一种变压器液冷系统

技术领域

本发明涉及变电运维技术领域，具体涉及一种变压器液冷系统。

背景技术

变压器的稳定运行关系到整个电网的稳定，若变压器长时间超温运行，容易影响变压器的使用寿命，甚至造成变压器损毁，导致大面积停电事故。为保障电网及设备的安全运行，在变压器自身的散热不能满足运行需求的情况下，不得不通过拉限负荷的方式来降低变压器本体温度。而限负荷，不仅降低了变压器的功效造成不必要的电量损失，而且导致电网供电的可靠性降低。因此，位于炎热地区的变压器通常配置有液冷系统，以确保变压器正常工作。然而在用电高峰和气温高企叠加的夏季，受环境温度的影响，即便是将液冷系统的循环水泵功率调节至最大，也难以有效地对变压器进行快速降温，致使变压器超温运行。

发明内容

针对现有变压器液冷系统难以在对用电高峰的夏季对变压器进行有效降温的技术问题；本发明提供了一种变压器液冷系统，在冷却液温度较高时通过水溶性盐溶于水吸热对其进行降温，使得液冷系统在变压器负荷高和/或环境温度高时能够对变压器进行快速的降温，避免变压器超温运行。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种变压器液冷系统，包括：储液箱，用于储存冷却液；换热管，供冷却液流通，且能够吸收变压器内绝缘油的热量；制冷箱，内部空腔通过导热板分隔为过流腔和制冷腔，所述制冷腔底部适配有延时排水阀；制冷剂储箱，用于储存水溶性盐粉，适配有排料阀，所述排料阀与所述制冷腔连通；储水箱，适配有喷水阀，所述喷水阀与所述制冷腔连通；循环液泵，用于驱动所述储液箱内的冷却液依次在所述储液箱、过流腔和换热管内循环流动；感温筒，内装填有能够与冷却液热交换的温敏溶液；其中，所述温敏溶液能够在冷却液的温度达到制冷阈值时，驱动所述延时排水阀关闭、驱动所述排料阀和所述喷水阀打开。

本发明提供的变压器液冷系统，储液箱储存冷却液、换热管与变压器热交换，而制冷箱通过导热板分割为过流腔和制冷腔，使得过流腔和制冷腔内的介质能够进行热交换，而制冷腔底部的延时排水阀能够在间隔一端时间后排出制冷腔内的水，同时，制冷剂储箱储存水溶性盐粉并通过排料阀与制冷腔连通、储水箱通过喷水阀与制冷腔连通，以通过排料阀将水溶性盐粉和水同时布设在制冷腔内，从而通过水溶性盐粉的水解反应吸热制冷，而循环液泵能够驱动冷却液依次在储液箱、过流腔和换热管内循环流动，并且，温敏溶液能够在冷却液的温度达到制冷阈值时，驱动延时排水阀关闭、驱动排料阀和喷水阀打开。

由此，由循环液泵驱动冷却液依次在储液箱、过流腔和换热管内循环流动，由此通过冷却液直接对变压器进行水冷降温，而感温筒则实时与冷却热进行热交换，监测冷却液的温度，同时温敏溶液受热膨胀，在温敏溶液的温度没有达到制冷阈值时，排料阀和喷水阀关闭，制冷腔内不存在溶液，液冷系统在常规工况下运行。当变压器长时间高负荷运行或环境温度过高时，冷却液的温度随之快速升高，导致降温效率降低，随之而达到制冷阈值，此时，在温敏溶液的驱动下，延时排水阀关闭以确保制冷腔的底部关闭、排料阀和喷水阀打开，以将水溶性盐粉和水同时布设在制冷腔内，从而通过水溶性盐粉的水解反应吸热制冷，并通过导热板吸收冷却液的热量，继而对冷却液进行强力降温，使得冷却液能够快速的对变压器进行冷却，避免变压器超温运行。

其中，在冷却液循环一段时间后，冷却液的温度降低，使得温敏工质冷却降温，此时，排料阀和喷水阀失去驱动力而直接关闭，水溶性盐粉和水停止布设，延时排水阀在复位阻力的作用下保持关闭一段时间后，再缓慢打开，从而将冷却腔内的溶液排出，以待下一次制冷。

