变压器冷却系统和变压器安装装置

技术领域

本公开的实施例涉及用于冷却电力设备，特别是电力变压器的系统。特别地，本公开的实施例涉及用于冷却干式变压器(特别是在非通风壳体中、在壳体内部具有强制空气冷却的干型变压器)的系统。

背景技术

已经提出了各种技术来改善干式变压器的冷却。这些技术包括芯体内的冷却空气导管以改善热量耗散。通常，利用风扇，在变压器壳体的下部部分生成过压，而通过从上部部分抽取空气在壳体的上部部分生成低压。以这种方式，生成了从变压器的底部向上流动的空气流。然而，已经发现，大量的空气不会如期望的那样流过绕组内的冷却导管，而是围绕线圈的外部流动。这方面的一个原因是绕组内的冷却通道的横截面积通常比壳体壁与线圈之间的横截面积小得多。

在现有技术中，这个问题是通过将空气导板定位在线圈的紧邻处以将线圈外部区域的流动阻力提高到大于冷却通道的流动阻力来解决的。然而，为了足够有效，空气导板必须单独适于线圈的轮廓，这涉及相当多的工作量。进一步，由于空气导板也生成相当大的附加流动湍流，通风系统以较低的整体效率操作。

因此，鉴于以上内容，存在对克服现有技术的问题中的至少一些的改进的变压器冷却系统的需求。

发明内容

鉴于以上内容，提供了根据独立权利要求的变压器冷却系统和变压器安装装置。根据从属权利要求、说明书和附图，另外的方面、优点和特征是显而易见的。

根据本公开的一个方面，提供了一种变压器冷却系统。变压器冷却系统包括干式变压器。干式变压器包括包括芯柱的芯体。此外，干式变压器包括围绕芯柱布置的绕组主体。提供了在绕组主体的纵向轴线的方向上延伸的冷却通道。冷却通道设置在绕组主体的内部部分与绕组主体的外部部分之间。冷却通道具有设置在冷却通道的第一端处的第一开口和设置在冷却通道的第二端处的第二开口。附加地，变压器冷却系统包括用于干式变压器的壳体。此外，变压器冷却系统包括适于从壳体耗散热量的热交换器。而且，变压器冷却系统包括布置在壳体中用于在冷却通道中提供冷却流的流生成装置。其中流生成装置连接到热交换器。

因此，与常规变压器冷却系统相比，本公开的变压器冷却系统得到了改进，特别是在冷却效率方面。特别地，通过提供连接到热交换器的流生成装置，具有这种优点，即来自热交换器的经冷却的空气可以被直接引导到流生成装置，并且然后被吹入到冷却通道中。因此，有益的是，可以避免经冷却的空气与绕组主体外部的环境之间不必要的热交换。进一步，与现有技术相比，可以省略空气导板以及其他零件(如相对应的支撑结构、连接件、切口等)。因此，本文所述的变压器冷却系统有利地提供了不太复杂的设计，从而导致成本的降低。

根据本公开的另外的方面，提供了一种变压器安装装置。变压器安装装置包括第一干式变压器和第二干式变压器。第一干式变压器和第二干式变压器中的每一者包括包括芯柱的芯体、围绕芯柱布置的绕组主体、以及在绕组主体的纵向轴线方向上延伸的冷却通道。冷却通道设置在绕组主体的内部部分与绕组主体的外部部分之间。冷却通道具有设置在冷却通道的第一端处的第一开口和设置在冷却通道的第二端处的第二开口。附加地，变压器安装装置包括用于第一干式变压器的第一壳体和用于第二干式变压器的第二壳体。进一步，变压器安装装置包括与第一壳体和第二壳体流体连通的冷却设备。冷却设备适于从第一壳体和从第二壳体耗散热量。附加地，第一流生成装置布置在第一壳体中，用于在第一干式变压器的冷却通道中提供冷却流。第一流生成装置连接到冷却设备。而且，第二流生成装置布置在第二壳体中，用于在第二干式变压器的冷却通道中提供冷却流。第二流生成装置连接到冷却设备。

因此，与常规变压器安装装置相比，本公开的变压器安装装置得到了改进，特别是在安装装置尺寸和冷却效率方面。特别地，通过提供连接到用于冷却第一干式变压器的第一流生成装置以及连接到用于冷却第二干式变压器的第二流生成装置的冷却设备，可以提供具有共享的冷却设备的变压器安装装置，从而导致变压器安装装置的总尺寸的减小。进一步，有益的是，可以减少冷却设备(例如热交换器)的数量。因此，本文所述的变压器安装装置有益地提供了不太复杂的设计，从而导致成本的降低。

