指變壓器帶上負(fù)載后，負(fù)荷電流在一、二次線圈中產(chǎn)生的發(fā)熱損耗。以國產(chǎn)統(tǒng)一設(shè)計(jì)為例 10kV以下配電變壓器(指400—1600kVA范圍)其"鐵損"約為變壓器額定容量的0.3—0. 15%， 此損耗與負(fù)荷電流的大小無關(guān)；"銅損"約為變壓器額定容量的2.0—1.0%左右，此損耗與負(fù) 荷電流的平方成正比，與導(dǎo)線的電阻成正比，即與運(yùn)行時(shí)線圈的溫度成正比(發(fā)熱功率=12*^=12 R。，a(t-1。)，式中a為導(dǎo)線的溫度系數(shù)，t為運(yùn)行時(shí)的溫度)。運(yùn)行中"鐵損"、"銅損"最終造成變壓器器身溫度升高，線圈溫度升高又使得導(dǎo)線電阻 值增大，故"銅損"將同時(shí)增大，為了保證變壓器的安全，運(yùn)行中變壓器的實(shí)際溫度必須低 于允許溫度。由于變壓器的損耗與容量的3/4次方成比例，而無專用散熱部件的殼體表面即 冷卻表面只與容量的1/2次方成比例，故數(shù)十千伏安以上的電力變壓器都必須裝設(shè)散熱部件， 散發(fā)足夠的熱量，以降低變壓器的運(yùn)行溫度，同時(shí)也降低了負(fù)載損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。由計(jì)算可知，在同樣負(fù)載條件下，如能將變壓器的運(yùn)行溫度降低rc，則負(fù)載損耗將減少原損耗值的0. 4%。例如1臺(tái)500kVA的S9型變壓器的原額定損耗功率為4980W，如果能將 運(yùn)行溫度下降10。C，即可節(jié)電約200W，則全年可節(jié)省損耗電量約1750kW，h。小型變壓器外殼均采用"殼式"結(jié)構(gòu)，即外殼的垂直筒部與殼底焊接成一個(gè)筒體。變壓 器器身(鐵芯、線圈、瓷套及附件等)均吊裝在上蓋板上，外殼既是存裝變壓器油的容器又 是散熱器，由公知的技術(shù)可知目前常見的外殼有管式散熱外殼、板式散熱外殼及空葉式散 熱外殼。首先參見圖1及圖2，為管式散熱外殼的縱剖面圖和結(jié)構(gòu)示意圖，在外殼直筒壁的四周 焊有"["形扁管，以增大外殼的散熱面，增強(qiáng)散熱效果。外殼中的變壓器油被分隔為筒內(nèi)油IO及筒外油11即散熱管內(nèi)油，運(yùn)行中的變壓器器身(鐵芯、線圈)的損耗熱量，傳導(dǎo)給變壓 器油，使得油溫升高，密度減小而上升；相反筒外油ll則因管表面向空氣中散熱，油溫下降 密度增大而下降，從而形成筒內(nèi)油被加熱而上升，流入散熱管7上端，被冷卻的筒外油ll即 散熱管內(nèi)油從散熱管的上端下降，最后從散熱管7下端回流到筒的下部，再受熱上升。這是 一個(gè)封閉的溫差自循環(huán)系統(tǒng)。在圖中箭頭所示，在油不停的循環(huán)中，變壓器器身的損耗熱量 將不斷被帶至殼體表面，散入空氣中。使變壓器油產(chǎn)生循環(huán)流動(dòng)的動(dòng)力來自變壓器器身的損 耗熱，而無需外加動(dòng)力。圖3及圖4為板式散熱外殼的縱剖面圖和結(jié)構(gòu)示意圖，所用的板式散熱器是由專門廠家 按國家統(tǒng)一規(guī)格制造的， 一般小型變壓器廠家只是根據(jù)所需散熱面積選用。板式散熱片8上 下兩端與其集油管9相焊接成散熱片組，集油管9再與筒直壁部分2焊接，同樣形成一個(gè)溫 差自循環(huán)散熱系統(tǒng)，就機(jī)理而言與管式(圖l)無本質(zhì)區(qū)別。板式散熱外殼與管式散熱外殼相 比，可在有限的周長內(nèi)布置更多的散熱面。圖5、圖6及圖7分別為空葉式散熱外殼的縱剖面圖、結(jié)構(gòu)示意圖及橫剖面圖，它的筒 體直壁是由上、中、下三段焊接而成，其中段是由薄鋼板彎折成梳齒狀外形圍成的筒體，而 后與上、下段焊接，并將外凸梳齒上下兩端壓扁后封焊，形成中空的外葉，即中空的梳齒狀 凸葉——"空葉"，如圖7所示。