综上，本发明提供的变压器液冷系统，在变压器负荷高和/或环境温度高时能够对变压器进行快速的降温，避免变压器超温运行。

在一可选的实施方式中，所述延时排水阀设置有：排水通道，能够连通所述制冷腔和外部环境；感压腔，适配有排水活塞，所述排水活塞一端与均压筒一端相连，所述均压筒另一端开口并延伸至所述制冷腔内，且所述均压筒侧壁与所述感压腔端部侧壁间能够活动密封连接，所述排水活塞连接所述均压筒一侧与所述感压腔侧壁所围成的空腔与所述感温筒内腔连通；排水阀芯，中部设置有导通孔，一端插设在所述排水通道内，另一端与所述排水活塞相连；第一复位弹簧，用于驱动所述排水阀芯复位；在所述温敏溶液温度升高的过程中所述第一复位弹簧被压缩，且所述排水通道关闭。

在冷却液温度未到制冷阈值时，温敏溶液的膨胀体积有限、冷却腔内处于放空状态，此时温敏溶液作用在排水活塞的压力较小、均压筒远离排水活塞的一端没有压力，在第一复位弹簧的驱动下，排水活塞带动阀芯向远离第一复位弹簧的方向移动，使得导通孔与排水通道连通，从而使得延时排水阀处于打开状态。随着冷却液温度升高，温敏溶液体积进一步膨胀，以驱动排水活塞压缩第一复位弹簧，由此，在冷却液的温度达到制冷阈值时，延时排水阀自动关闭，并且，在制冷腔内盛装有盐溶液。而随着制冷的进行，冷却液温度随之降低，温敏溶液遇冷收缩，此时温敏溶液作用在排水活塞的压力虽然降低，但是此时制冷腔内的盐溶液的液压则通过均压筒作用在排水活塞上，能够使得排水活塞保持一段时间后，随着温敏溶液作用在排水活塞的压力进一步减小后，第一复位弹簧的回弹力，方可克服盐溶液的液体压力，驱动排水活塞回移从而打开排水阀进行排液，从而实现延伸排水的延时开启，确保冷却液与沿溶液能够进行充分的热交换，并在水溶性盐可逆反应之前将其排出制冷腔。

在一可选的实施方式中，所述感压腔插设所述均压筒的一侧设置有密封圈，所述均压筒插设在所述密封圈内，所述密封圈能够密封所述均压筒侧壁与所述感压腔端部侧壁间的空隙，以避免温敏介渗入到制冷腔内。

在一可选的实施方式中，所述均压筒的材质为聚四氟乙烯，一方面能够减小驱动活塞移动的阻力，另一方面能够确保均压筒有足够的耐腐蚀性能，避免被盐溶液腐蚀。

在一可选的实施方式中，所述制冷腔适配有多个清洁筒；所述清洁筒内适配有清洁活塞和第二复位弹簧，所述清洁活塞一端与清洁毛刷杆的一端连接，所述清洁活塞另一端与所述清洁筒侧壁所围成的空腔与所述感温筒的内腔连通；所述清洁毛刷杆沿所述制冷腔高度方向延伸，且所述清洁毛刷杆的毛刷抵触在所述导热板侧壁；所述第二复位弹簧用于驱动所述清洁活塞复位，且所述第二复位弹簧在所述温敏溶液温度升高的过程中被压缩。

由于，清洁活塞另一端与清洁筒侧壁所围成的空腔与感温筒的内腔连通，在温敏溶液受热膨胀后，温敏溶液能够推动清洁活塞压缩第二复位弹簧，并带动清洁毛刷杆沿制冷腔高度方向上下移动，从而对导热板的侧壁进行初次清洁；在温敏溶液冷却收缩后，第二复位弹簧复位以带动清洁毛刷杆沿制冷腔高度方向向下移动，从而对导热板的侧壁进行再次清洁，进而避免导热板位于制冷腔内的侧壁结垢，确保导热板能够很好的进行传热。

在一可选的实施方式中，所述排料阀设置有排料通道、阀板和驱动腔；所述驱动腔内设置有排料活塞和第三复位弹簧，所述阀板通过驱动杆与所述排料活塞一端相连，所述排料活塞另一端与所述驱动腔侧壁所围成的空腔与所述感温筒内腔连通，所述第三复位弹簧用于驱动所述排料活塞复位。以在温敏溶液受热膨胀后，温敏溶液能够推动排料活塞压缩第三复位弹簧，并带动阀板移动，从而打开排料阀；并在温敏溶液冷却收缩后，第三复位弹簧驱动排料阀关闭。

