一种低温节能高可靠性变压器的制作方法

1.本实用新型涉及变压器技术领域，具体为一种低温节能高可靠性变压器。


背景技术：

2.变压器(transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。
3.目前，变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等领域。截止2020年底，我国在网运行的变压器约1700万台，总容量约110亿千伏安。
4.通常，变压器的设计寿命为20年，但是往往因运行温度过高，达不到设计寿命年限时就早已损坏，造成极大的资源浪费和安全隐患。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种低温节能高可靠性变压器，以解决上述背景技术中提出的通常，变压器的设计寿命为20年，但是往往因运行温度过高，达不到设计寿命年限时就早已损坏，造成极大的资源浪费和安全隐患的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种低温节能高可靠性变压器，包括：
7.降温油箱，所述降温油箱的内腔填充有变压器油，变压器置于所述降温油箱的内腔浸泡在变压器油中；
8.降温机构，所述降温机构包括安装在所述降温油箱底部的制冷装置以及安装在所述制冷装置的内腔与所述制冷装置上的制冷机构相接触的降温排管，所述降温排管的两端贯穿所述制冷装置的两个侧边；
9.循环热交换管，所述循环热交换管安装在所述降温油箱内腔与所述变压器油相接触，所述循环热交换管的两端贯穿所述降温油箱的侧壁与所述降温排管的两端相连接，所述循环热交换管的内腔与所述降温排管的内腔相贯通。
10.优选的，还包括真空保温箱，所述真空保温箱包括安装在所述降温油箱、降温机构和所述循环热交换管外侧的保温箱、安装在所述保温箱排气口上并与所述保温箱内腔相贯通的真空泵以及安装在所述保温箱侧壁顶部并且贯穿所述保温箱内腔侧壁的气压传感器。
11.优选的，所述保温箱内腔底部均匀安装有支撑板，所述支撑板为不导热支撑板。
12.优选的，还包括第一顶盖组件，所述第一顶盖组件包括安装在所述保温箱顶部的第一顶盖、设置在所述第一顶盖底部边缘处的并且插接在所述保温箱内腔的第一插块以及镶嵌在所述第一插块外侧壁上并与所述保温箱内腔侧壁相接触的第一密封胶条。
13.优选的，所述降温油箱包括置于所述保温箱内腔的箱体以及均匀开设在所述箱体外侧壁上并与所述箱体内腔相贯通的安装孔。
14.优选的，所述制冷装置包括安装在所述支撑板顶部的底板、设置在所述底板顶部侧边上并与所述箱体底部相连接的支撑块以及镶嵌在所述底板顶部并与所述降温排管相
接触的制冷片。
15.优选的，所述循环热交换管包括安装在所述降温排管出液口上的第一管道、安装在所述第一管道出液口上的油泵、安装在所述油泵出液口上的第二管道、通过管道安装在所述第二管道出液口上并且通过安装孔安装在所述箱体内腔的热交换排管以及通过管道安装在所述热交换排管出液口上并与所述降温排管进液口相连接的第三管道。
16.优选的，还包括第二顶盖组件，所述第二顶盖组件包括安装在所述箱体顶部的第二顶盖、设置在所述第二顶盖底部边缘处并插接在所述箱体内腔的第二插块、镶嵌在所述第二插块外侧壁上并与所述箱体内腔侧壁相接触的第二密封胶条以及设置在所第二述顶盖的顶部并贯穿所述第二顶盖底部且与所述箱体内腔相贯通的过线槽。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该种低温节能高可靠性变压器，通过循环热交换管带动注入在循环热交换管内的变压器油作循环运动，通过制冷装置和降温排管对作循环运动的变压器油进行降温，通过降温后的变压器油与注入在降温油箱内腔的变压器油进行热交换，通过热交换后的变压器油对变压器进行降温，使得变压器处于低温工作状态，通过降低运行温度，达到了降低变压器负载损耗，提高变压器是由寿命的目的，降低安全隐患。
附图说明
18.图1为本实用新型结构示意图；
19.图2为本实用新型真空保温箱结构示意图；
20.图3为本实用新型真空保温箱侧剖示意图；
21.图4为本实用新型第一顶盖组件示意图；
22.图5为本实用新型降温油箱、降温机构、循环热交换管和第二顶盖组件安装示意图；
23.图6为本实用新型降温油箱结构示意图；
