具有内部取电散热结构的配电变压器及其装配方法与流程

本发明属于配电变压器，具体涉及具有内部取电散热结构的配电变压器及其装配方法。

背景技术：

1、配电变压器是电力输送的最后环节，它们将高压电力转换为适合最终用户使用的低压电力。配电变压器的可靠性直接影响到电力供应的稳定性和安全性。由于配电变压器通常安装在靠近居民区和商业区的地方，因此必须能够在各种环境条件下稳定运行，包括高温、高湿和高负载等。

2、配电变压器在运行中会产生损耗，主要来源于铜损(由电流通过导线时产生的电阻损耗)和铁损(由磁芯在交变磁场中产生的磁滞和涡流损耗)。这些损耗最终转化为热能，导致变压器内部温度升高。如果热量不能及时散发，变压器的绝缘材料会因过热而加速老化，降低其绝缘性能，增加故障风险。长期过热还可能导致变压器内部结构变形，影响其正常运行。因此，有效的散热对于确保变压器的长期稳定运行至关重要。

3、配电变压器主要分干式变压器和油浸式变压器两种。干式变压器主要通过自然冷却和强制风冷两种方式散热。自然冷却的方式散热能力有限。因此，为保证散热，通常的做法是增设风扇，这带来了几个问题：1、风扇采用外部电源供电；2、功率较高，导致能耗较大且噪音较明显；3、只在温度过高时才启动，无法降低正常运行时的温升。油浸式变压器由于散热性能高于干式变压器，因此通常通过表面的散热片进行散热。为提高散热性能，油浸式变压器有时还设置风扇或者油泵等，当设置风扇或油泵后，也存在干式变压器采用风扇的类似的问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有配电变压器散热存在的不足，提供具有内部取电散热结构的配电变压器，风扇直接从变压器取电，无需为风扇额外配置单独电源，从而降低变压器正常工作时的温度，减少主风扇的启动时间和频率。本发明通提供一种具有内部取电散热结构的配电变压器的装配方法。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：具有内部取电散热结构的配电变压器，所述具有内部取电散热结构的配电变压器包括：

3、变压器铁芯；

4、变压器线圈，缠绕在所述变压器铁芯上；

5、取电线圈，缠绕在所述变压器铁芯上；

6、辅助叶轮散热件，与所述取电线圈相连，包括电机和可转动的叶轮。

7、本发明的具有内部取电散热结构的配电变压器，其在变压器铁芯上缠绕取电线圈，并设置包括电机和可转动的叶轮的辅助叶轮散热件，当变压器工作时，取电线圈上产生电流使电机工作，电机带动叶轮转动，产生风或者搅动变压器油，实现对变压器的辅助散热；取电线圈和辅助叶轮散热件的设置，可以降低变压器平时工作的温度，提升变压器的使用寿命；辅助叶轮散热件的功率相比变压器的损耗很小，因此几乎不会对变压器产生不良影响。

8、作为改进，所述变压器铁芯包括主铁芯和位于所述主铁芯两侧的侧铁芯，所述主铁芯的竖直面轮廓尺寸大于所述侧铁芯，所述取电线圈缠绕在所述主铁芯上，所述主铁芯上开设取电槽，所述取电线圈位于所述取电槽中。

9、作为改进，所述主铁芯包括多个尺寸相同的硅钢片，所述硅钢片上开设供所述取电线圈穿过的取电孔。

10、作为改进，位于所述主铁芯的两侧的硅钢片还开设与所述取电孔连通的缺口，所述取电孔和所述缺口形成所述取电槽。

11、作为改进，辅助散热结构中各部件的相关参数的确定过程如下：

12、根据所述配电变压器的型号，选取所述辅助叶轮散热件，所有所述辅助叶轮散热件的总功率不超过变压器总损耗的一定百分比；

13、所述辅助叶轮散热件的运行电压vs、所述取电线圈的匝数n、所述取电线圈每匝的电势et、所述配电变压器的工作频率f、所述变压器铁芯的磁密b、所述取电槽处铁芯的最大截面积at满足：

14、vs＝n*et  (1)

15、et＝4.44fbat  (2)

16、根据式(1)和式(2)得到：

17、

18、其中，所述辅助叶轮散热件的运行电压vs根据其数量和总功率在合适范围内选取，所述配电变压器的工作频率f和所述变压器铁芯的磁密b已知；

19、根据所述辅助叶轮散热件的工作电流i和数量n，得到总电流为ni，根据总电流ni选择所述取电线圈的导线规格，得到取电线圈的导线的外径d，进而得到所述取电槽处铁芯的长度c：

20、c＝(n+2)*d(4)

