[发明专利]一种热管冷却的气体绝缘电力变压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器，特别涉及一种采用热管换热技术发生相变换热进行冷却变压器器身的气体绝缘电力变压器。

背景技术

根据冷却介质的不同，气体绝缘变压器按冷却方式可分为干式（气体冷却，主要有空气和SF6气体）和湿式（使用绝缘液体辅助冷却）两大类型。空气绝缘和冷却的干式变压器体积大，为减小体积和重量，通常采用SF6气体绝缘变压器代替空气绝缘。

对于小容量的气体绝缘变压器，由于其热损耗小，通常采用SF6气体循环冷却的散热方式，即变压器箱体周围装有散热器，以SF6气体作为冷却介质在箱体和散热器回路进行自然循环，散热器依靠空气自然冷却。为加强散热效果，变压器箱体内部加装气泵，强迫SF6气体循环，使气体循环流动速率提高。而更大容量的气体变压器还会在散热器上加装风机，提高散热器的冷却性能。

但由于SF6气体的导热率很低，对流换热系数比变压器油小一个数量级，其作为冷却介质时冷却能力远低于变压器油的冷却能力。气体绝缘、气体冷却的变压器的最大容量一般不超过63MVA。

当气体变压器容量超过63MVA时，大多采用液体（氟碳化合物）辅助冷却和SF6气体绝缘形式。常见的有喷淋式和隔离式两种。喷淋式气体绝缘变压器的冷却系统由循环泵将变压器底部储液器中的冷却液抽到器身上方的喷射装置中，该装置将冷却液经多条散布通道喷淋到器身上。冷却液吸收器身热量后迅速气化，与充在箱体内的SF6气体一起形成混合气体，由风机强制地送入箱体外的冷却器和外界进行热交换。冷却液蒸汽在冷却器中凝聚液化，并流回储液器。喷淋式的冷却系统结构很复杂，所带的循环泵和风机都是转动部件，可靠性要求高，维护困难。

隔离式的气体绝缘变压器一种是套筒式结构，即在其器身外设置套筒，套筒内部充满冷却液，器身和铁心浸润在冷却液中。套筒顶部有隔膜分离器，可分开SF6气体和冷却液，同时应对冷却液热胀冷缩的体积变化；冷却液由泵驱动循环，承担绕组冷却和绝缘；SF6充满承担引线绝缘等。该结构设计、制造复杂，价格昂贵。另一种箔式绕组的散热屏结构，把金属冷却屏缠绕到线圈中，屏中留有狭窄的横向冷却通道，可在泵的驱动下使冷却液在其中流动循环。此外还需要设置压力均衡器，导致结构复杂、制造困难。

以上喷淋式、隔离式结构的共同特点是都需要泵的驱动，且结构复杂、制造困难，因此发展新结构的冷却方式对气体绝缘变压器往大容量发展具有重要意义。采用热管换热技术的冷却装置能大大提高其冷却效果，如申请号为201110374628.4的专利提出的由成排金属管等组成的回路热管式变压器冷却系统，散热功率强大，且无泵自循环，但该结构如果应用到气体绝缘变压器中，则会出现散热不均匀，线圈局部过热偏高的问题。又如申请号为200510086886.6的专利提出的导流管式和导流筒式蒸发冷却变压器结构若应用到气体绝缘变压器中，由于气体换热效果差，所需的导流管的数目和散热面积将太多而难以实现。而申请号为200810027437.9的专利提出的具有气液两相散热回路的干式变压器，在线圈间环绕螺旋形换热管，能避免局部过热，但线圈之间间隙需填充绝缘介质，换热效果较差，而结构上的局限也使得介质循环动力不足，甚至需要加泵，增加了维护量；整个散热回路自封闭成一个系统，可能的漏点较多，如有泄漏，势必影响变压器运行。

发明内容

本发明的目的是克服气体绝缘变压器现有的冷却效率低、使用气泵，或冷却系统结构复杂，制造困难的缺点，提出一种采用热管冷却的气体绝缘变压器。

本发明采用非金属热管的阵列嵌入绕组吸收热量，经热传导方式传热给回路热管散出热量冷却气体绝缘变压器，在保证足够散热功率的同时避免了局部过热，提高了热管冷却气体绝缘变压器的可行性和经济性。

本发明采用以下技术方案：

本发明包括气体绝缘变压器和冷却系统。所述的气体绝缘变压器由铁心、变压器箱体、绝缘气体、线圈及线圈引线套管组成。

所述的冷却系统采用热管换热技术，由非金属热管的阵列和回路热管散热系统两部分组成，前者由多根非金属热管、甲蒸发液等组成，后者由乙蒸发液、成排金属管、集气室、集液室、出气管路、散热器、回液管路、换热室等组成。

所述的气体绝缘变压器为一台密封良好的气体绝缘变压器，其箱体内部充满绝缘气体。变压器箱体由具有一定机械强度的金属材料制成，能够承受一定的内部压力。箱体内固定有变压器的铁心和线圈，箱体壁和箱体顶盖通过法兰连接或焊接等工艺连接密封。线圈引线的高压引线套管和低压引线套管分别安装在箱体侧面壁上。