气体绝缘干式变压器

日期:2020-04-10 人气:62

气体绝缘干式变压器

  技术领域

  本发明是电网中进行不同电压等级间能量传输的一种新型电气设备。

  背景技术

  电力系统中变压器的应用是非常广泛的,从电力高压网络到用户端都会应用到,是系统中不可缺少的设备。在现有技术中,变压器分为油浸和干式两大类,油浸变压器因为有变压器油就会存在泄露、油变质等问题,给使用和维护带来很多问题,所以无油化已经成为电力系统一个应用趋势。现有的干式变压器基本上是采用环氧浇注方式的,或其他绝缘材料固定成型,因为散热问题(没有油作为介质散热,空气的散热性能较差)同油浸变压器相比铁芯及绕组的体积要大些,成本就高,而且在大容量时的散热是一个很难解决的问题,限制了其向大容量的发展,在上万千乏或更高的容量的情况下,变压器都是油浸式的,给无油化的发展带来了困难,其实散热问题一直是变压器设计制造中所要面对的问题,也是一直没有得到很好解决的问题。

干式变压器

  变压器的铁芯和绕组都是会产生热量的,热量散不出去,就会产生超过极限的温升,而将变压器烧毁。传统的变压器设计中,无论铁芯还是绕组中都要设计有风道或油道,风道是干式变压器中通风用的,油道是油浸变压器中增加的油路,即都是采用对流的方式将变压器中的热量传递出去的,干式变压器采用空气对流的方式,因空气的传热性能差些,所以需要有更多更大的风道,且绕组的电流密度也选择得比较低,这些都增加了成本,比同容量的油浸的变压器成本高;油浸变压器采用变压器油来对流,将变压器铁芯和绕组中的热量带到箱体上,并通过箱体上的散热器散发到空气中去,因为变压器油的传热效率高些,其铁芯与绕组的成本也相对低一些。总之,现有的变压器的铁芯与绕组的热量导出都是采用传统的对流的方式,对流是一种导热性能相对要差的方式,可以采用一种更理想的导热方式,在性能与成本上会有较大的改善。

  发明内容

  本发明的目的是提供一种新型的气体绝缘干式变压器,使变压器达到防火防爆的同时,又采用热管这种更理想的导热方式,使变压器的性能提高成本下降。

  本发明所说的气体绝缘干式变压器,包括箱体内的变压器铁芯和绕组,箱体内充满气体,箱体外装有散热器,箱体与变压器铁芯和绕组之间有换热器,换热器一边与箱体及散热器紧密连接,另一边与变压器铁芯和绕组紧密连接。

  箱体是密闭式的结构,箱体内充有绝缘气体,包括六氟化硫、氮气、干燥空气等,箱体内的压力略微高于箱体外,从而保证比较好的绝缘性能,因为箱体是密闭的,可以户内户外都使用,并且还可以避免普通干式变压器因环氧老化破裂造成的绝缘问题。

  箱体与变压器铁芯和绕组之间的换热器为热管,热管是人们所知的有效的传热元件之一,它可以将大量的热量通过其很小的截面积远距离地传输而无需外加动力,它的热导率已经远远超过任何一种已知的金属。热管是密闭的结构,内部保持一定的真空度,并充有一定的液体,管内一端受热液体会汽化,到另一端冷却后气体又变为液体,循环往复,热管两端是几乎没有温差的。热管的传热能力是惊人的,一个4毫米内径的热管其极限传递能量可超过5千瓦,绕组和铁芯上的热量可以很快传递到箱体和散热器上,就不再需要风道,绕组的电流密度也可以选择比较大些,铁芯和绕组的体积可以减少很多,从而可以大大降低成本。绕组与铁芯上的温度应与箱体散热器上的温度相同,这也可以大大降低变压器的温升,克服变压器温升较高而带来的一系列问题,变压器所用绝缘材料的绝缘等级也可以降低,这降低成本的同时也可以降低变压器的损耗。


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