附图说明

为了可以详细理解本公开的上述特征的方式，本公开的更具体的描述(以上被简要概括)可以通过参考实施例而得到。附图涉及本公开的实施例，并且在下面进行描述：

图1示出了根据本文描述的实施例的变压器冷却系统的示意图；

图2a示出了根据本文描述的实施例的干式变压器的示意性剖视图；

图2b示出了图2a的干式变压器的示意性俯视图；

图3示出了根据本文描述的另外的实施例的变压器冷却系统的示意图；

图4示出了根据本文描述的再另外的实施例的变压器冷却系统的示意图；

图5a和图5b示出了根据本文描述的实施例的变压器冷却系统的导流装置的示例性实施例；

图6示出了根据本文描述的另外的实施例的用于三相干式变压器的变压器冷却系统的示意图；

图7示出了根据本文描述的另外的实施例的包括压力室的变压器冷却系统的示意图；

图8示出了根据本文描述的另外的实施例的包括压力室的变压器冷却系统的另一配置的示意图；

图9示出了根据本文描述的一些实施例的具有绕组段的干式变压器的示意图；以及

图10根据本文描述的实施例的变压器安装装置。

具体实施方式

现在将详细参考各种实施例，在每个图中示出了这些实施例的一个或多个示例。每个示例是以说明的方式提供的，并不意味着限制。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用在任何其他实施例上或与任何其他实施例结合使用，以产生又另外的实施例。本公开旨在包括这样的修改和变化。

在附图的以下描述中，相同的附图标记指代相同或相似的部件。一般来说，仅描述了关于各个实施例的差异。除非另外指明，否则一个实施例中的部分或方面的描述也可以适用于另一实施例中的相对应的部分或方面。

参照图1，描述了根据本公开的变压器冷却系统100。根据可与本文描述的任何其他实施例结合的实施例，变压器冷却系统100包括干式变压器1。干式变压器包括具有芯柱11的芯体10以及围绕芯柱11布置的绕组主体14。

附加地，如图2a和图2b中示例性所示，干式变压器包括在绕组主体14的纵向轴线方向上延伸的冷却通道25。冷却通道25设置在绕组主体14的内部部分15与绕组主体14的外部部分20之间。通常，绕组主体14的内部部分15是低压(LV)绕组，绕组主体14的外部部分20是高压(HV)绕组。进一步，冷却通道25具有设置在冷却通道的第一端25a处的第一开口40和设置在冷却通道25的第二端25b处的第二开口42。例如，如图2b所示，冷却通道25通常(但不是必须)具有基本上环形或环状的横截面。例如，如图2a所示，冷却通道25通常具有内部冷却通道直径d1和外部冷却通道直径d2。

应当理解的是，包括冷却通道的变压器可以包括一个或多个冷却通道。通常，低压(LV)绕组和高压(HV)绕组之间的通道称为冷却通道。然而，冷却通道也可以指设置在绕组主体中的其他通道，例如设置在高压(HV)绕组和/或低压(LV)绕组内。

进一步，如图1中示例性所示，变压器冷却系统100包括用于干式变压器的壳体50和适于从壳体50耗散热量的热交换器60。附加地，变压器冷却系统100包括布置在壳体50中的流生成装置30。流生成装置30被构造和布置成用于在冷却通道25中提供冷却流。进一步，如图1中示例性所示，流生成装置30连接到热交换器60，特别是通过管道连接到热交换器。

因此，与常规变压器安装装置相比，本公开的变压器安装装置得到了改进，特别是在安装装置尺寸和冷却效率方面。特别地，通过提供连接到热交换器的流生成装置，具有这种优点，即来自热交换器的经冷却的空气可以被直接引导到流生成装置，并且然后被吹入到冷却通道中。因此，有益的是，可以避免经冷却的空气与绕组主体外部环境之间不必要的热交换。进一步，与现有技术相比，可以省略空气导板以及其他零件(如相对应的支撑结构、连接件、切口等)。因此，本文所述的变压器冷却系统有利地提供了不太复杂的设计，从而导致成本的降低。

参照图1，根据可以与本文所描述的其他实施例结合的一些实施例，流生成装置30包括布置在干式变压器1下方的第一流生成单元30a。更具体地，第一流生成单元30a可以直接定位在绕组主体14下方，用于将冷却气流提供到冷却通道25中。特别地，通常，第一流生成单元30a经由第一管道36a连接到热交换器60的低温部分60L。