此種外殼出現(xiàn)時(shí)間僅十?dāng)?shù)年，由于空葉中的油與筒內(nèi)油自上 至下都是相互連為一體的(即無筒內(nèi)油與筒外油之分)，在此結(jié)構(gòu)的外殼中靠近變壓器器身的 油受熱后雖然也有上升的趨勢，但因無管式散熱外殼和板式散熱外殼的溫差自循環(huán)系統(tǒng)，故 不能形成有序的循環(huán)油流，僅能形成局部的紋流，故損耗熱的導(dǎo)出主要是依靠油自身的橫向 熱傳導(dǎo)，即靠近變壓器器身的油被損耗熱加熱升溫后將熱量傳遞給相鄰溫度較低的油，直到 外壁，最后被空氣冷卻，從而形成橫切面的橫向油溫梯度，而上、下油溫梯度則比以前兩種 外殼要小得多。由此可知，此種外殼的空葉僅是筒壁表面的擴(kuò)大，就單位表面積可導(dǎo)出的熱 量而言，則不如前兩種外殼。上述三種小型變壓器外殼都存在著不同的缺陷。管式散熱外殼，雖有其良好的溫差自循環(huán)特性，但由于其沿筒壁可布散熱管的數(shù)量有限， 散熱面的增大必然引起管材用量的不等比增加，每根管子必定有兩個(gè)焊接口，故焊接口多， 焊接的工作量大，運(yùn)行中容易滲漏，工期長，用油量大，制造成本高，總的外形尺寸大，抗 機(jī)械外力能力差等原因，至今已逐步被淘汰。板式散熱外殼，具有與管式散熱外殼相同的溫差自循環(huán)特性，在相同尺寸的筒壁上可以 布置更多的散熱面，因而成為目前中小型變壓器外殼的主流殼型，但其集油管之間的間距較大，易造成筒內(nèi)(變壓器器身周圍)的局部油流死區(qū)，當(dāng)每組散熱器的片數(shù)較多時(shí)，集油管 的長度將增長造成靠近筒壁散熱片與最外側(cè)散熱片之間油流的不均勻，影響整體散熱效果。 一般小型變壓器制造廠均需外購，故制造成本較高。此類外殼總體外形尺寸較大，散熱片抗 機(jī)械外力性能差，但由于與筒壁的焊縫較少，焊接工作量小，不易滲漏等原因故為目前一般 小型變壓器及制造廠家的首選?？杖~式外殼，雖然具有工藝簡單，外形尺寸小，制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，但因無合理的溫差 自循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)部熱耗只能靠油的傳熱導(dǎo)出，總的散熱效率較低，因而目前只能在容量較小 的(如數(shù)百千伏安)小型變壓器中采用。以上三種外殼，最后內(nèi)部的損耗熱量都必須經(jīng)外殼筒壁及所增設(shè)的散熱部件的表面將熱 量傳導(dǎo)給與其接觸的空氣，實(shí)現(xiàn)散熱降低油溫的最終目的。而在此表面向空氣散熱的環(huán)節(jié)中 除采用增大散熱表面外，均無采取特別措施，故散熱效率均較差。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種制造成本低、散熱效果更好的變壓器殼體。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體包括筒體上段、直壁空葉 段和直壁下段，所述直壁空葉段包括直壁和空葉，所述直壁空葉段內(nèi)部設(shè)置一圍筒，所述圍 筒緊貼直壁的內(nèi)壁并將變壓器殼體內(nèi)油分為筒內(nèi)油和筒外油，圍筒的上部和下部設(shè)置連通筒 內(nèi)油和筒外油的上油口和下油口。對(duì)每片空葉而言，此措施的實(shí)際結(jié)果是將空葉式外殼原混 在一起的外殼中的油分隔成筒內(nèi)油及筒外油即葉內(nèi)油兩部分，上、下兩個(gè)油口是兩部分油的 連接通道。優(yōu)選的是，圍筒由電工紙板制成。直壁空葉段葉端的外圍四周設(shè)置外圍板。優(yōu)選的是，外圍板為薄鋼板。外圍板與直壁空 葉段同高，使筒壁、空葉外側(cè)表面及圍板之間形成一個(gè)個(gè)垂直氣道，使冷空氣能從下部進(jìn)入 氣道，經(jīng)與散熱表面接觸受熱后自動(dòng)上升，從上部流出，形成有序的散熱氣流。直壁空葉段的外側(cè)表面設(shè)置鰭狀散熱條以增加散熱表面。優(yōu)選的是，鰭狀散熱條為鋁合 金材料。采取上述措施后的直接效果是-1.由于絕緣紙板將油分隔成筒內(nèi)油及葉內(nèi)油，并經(jīng)上下油口連接，形成具有溫差自循環(huán) 系統(tǒng)，并油流自筒內(nèi)到葉內(nèi)的水平距離為零，故油流阻力小，循環(huán)較管式散熱外殼和板式散 熱外殼快，可以帶出更多的損耗熱量。