24.图7为本实用新型降温机构结构示意图；
25.图8为本实用新型制冷装置结构示意图；
26.图9为本实用新型循环热交换管结构示意图；
27.图10为本实用新型第二顶盖组件结构示意图。
28.图中：100真空保温箱、110保温箱、111支撑板、120真空泵、130气压传感器、200第一顶盖组件、210第一顶盖、220第一插块、230第一密封胶条、300降温油箱、310箱体、320安装孔、400降温机构、410制冷装置、411底板、412支撑块、413制冷片、420降温排管、500循环热交换管、510第一管道、520油泵、530第二管道、540热交换排管、550第三管道、600第二顶盖组件、610第二顶盖、620第二插块、630第二密封胶条、640过线槽。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型提供一种低温节能高可靠性变压器，通过循环热交换管带动注入在循环热交换管内的变压器油作循环运动，通过制冷装置和降温排管对作循环运动的变压器油进行降温，通过降温后的变压器油与注入在降温油箱内腔的变压器油进行热交换，通过热交换后的变压器油对变压器进行降温，使得变压器处于低温工作状态，通过降低运行温度，达到了降低变压器负载损耗，提高变压器是由寿命的目的，降低安全隐患，请参阅图1和图5，包括：真空保温箱100、第一顶盖组件200、降温油箱300、降温机构400、循环热交换管500和第二顶盖组件600；
31.请参阅图1-3，真空保温箱100包括安装在降温油箱300、降温机构400和循环热交换管500外侧的保温箱110、安装在保温箱110排气口上并与保温箱110内腔相贯通的真空泵120以及安装在保温箱110侧壁顶部并且贯穿保温箱110内腔侧壁的气压传感器130，保温箱110内腔底部均匀安装有支撑板111，支撑板111为不导热支撑板，通过真空泵120对保温箱110的内腔进行抽真空，通过气压传感器130对保温箱110内腔的气压进行实时监控，气压传感器130通过导线与plc控制器电性连接，当保温箱110内腔的气压打压设定的阈值时，通过plc控制器控制真空泵120对保温箱110内腔进行抽真空，使得保温箱110的内腔始终保持在真空状态；
32.请参阅图1-4，第一顶盖组件200包括安装在保温箱110顶部的第一顶盖210、设置在第一顶盖210底部边缘处的并且插接在保温箱110内腔的第一插块220以及镶嵌在第一插块220外侧壁上并与保温箱110内腔侧壁相接触的第一密封胶条230，第一顶盖210通过螺栓固定安装在保温箱110顶部，通过第一密封胶条230对第一顶盖210和保温箱110之间作密封处理，保障保温箱110内腔的真空度；
33.请参阅图1-3和图5-6，降温油箱300的内腔填充有变压器油，变压器置于降温油箱300的内腔浸泡在变压器油中，降温油箱300包括置于保温箱110内腔的箱体310以及均匀开设在箱体310外侧壁上并与箱体310内腔相贯通的安装孔320，通过真空对置于保温箱110内腔的降温油箱300进行保温，既能防止降温油箱300温度的散溢亦能够防止外部温度对降温油箱300的侵蚀，能够有效的保障降温油箱300的降温效果；
34.请参阅图1-3和图5-8，降温机构400包括安装在降温油箱300底部的制冷装置410以及安装在制冷装置410的内腔与制冷装置410上的制冷机构相接触的降温排管420，降温排管420的两端贯穿制冷装置410的两个侧边，制冷装置410包括安装在支撑板111顶部的底板411、设置在底板411顶部侧边上并与箱体310底部相连接的支撑块412以及镶嵌在底板411顶部并与降温排管420相接触的制冷片413，由于支撑板111为不导热支撑板，底板411安装在支撑板111顶部，能够有效的防止外部的温度通过支撑板111传导底板411上从而通过降温排管420传导到箱体310的内腔影响箱体310内腔的温度平衡，通过制冷片413对降温排管420进行制冷降温，以此对注入在降温排管420内腔的变压器油进行制冷降温；