在一可选的实施方式中，所述阀板上扰动杆，所述扰动杆沿所述排料通道延伸至所述制冷剂储箱内，一方面通过扰动杆能够限制排料通道的开口度，从而控制进入到制冷腔内水溶性盐粉的量，另一方面通过阀板带动扰动杆移动，能够扰动制冷剂储箱底部和排料通道进料段的水溶性盐粉，从而避免卡料。

在一可选的实施方式中，所述喷水阀设置有：喷水通道，能够连通所述制冷腔和所述储水箱；控制腔，适配有喷水活塞；喷水阀芯，中部设置有喷水孔，一端插设在所述喷水通道内，另一端与所述喷水活塞相连；第四复位弹簧，用于驱动所述喷水阀芯复位；在所述温敏溶液温度升高的过程中所述第四复位弹簧被压缩，且所述喷水通道打开。以在温敏溶液受热膨胀后，温敏溶液能够推动喷水活塞压缩第四复位弹簧，并带动喷水阀芯移动，从而打开喷水阀；在温敏溶液冷却收缩后，第四复位弹簧驱动喷水阀关闭。

在一可选的实施方式中，所述感温筒设置在所述储液箱内，以确保冷却液整体温度达到制冷阈值时时，对冷却液进行强效制冷。

在一可选的实施方式中，所述感温筒为“U”字形，一方面确保感温筒能够与冷却液充分的接触，提高感温的灵敏度，另一方面能够使得感温筒储存足够的温敏溶液而驱动相应的联动部件。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的变压器液冷系统，储液箱储存冷却液、换热管与变压器热交换，而制冷箱通过导热板分割为过流腔和制冷腔，使得过流腔和制冷腔内的介质能够进行热交换，而制冷腔底部的延时排水阀340能够在间隔一端时间后排出制冷腔内的水，同时，制冷剂储箱储存水溶性盐粉并通过排料阀与制冷腔连通、储水箱通过喷水阀与制冷腔连通，以通过排料阀将水溶性盐粉和水同时布设在制冷腔内，从而通过水溶性盐粉的水解反应吸热制冷，而循环液泵能够驱动冷却液依次在储液箱、过流腔和换热管内循环流动，并且，感温筒内的温敏溶液能够在冷却液的温度达到制冷阈值时，驱动延时排水阀关闭、驱动排料阀和喷水阀打开，以变压器长时间高负荷运行或环境温度过高时，驱动下延时排水阀关闭以确保制冷腔的底部关闭、排料阀和喷水阀打开，以将水溶性盐粉和水同时布设在制冷腔内，从而通过水溶性盐粉的水解反应吸热制冷，并通过导热板吸收冷却液的热量，继而对冷却液进行强力降温，使得冷却液能够快速的对变压器进行冷却，避免变压器超温运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

在附图中：

图1为本发明实施例变压器液冷系统的管路原理图；

图2为本发明实施例制冷箱的结构示意图；

图3为图2的A部放大结构示意图；

图4为图2的B部放大结构示意图

图5为本发明实施例排料阀的示意图；

图6为本发明实施例喷水阀的示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

100-储液箱；

200-换热管；

300-制冷箱，310-导热板，320-过流腔，330-制冷腔，340-延时排水阀，341-排水通道，342-感压腔，343-排水活塞，344-均压筒，345-排水阀芯，345a-导通孔，346-第一复位弹簧，347-密封圈，350-清洁筒，351-清洁活塞，352-第二复位弹簧，360-清洁毛刷杆；

400-制冷剂储箱，410-排料阀，411-排料通道，412-阀板，413-驱动腔，414-驱动杆，415-排料活塞，416-第三复位弹簧，417-扰动杆；

500-储水箱，510-喷水阀，511-喷水通道，512-控制腔，513-喷水活塞，514-喷水阀芯，514a-喷水孔，515-第四复位弹簧；

600-循环液泵；

700-感温筒。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

同时，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

结合图1和图2，本实施例提供了一种变压器液冷系统，包括：储液箱100，用于储存冷却液；换热管200，供冷却液流通，且能够吸收变压器内绝缘油的热量；制冷箱300，内部空腔通过导热板310分隔为过流腔320和制冷腔330，所述制冷腔330底部适配有延时排水阀340；制冷剂储箱400，用于储存水溶性盐粉，适配有排料阀410，所述排料阀410与所述制冷腔330连通；储水箱500，适配有喷水阀510，所述喷水阀510与所述制冷腔330连通；循环液泵600，用于驱动所述储液箱100内的冷却液依次在所述储液箱100、过流腔320和换热管200内循环流动；感温筒700，内装填有能够与冷却液热交换的温敏溶液；其中，所述温敏溶液能够在冷却液的温度达到制冷阈值时，驱动所述延时排水阀340关闭、驱动所述排料阀410和所述喷水阀510打开。