21、其中，所述辅助叶轮散热件的工作电流i根据其数量和总功率在合适范围内选取；

22、根据下式确定所述取电槽处铁芯的厚度a、所述取电槽处铁芯的高度b：

23、at＝a*b(5)。

24、作为改进，所述变压器铁芯上焊接安装柱，所述辅助叶轮散热件固定在所述安装柱上，所述辅助叶轮散热件与所述变压器铁芯间具有空隙。

25、作为改进，连接同一所述取电线圈的所述辅助叶轮散热件有多个且并联。

26、作为改进，所述取电线圈有多个。

27、作为改进，所述配电变压器为干式变压器，所述辅助叶轮散热件为风扇；

28、或者，所述配电变压器为油浸式变压器，所述辅助叶轮散热件为泵。

29、具有内部取电散热结构的配电变压器的装配方法，所述具有内部取电散热结构的配电变压器为前述的具有内部取电散热结构的配电变压器，所述具有内部取电散热结构的配电变压器的装配方法包括：

30、在所述变压器铁芯的主铁芯的硅钢片上加工取电孔和缺口；

31、将所述硅钢片叠装形成所述主铁芯后，将所述取电线圈缠绕到所述主铁芯上；

32、将所述变压器铁芯的两侧的侧铁芯与所述主铁芯固定；

33、将所述辅助叶轮散热件安装到所述主铁芯上，连接所述取电线圈和所述辅助叶轮散热件。

34、本发明的具有内部取电散热结构的配电变压器的有益效果是：其在变压器铁芯上缠绕取电线圈，并设置包括电机和可转动的叶轮的辅助叶轮散热件，当变压器工作时，取电线圈上产生电流使电机工作，电机带动叶轮转动，叶轮转动产生风或者搅动变压器油，实现对变压器的辅助散热；取电线圈和辅助叶轮散热件的设置，可以降低变压器平时工作的温度，提升变压器的使用寿命。取电线圈和辅助叶轮散热件通常作为附加装置辅助散热，在运行环境较好时也可以作为主要的散热手段。辅助叶轮散热件的功率相比变压器的损耗很小，因此几乎不会对变压器产生不良影响。

技术特征：

1.具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：所述变压器铁芯包括主铁芯和位于所述主铁芯两侧的侧铁芯，所述主铁芯的竖直面轮廓尺寸大于所述侧铁芯，所述取电线圈缠绕在所述主铁芯上，所述主铁芯上开设取电槽，所述取电线圈位于所述取电槽中。

3.根据权利要求2所述的具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：所述主铁芯包括多个尺寸相同的硅钢片，所述硅钢片上开设供所述取电线圈穿过的取电孔。

4.根据权利要求3所述的具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：位于所述主铁芯的两侧的硅钢片还开设与所述取电孔连通的缺口，所述取电孔和所述缺口形成所述取电槽。

5.根据权利要求4所述的具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：辅助散热结构中各部件的相关参数的确定过程如下：

6.根据权利要求1所述的具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：所述变压器铁芯上焊接安装柱，所述辅助叶轮散热件固定在所述安装柱上，所述辅助叶轮散热件与所述变压器铁芯间具有空隙。

7.根据权利要求1所述的具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：连接同一所述取电线圈的所述辅助叶轮散热件有多个且并联。

8.根据权利要求1所述的具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：所述取电线圈有多个。

9.根据权利要求1所述的具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：所述配电变压器为干式变压器，所述辅助叶轮散热件为风扇；

10.具有内部取电散热结构的配电变压器的装配方法，所述具有内部取电散热结构的配电变压器为权利要求1至9任一所述的具有内部取电散热结构的配电变压器，其特征在于：所述具有内部取电散热结构的配电变压器的装配方法包括：

技术总结
本发明属于配电变压器技术领域，具体涉及具有内部取电散热结构的配电变压器及其装配方法。针对现有配电变压器散热存在的不足，本发明采用如下技术方案：具有内部取电散热结构的配电变压器包括：变压器铁芯；变压器线圈，缠绕在所述变压器铁芯上；取电线圈，缠绕在所述变压器铁芯上；辅助叶轮散热件，与所述取电线圈相连，包括电机和可转动的叶轮。本发明的具有内部取电散热结构的配电变压器的有益效果是：当变压器工作时，取电线圈上产生电流使电机工作，电机带动叶轮转动，叶轮转动产生风或者搅动变压器油，实现对变压器的辅助散热；取电线圈和辅助叶轮散热件的设置，可以降低变压器平时工作的温度，提升变压器的使用寿命。

技术研发人员：蔺家骏,高浩,潘明,顾小虎,梁苏宁,林浩凡,杨庆福,张志立,张兴旺,刘洋,刘成宇,郑一鸣,杨智,金凌峰,钱盾
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30