因此，有益的是，来自热交换器的低温部分的冷却空气可以被吹入到冷却通道中，如图1的底部处描绘的箭头所示。特别地，第一流生成单元30a的空气入口可以经由第一管道36a与设置在热交换器的低温部分处的空气出口连接，使得第一流生成单元30a可以从热交换器抽吸冷却空气。在已经通过冷却通道之后，被加温或加热的冷却空气通常在顶部处离开干式变压器，并通过设置在热交换器60的高温部分60H中的开口进入热交换器60，如图1的顶部处的箭头示例性地所示。

附加地或替代性地，流生成装置30可以包括布置在干式变压器1上方的第二流生成单元30b，如图3中示例性所示。例如，第二流生成单元30b可以经由第二管道36b连接到热交换器60的高温部分60H。因此，第二流生成单元30b可以被构造成通过冷却通道25抽吸冷却空气。

应当理解的是，流生成装置可以仅包括第一流生成单元30a(如图1中示例性所示)，或者仅包括第二流生成单元30b(如图3中示例性所示)，或者包括第一流生成单元30a和第二流生成单元30b的组合。

参照图4，根据可以与本文所描述的其他实施例结合的一些实施例，流生成装置30包括第一流开口37a和第二流开口37b。特别地，如图4中示例性所示，第一流开口37a可以布置在干式变压器1的芯体10的与第二流开口37b相对的侧部上。进一步，应当理解的是，如图4所示的设置在干式变压器下方的流生成装置30的配置也可以应用于其中流生成装置30设置在干式变压器1上方的配置，如图3中示例性所示。

参照图5a和图5b，变压器冷却系统还可以包括导流装置31，用于引导由流生成装置30产生的流，以增强冷却通道25中的冷却流。特别地，导流装置31可以是流生成装置30的外壳。典型地，被配置为外壳的导流装置31具有朝向冷却通道25的开口。

例如，对于具有第一流生成单元30a的流生成装置30，导流装置31的主开口布置在导流装置的顶部处，以便将冷却空气从底部引导到冷却通道中。进一步，如图5a中示例性所示，通常，连接开口32设置在导流装置的侧壁处，以便例如经由如图1所示的第一管道36a建立到热交换器的连接。因此，如图5b所示，对于具有布置在干式变压器上方的第二流生成单元30b的流生成装置30，导流装置31的主开口布置在导流装置的底部处，以便改善第二流生成单元30b的抽吸性能。在图5和图5b中，空气流由虚线箭头指示。

参照图8和图9，根据可以与本文所描述的其他实施例结合的一些实施例，干式变压器1的绕组主体14可以包括在芯柱11的纵向方向上分隔布置的两个绕组主体段70、75。如图9中示例性所示，每个绕组主体段具有内部部分15、15a和外部部分20、20a。进一步，如从图9可以看出那样，段冷却通道25a、25b设置在绕组主体段70、75的内部部分15、15a与外部部分20、20a之间。这种配置对于在两个卷绕主体段之间提供流生成单元是有益的。因此，如图8和图9中示例性所示，流生成装置可以包括布置在两个绕组主体段70、75之间的第三流生成单元30c。

在本公开中，流生成装置30可以包括选自以下项构成的组的至少一个元件：风扇、横流风扇、泵和压力室34。换句话说，本文描述的流生成单元中的至少一个(即第一流生成单元30a和/或第二流生成单元30b和/或第三流生成单元30c)可以被配置为风扇、横流风扇、泵或压力室34。

参照图7，根据可以与本文所描述的其他实施例结合的一些实施例，第二流生成单元30b是设置在干式变压器顶部部分上的压力室34。特别地，通常，作为压力室34的第二流生成单元30b经由连接管38连接到泵55，如图7所示。

根据示例，如图8中示例性所示的第三流生成单元30c是经由连接管38连接到泵55的压力室34。如图8的示例性实施例中由虚线箭头所示，冷却空气可以从干式变压器的底部(例如经由第一开口40(如图9所示))以及从干式变压器的顶部(例如通过第二开口42(如图9所示))抽吸到冷却通道中。

特别地，根据可以与本文所述的其他实施例相结合的一些实施例，流生成装置30不是环形风扇，特别地不是无叶片环形风扇。

如图6中示例性所示，根据可以与本文所描述的其他实施例结合的一些实施例，干式变压器1可以是包括三个芯柱11a、11b、11c和三个绕组14a、14b、14c的三相变压器。特别地，三个芯柱11a、11b、11c和三个绕组14a、14b、14c可以如针对图2a和图2b中示出的干式变压器所解释的那样配置。