一般来说，采用常用的车用冷却液或者其他牌号的车用冷却液，也可以是自行调配的比热容较高的水溶液，储存在储液箱100内，作为冷却液使用，避免换热管200结构。而换热管200通常采用导热性良好的金属制成，并弯曲在变压器的绝缘油内，以确保冷却液能够充分的与绝缘油进行充分的热交换。对于温敏溶液，为热膨胀系数大的溶液，可以是煤油、酒精，液可以是硫酸盐溶液等。

在本实施中，所述感温筒700设置在所述储液箱100内，以确保冷却液整体温度达到制冷阈值时时，对冷却液进行强效制冷。

其中，所述感温筒700为“U”字形，一方面确保感温筒700能够与冷却液充分的接触，提高感温的灵敏度，另一方面能够使得感温筒700储存足够的温敏溶液而驱动相应的联动部件。

结合图3，所述延时排水阀340设置有：排水通道341，能够连通所述制冷腔330和外部环境；感压腔342，适配有排水活塞343，所述排水活塞343一端与均压筒344一端相连，所述均压筒344另一端开口并延伸至所述制冷腔330内，且所述均压筒344侧壁与所述感压腔342端部侧壁间能够活动密封连接，所述排水活塞343连接所述均压筒344一侧与所述感压腔342侧壁所围成的空腔与所述感温筒700内腔连通；排水阀芯345，中部设置有导通孔345a，一端插设在所述排水通道341内，另一端与所述排水活塞343相连；第一复位弹簧346，用于驱动所述排水阀芯345复位；在所述温敏溶液温度升高的过程中所述第一复位弹簧346被压缩，且所述排水通道341关闭。

由此，在冷却液温度未到制冷阈值时，温敏溶液的膨胀体积有限、冷却腔内处于放空状态，此时温敏溶液作用在排水活塞343的压力较小、均压筒344远离排水活塞343的一端没有压力，在第一复位弹簧346的驱动下，排水活塞343带动阀芯向远离第一复位弹簧346的方向移动，使得导通孔345a与排水通道341连通，从而使得延时排水阀340处于打开状态。随着冷却液温度升高，温敏溶液体积进一步膨胀，以驱动排水活塞343压缩第一复位弹簧346，以关闭延时排水阀340，并随着温度的升高继续压缩第一复位弹簧346，至极限后停止压缩，由此，在冷却液的温度达到制冷阈值时，延时排水阀340自动关闭，并且，在制冷腔330内盛装有盐溶液。而随着制冷的进行，冷却液温度随之降低，温敏溶液遇冷收缩，此时温敏溶液作用在排水活塞343的压力虽然降低，但是此时制冷腔330内的盐溶液的液压则通过均压筒344作用在排水活塞343上，能够使得排水活塞343保持一段时间后，随着温敏溶液作用在排水活塞343的压力进一步减小后，第一复位弹簧346的回弹力，方可克服盐溶液的液体压力，驱动排水活塞343回移从而打开排水阀进行排液，从而实现延伸排水的延时开启，确保冷却液与沿溶液能够进行充分的热交换，并在水溶性盐可逆反应之前将其排出制冷腔330。

可以理解的是，所述感压腔342插设所述均压筒344的一侧设置有密封圈347，所述均压筒344插设在所述密封圈347内，所述密封圈347能够密封所述均压筒344侧壁与所述感压腔342端部侧壁间的空隙，以避免温敏介渗入到制冷腔330内。

在本实施例中，所述均压筒344的材质为聚四氟乙烯，一方面能够减小驱动活塞移动的阻力，另一方面能够确保均压筒344有足够的耐腐蚀性能，避免被盐溶液腐蚀。

在此基础上，结合图4，所述制冷腔330适配有多个清洁筒350；所述清洁筒350内适配有清洁活塞351和第二复位弹簧352，所述清洁活塞351一端与清洁毛刷杆360的一端连接，所述清洁活塞351另一端与所述清洁筒350侧壁所围成的空腔与所述感温筒700的内腔连通；所述清洁毛刷杆360沿所述制冷腔330高度方向延伸，且所述清洁毛刷杆360的毛刷抵触在所述导热板310侧壁；所述第二复位弹簧352用于驱动所述清洁活塞351复位，且所述第二复位弹簧352在所述温敏溶液温度升高的过程中被压缩。