2. 電工絕緣紙板浸油后耐受電壓強(qiáng)度增高，同時(shí)可以阻斷油中的纖維鏈及水珠鏈，因而 可將變壓器器身(即線圈)與筒壁之間的距離縮小，減少殼體的容積，節(jié)省用油量，降低制 造成本。3. 粘貼于空葉兩側(cè)的鰭狀散熱條(鋁制)，具有良好的導(dǎo)熱性，可將空奸兩側(cè)的散熱面積 增加3—5倍。4. 外圍板將兩空葉之間的空間圍成空氣導(dǎo)風(fēng)洞，利用空氣受熱后的自升力形成自動(dòng)抽風(fēng) 筒，冷空氣自下而上有序流動(dòng)，必然加速風(fēng)筒內(nèi)空氣的流速，使流過導(dǎo)筒內(nèi)與散熱表面接觸 的空氣總量增加，從而帶走(散出)更多的熱量。5. 鋼制外圍板對(duì)空葉具有保護(hù)作用，增大空葉的抗機(jī)械外力能力。6. 由于散熱面布置緊湊，因而外圍尺寸小。綜上所述，采用上述技術(shù)措施后的變壓器外殼，其殼中油具有良好的溫差自循環(huán)特性， 散熱面積大，散熱效果好，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，可減少殼內(nèi)油容，節(jié)約用油，制造工藝簡單， 制造成本低，并可降低運(yùn)行溫度，節(jié)材，節(jié)能降耗。此種外殼適用容量范圍可以從數(shù)百千伏安上升至上千及數(shù)千千伏安的變壓器。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為現(xiàn)有的管式散熱變壓器外殼縱剖面圖。圖2為現(xiàn)有的管式散熱變壓器外殼結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為現(xiàn)有的板式散熱變壓器外殼縱剖面圖。圖4為現(xiàn)有的板式散熱變壓器外殼結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為現(xiàn)有的空葉散熱式變壓器外殼縱剖面圖。圖6為現(xiàn)有的空葉散熱式變壓器外殼結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為現(xiàn)有的空葉散熱式變壓器外殼橫剖面圖。圖8為本實(shí)用新型內(nèi)外涵道散熱式變壓器外殼縱剖面圖。圖9為本實(shí)用新型內(nèi)外涵道散熱式變壓器外殼結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本實(shí)用新型內(nèi)外涵道散熱式變壓器外殼橫剖面圖。圖11為本實(shí)用新型內(nèi)外涵道散熱式變壓器外殼空葉油部分循環(huán)示意圖。圖12為本實(shí)用新型內(nèi)外涵道散熱式變壓器外殼空葉空氣部分循環(huán)示意圖。圖13為本實(shí)用新型內(nèi)外涵道散熱式變壓器外殼空葉段中部橫剖面圖。圖14為本實(shí)用新型鰭狀形散熱條示意圖。 圖中h變壓器器身(含鐵芯、線圈、瓷套及相應(yīng)結(jié)構(gòu)件)2:筒直壁部分3:直壁上段(含法蘭口)4:直壁空葉段5:直壁下段(含筒底)6-上蓋7:散熱管8:散熱片9:集油管10:筒內(nèi)油11:筒外油12-圍筒13:鰭狀散熱條14:外圍板15:箱底安裝橫梁16:上油口17:下油口18-直壁19:空葉A B C—高壓瓷套及引出線 a b c n—低壓瓷套及引出線具體實(shí)施方式
按圖5、圖6及圖7所示，制作現(xiàn)有的空葉式變壓器殼體，其由筒體上段(含法蘭口)3、 直壁空葉段4、直壁下段(含筒底)5焊接成一整體，直壁空葉段4包括直壁18和空葉19， 再將空葉19上下口折合后施焊，形成一不滲漏的空葉式筒(殼)體。又如圖8、圖9、圖10所示，在現(xiàn)有的空葉式散熱外殼基礎(chǔ)上，在直壁空葉段4直壁18內(nèi)壁處，固定由電工絕緣紙板彎制成的圍筒12，此時(shí)殼內(nèi)油被分隔為筒內(nèi)油IO及筒外油11 即葉內(nèi)油，此圍筒12的垂直高度及固定位置應(yīng)使空葉19上下均留有與筒內(nèi)的連通孔，即上、 下油口16、 17，只要所用圍筒12的高度比空葉19的高度短，且固定位置適當(dāng)即可形成連通 筒內(nèi)油10與筒外油(即葉中油)11的上下連通油口16、 17，此時(shí)的空葉19即成為內(nèi)(油) 涵道，筒內(nèi)油10與筒外油11可經(jīng)上油口16、下油口17流動(dòng)。