35.请参阅图1-3和图4-9，循环热交换管500安装在降温油箱300内腔与变压器油相接触，循环热交换管500的两端贯穿降温油箱300的侧壁与降温排管420的两端相连接，循环热交换管500的内腔与降温排管420的内腔相贯通，循环热交换管500包括安装在降温排管420出液口上的第一管道510、安装在第一管道510出液口上的油泵520、安装在油泵520出液口上的第二管道530、通过管道安装在第二管道530出液口上并且通过安装孔320安装在箱体310内腔的热交换排管540以及通过管道安装在热交换排管540出液口上并与降温排管420
进液口相连接的第三管道550，将变压器油注入到降温机构400和循环热交换管500的内腔，通过油泵带动变压器油进行循环运动，变压器油在降温排管420处进行制冷降温，通过油泵520将经过制冷降温的变压器油泵取到热交换排管540处，与注入在箱体310内腔的变压器油进行热交换，以此对注入在箱体310内腔的变压器油进行降温，通过降温后的变压器油对变压器进行降温，使得变压器处于低温工作环境，通过降低运行温度，达到了降低变压器负载损耗，提高变压器是由寿命的目的，降低安全隐患，并且通过内循环的变压器油对箱体310内腔的变压器油进行降温，能够有效的避免现有的通过外循环对变压器油进行降温导致变压器油在循环过程中造成污染，从而有效的保障了变压器油的绝缘性，避免变压器油中的杂质过多造成变压器的短路现象的出现；
36.请参阅图1、图5-6和和图10，第二顶盖组件600包括安装在箱体310顶部的第二顶盖610、设置在第二顶盖610底部边缘处并插接在箱体310内腔的第二插块620、镶嵌在第二插块620外侧壁上并与箱体310内腔侧壁相接触的第二密封胶条630以及设置在所第二述顶盖610的顶部并贯穿第二顶盖610底部且与箱体310内腔相贯通的过线槽640，第二顶盖610通过螺栓固定安装在箱体310的顶部，通过第二密封胶条630对第二顶盖610和箱体310之间作密封处理，防止外部空气中的杂质进入到箱体310的内腔对变压器油造成污染。
37.实施例
38.在外部环境年平均温度为20℃，温升65k例，变压器温升为65k时，组平均温度为20+65＝85℃；低温节能高可靠性变压器温升设计为普通变压器的50％，即32k，此时，绕组平均温度为20+32＝52℃。
39.根据电阻温度换算公式，低温节能高可靠性变压器与常规变压器的绕组比值为:
40.即：
41.根据负载损耗计算公式：pk＝kf*pr
ꢀꢀ
(公式一)
42.pr＝3i2r
ꢀꢀ
(公式二)
43.其中，pk：变压器负载损耗，kf：温度系数，pr：变压器电阻损耗，i：变压器额定工作电流，r：变压器电阻；
44.可粗算得出，常规变压器负载损耗约为低温节能高可靠性变压器负载损耗的1.115倍，以常规1000～2500kva典型容量油浸式变压器s13叠铁芯为例：
[0045][0046]
从上表数据可知，低温节能高可靠性变压器负载损耗相比于常规变压器可降低约
10％的负载损耗，具有一定的节能效果
[0047]
变压器在运行中仅是温度和时间在作用，绝缘零部件的化学性能逐渐地损坏，直至使用寿命的终结，爱伦涅斯公式就是以运行中的绝缘材料的化学性能变化为依据，在大量实验数据的基础上总结出来的变压器使用寿命与温度的关系，公式为l＝e
(a+b/t)
＝e
(a+b/(273+qk))
，
[0048]
式中，l：变压器的使用寿命h；
[0049]
t：变压器绕组热点的绝对温度k；
[0050]
qk：变压器绕组热点温度℃；
[0051]
a、b：与绝缘材料相关的常数；
[0052]
a＝-30.834，b＝16054；
[0053]
根据普通变压器的平均工作温度是：85℃，热点温度比平均工作温度高13℃为98℃，带入公式得到常规变压器的工作寿命为：
[0054]
l
98℃
＝e
(-30.834+16054
÷
(273+98))
＝252265小时，约28.8年
[0055]
根据低温节能高可靠性变压器的平均工作温度是：52℃，热点温度比平均工作温度高13℃为65℃，带入公式得到常规变压器的工作寿命为：
[0056]
l
65℃
＝e
(-30.834+16054
÷
(273+65))
＝17245148小时，约1968年
[0057]
由此可见在变压器运行过程中，降低低温节能高可靠性变压器工作的温度大幅度降低了变压器的热老化，同时大幅度提高变压器寿命。
[0058]
虽然在上文中已经参考实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。