由于，清洁活塞351另一端与清洁筒350侧壁所围成的空腔与感温筒700的内腔连通，在温敏溶液受热膨胀后，温敏溶液能够推动清洁活塞351压缩第二复位弹簧352，并带动清洁毛刷杆360沿制冷腔330高度方向上下移动，从而对导热板310的侧壁进行初次清洁；在温敏溶液冷却收缩后，第二复位弹簧352复位以带动清洁毛刷杆360沿制冷腔330高度方向向下移动，从而对导热板310的侧壁进行再次清洁，进而避免导热板310位于制冷腔330内的侧壁结垢，确保导热板310能够很好的进行传热。

结合图5具体而言，所述排料阀410设置有排料通道411、阀板412和驱动腔413；所述驱动腔413内设置有排料活塞415和第三复位弹簧416，所述阀板412通过驱动杆414与所述排料活塞415一端相连，所述排料活塞415另一端与所述驱动腔413侧壁所围成的空腔与所述感温筒700内腔连通，所述第三复位弹簧416用于驱动所述排料活塞415复位。以在温敏溶液受热膨胀后，温敏溶液能够推动排料活塞415压缩第三复位弹簧416，并带动阀板412移动，从而打开排料阀410；并在温敏溶液冷却收缩后，第三复位弹簧416驱动排料阀410关闭。

进一步的，所述阀板412上扰动杆417，所述扰动杆417沿所述排料通道411延伸至所述制冷剂储箱400内，一方面通过扰动杆417能够限制排料通道411的开口度，从而控制进入到制冷腔330内水溶性盐粉的量，另一方面通过阀板412带动扰动杆417移动，能够扰动制冷剂储箱400底部和排料通道411进料段的水溶性盐粉，从而避免卡料。

结合图6，在本实施例中所述喷水阀510设置有：喷水通道511，能够连通所述制冷腔330和所述储水箱500；控制腔512，适配有喷水活塞513；喷水阀芯514，中部设置有喷水孔514a，一端插设在所述喷水通道511内，另一端与所述喷水活塞513相连；第四复位弹簧515，用于驱动所述喷水阀芯514复位；在所述温敏溶液温度升高的过程中所述第四复位弹簧515被压缩，且所述喷水通道511打开。以在温敏溶液受热膨胀后，温敏溶液能够推动喷水活塞513压缩第四复位弹簧515，并带动喷水阀芯514移动，从而打开喷水阀510；在温敏溶液冷却收缩后，第四复位弹簧515驱动喷水阀510关闭。

本实施例提供的变压器液冷系统，由循环液泵600驱动冷却液依次在储液箱100、过流腔320和换热管200内循环流动，由此通过冷却液直接对变压器进行水冷降温，而感温筒700则实时与冷却热进行热交换，监测冷却液的温度，同时温敏溶液受热膨胀，在温敏溶液的温度没有达到制冷阈值时，排料阀410和喷水阀510关闭，制冷腔330内不存在溶液，液冷系统在常规工况下运行。

当变压器长时间高负荷运行或环境温度过高时，冷却液的温度随之快速升高，导致降温效率降低，随之而达到制冷阈值，此时，在温敏溶液的驱动下，延时排水阀340关闭以确保制冷腔330的底部关闭、排料阀410和喷水阀510打开，以将水溶性盐粉和水同时布设在制冷腔330内，从而通过水溶性盐粉的水解反应吸热制冷，并通过导热板310吸收冷却液的热量，继而对冷却液进行强力降温，使得冷却液能够快速的对变压器进行冷却，避免变压器超温运行。

其中，在冷却液循环一段时间后，冷却液的温度降低，使得温敏工质冷却降温，此时，排料阀410和喷水阀510失去驱动力而直接关闭，水溶性盐粉和水停止布设，延时排水阀340在复位阻力的作用下保持关闭一段时间后，再缓慢打开，从而将冷却腔内的溶液排出，以待下一次制冷。

综上，本实施例提供的变压器液冷系统，在变压器负荷高和/或环境温度高时能够对变压器进行快速的降温，避免变压器超温运行。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。