運(yùn)行中的變壓器器身(鐵芯、 線圈)的損耗熱量，傳導(dǎo)給變壓器油，使得油溫升高，密度減小而上升；相反筒外油ll則因 空葉表面向空氣中散熱，油溫下降密度增大而下降，從而形成筒內(nèi)油被加熱而上升，流入上 油口16，被冷卻的筒外油11即葉內(nèi)油從上油口 16下降，最后從下油口 17回流到筒的下部， 再受熱上升，從而形成一個(gè)封閉的溫差自循環(huán)系統(tǒng)。將圖14所示的鰭狀散熱條13膠接于每個(gè)空葉的兩外側(cè)，如圖13所示，如此可以增加空 葉19的散熱面積，再用外圍板14將所有空葉19從四周圍住，外圍板14與空葉19同高，使 直壁18、空葉19外側(cè)表面及外圍板之間形成一個(gè)個(gè)垂直氣道，使冷空氣能從下部進(jìn)入氣道， 經(jīng)與散熱表面接觸受熱后自動(dòng)上升，從上部流出，如圖12所示，形成有序的散熱氣流，從而 形成自抽風(fēng)風(fēng)道，即外(風(fēng))涵道，組成如圖10所示的具有內(nèi)(油)涵道、外(空氣)涵道 的內(nèi)外涵道散熱式新型變壓器外殼。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體，包括筒體上段(3)、直壁空葉段(4)和直壁下段(5)，所述直壁空葉段(4)包括直壁(18)和空葉(19)，其特征在于所述直壁空葉段(4)內(nèi)部設(shè)置一圍筒(12)，所述圍筒(12)緊貼直壁(18)的內(nèi)壁并將變壓器殼體內(nèi)油分為筒內(nèi)油(10)和筒外油(11)，圍筒(12)的上部和下部設(shè)置連通筒內(nèi)油(10)和筒外油(11)的上油口(16)和下油口(17)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體，其特征在于所述圍筒(12)由電工 紙板制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體，其特征在于所述直壁空葉段(4) 外圍四周設(shè)置外圍板(14)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體，其特征在于所述外圍板(14)為薄 鋼板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體，其特征在于所述外圍板(14) 與直壁空葉段(4)同高。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體，其特征在于所述的空葉 (19)的外側(cè)表面設(shè)置鰭狀散熱條(13)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體，其特征在于所述的鰭狀散熱條(13) 為鋁合金材料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種內(nèi)外涵道散熱式變壓器殼體，包括筒體上段(3)、直壁空葉段(4)和直壁下段(5)，直壁空葉段(4)內(nèi)壁設(shè)置一圍筒(12)，圍筒(12)將變壓器殼體內(nèi)油分為筒內(nèi)油(10)和筒外油(11)，直壁空葉段(4)包括直壁(18)和空葉(19)，圍筒緊貼直壁內(nèi)壁。直壁空葉段(4)葉端的外圍四周設(shè)置外圍板(14)。外圍板(14)為薄鋼板。直壁空葉段(4)的外側(cè)表面設(shè)置鰭狀散熱條(13)。鰭狀散熱條(13)為鋁合金材料。如此，制造成本低、散熱效果更好。
文檔編號(hào)H01F27/12GK201084517SQ200720074668
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者楊亮初, 楊遜弘 申請(qǐng)人:楊亮初;楊遜弘