示例性地参考图10，描述了根据本公开的变压器安装装置200。根据可与本文描述的任何其他实施例结合的实施例，变压器安装装置200包括第一干式变压器1a和第二干式变压器1b。第一干式变压器1a和第二干式变压器1b中的每个包括具有芯柱11的芯体10、围绕芯柱11布置的绕组主体14、以及在绕组主体14的纵向轴线的方向上延伸的冷却通道25。冷却通道25设置在绕组主体14的内部部分15与绕组主体14的外部部分20之间，如参考图2a示例性所述。进一步，冷却通道25具有设置在冷却通道的第一端处的第一开口40和设置在冷却通道的第二端处的第二开口42。

附加地，如图10中示例性所示，变压器安装装置200包括用于第一干式变压器1a的第一壳体51和用于第二干式变压器1b的第二壳体52。进一步，变压器安装装置200包括与第一壳体51并与第二壳体52流体连通的冷却设备80。特别地，冷却设备80适于从第一壳体51和第二壳体52耗散热量。

进一步，如图10中示例性所示，第一流生成装置30A布置在第一壳体51中，用于在第一干式变压器1a的冷却通道25中提供冷却流。第一流生成装置30A连接到冷却设备80，特别是经由管道。特别地，第一流生成装置30A可以是如本文所述，例如参考图1至图8描述的任何流生成装置。特别地，第一流生成装置30A可以包括第一流生成单元30a和/或第二流生成单元30b和/或第三流生成单元30c，如本文所述。

附加地，第二流生成装置30B布置在第二壳体52中，用于在第二干式变压器1b的冷却通道25中提供冷却流。第二流生成装置30B连接到冷却设备80，特别是通过管道连接到冷却设备。特别地，第二流生成装置30B可以是如本文所述，例如参考图1至图8描述的任何流生成装置。特别地，第二流生成装置30B可以包括第一流生成单元30a和/或第二流生成单元30b和/或第三流生成单元30c，如本文所述。

根据可与本文所述的任何其他实施例结合的一些实施例，冷却设备80是独立的热交换器或HVAC(暖通空调，Heating,Ventilation and Air Conditioning)系统。特别地，冷却设备80可以是如本文所述的热交换器。

因此，如本文所述的变压器安装装置的实施例有益地提供了具有共享的独立的热交换器或HVAC的安装装置，这对于几个相同类型的变压器被放置在建筑物内的情况具有优势。独立的热交换器为连接到热交换器的全部变压器提供所需的冷却空气。

鉴于以上内容，应当理解的是，本公开的实施例具有以下优点中的一个或多个。与现有技术相比，可以省略空气导板(包括支撑结构、连接、切口)。经冷却的空气可以通过管道被直接引导到流生成装置(例如风扇)，并且然后被吹入到冷却通道中。这避免了经冷却的空气与线圈外部的环境之间不必要的热交换，并保持管内的经冷却的空气冷却。与现有技术相比，大部分冷却空气利用要小得多的努力流过线圈/绕组中的冷却通道。进一步，流生成单元可以被放置在变压器内部，例如参考图8描述的第三流生成单元30c。这种配置的优点是可以减小变压器系统的总大小。进一步，应当理解的是，热交换器可以作为独立单元放置在变压器的任一侧。带有共享的独立的热交换器的变压器的安装装置通过减少所需的热交换器的数量，进一步减小了变压器系统的大小。类似地，与HVAC连接的变压器的安装装置通过减少所需的热交换器的数量来减小变压器系统的大小。进一步，与HVAC相连的变压器的安装装置通过移除所需的热交换器降低了变压器系统的生产成本。

虽然前述内容涉及各个实施例，但是在不脱离基本范围的情况下，可以设计出其他和另外的实施例，并且该范围由所附权利要求确定。

附图标记

1 干式变压器

10 芯体

11 芯柱

11a、11b、11c 三相变压器的芯柱

14 绕组主体

14a、14b、14c 三相变压器的绕组

15 绕组主体的内部部分

20 绕组主体的外部部分

25 冷却通道

25a 冷却通道的第一端

25b 冷却通道的第二端

30 流生成装置

30A 第一流生成装置

30B 第二流生成装置

30a 第一流生成单元

30b 第二流生成单元

30c 第三流生成单元

31 导流装置

32 连接开口

33 导流开口

34 压力室

35 环形冷却空气流

36a 第一管道

36b 第二管道

37a 第一流开口

37b 第二流开口

38 连接管道

40 第一开口

42 第二开口

50 壳体

55 泵

60 热交换器

60L 热交换器的低温部分

60H 热交换器的高温部分

70、75 绕组段

80 冷却设备

d1 内部冷却通道直径

d2 外部冷却通道直径