[发明专利]一种中频非晶合金壳式变压器的散热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器散热技术，尤其涉及的是一种中频非晶合金壳式变压器的散热方法。

背景技术

可再生风能利用正由陆上向海上发展转移。在海上风力发电中，海底电缆交流传输存在无功功率波动大，直流传输可以克服这一缺点，将成为今后海上电力传输的发展趋势。此外，陆上分布式发电系统采用直流电网比交流电网更容易实现多端连接。要实现低压直流向高压直流变换必须采用千赫兹级的中频变压器。在中频率条件下，非晶合金相对于电工硅钢片带材更薄，具有比铁芯损耗小的特点。而且中频变压器比工频变压器的功率密度更高，在相同容量条件下，中频非晶合金变压器体积显著减小，重量更轻，从而节约资源且整体设备具备小型化和轻量化特点。因此，采用中频非晶合金变压器作为海上风力发电DC-DC变压器是未来的一种发展趋势。温升直接影响变压器性能，会加速绕组绝缘老化，使变压器油变质，缩短变压器使用寿命。因此控制温升和最高温度是变压器散热的关键问题之一。

变压器主要有壳式和芯式两类，考虑到绕组散热大多采用芯式结构。对现有技术文献检索发现，文献“1Megawatt,20kHz,Isolated,Bidirectional 12kV to 1.2kV DC-DC Converter for Renewable Energy Applications”（The 2010 International Power Electronics Conference），提出单相芯式变压器的散热结构，在每个铁芯柱和低压绕组之间放置水冷的散热装置，这种散热方法的缺点是在散热结构上漏磁场引起涡流，增加额外损耗和热量，此外需要增加水去离子装置。该文献还提出了类似的壳式变压器，在上、下磁轭分别采用铝板和散热片的散热方法；文献同时提出另一种矩阵式变压器结构，其中各个低压绕组独立，高压绕组公用并建立层间通风道，再用风扇进行强迫通风冷却散热，这两种结构不仅体积大，建立通风道的高压绕组布置工艺复杂。上述三种散热结构针对12kV干式变压器可行，但高于35kV电压等级变压器的绝缘强度不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构工艺简单、控制温升和最高温度效果好的散热方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种中频非晶合金壳式变压器的散热方法，具体为：

第一，紧贴壳式变压器两个铁芯柱设置导热薄板，通过紧贴铁芯柱的导热薄板将中间铁芯柱的热量沿导热板向上下两边导出；

第二，带绕组铁芯放置在油箱中间，油箱内充满变压器油，通过变压器油道冷却低压和高压绕组；

第三，最后通过油箱外表面与空气的对流换热，将变压器产生的热量传递到外部环境中。

进一步的，上述紧贴壳式变压器两个铁芯柱设置导热薄板，具体操作步骤如下：

（1）置备两张导热薄板，该两张导热薄板一端弯折成“L”型，将所述一端弯折后“L”型导热板背靠背拼成“T”型导热板；

（2）将上述“T”型导热板夹在两个非晶合金铁芯柱中间，弯折部分与窗口非打开端吻合；

（3）然后按照正常工艺安装壳式变压器高低压绕组，并关闭窗口；

（4）将“T”型导热板的另一端弯折，形成两个背靠背的“C”型导热板，弯折部分长度延伸到铁芯磁轭中间位置；

（5）完成上述步骤后，继续按照传统非晶合金工艺操作完成其余工序即可。

优选的，所述导热薄板紧贴着两个非晶合金铁芯，两端的圆角弯折部分向铁芯窗口的宽度方向上延伸到一半的位置，导热薄板与铁芯和变压器油都有充分的接触和接触面积。

优选的，所述导热薄板可以使用非磁性导热性能好的铜薄板加工而成。

优选的，所述导热薄板厚度在0.3-1.5mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

第一，两铁芯之间夹导热板，有效地将铁芯中间段热量通过导热板迅速传导到上下两端，并与油层充分接触热交换，从而显著降低中间铁芯柱温度不均匀分布程度。

第二，高、低压绕组之间，高压绕组和铁芯柱之间都具有足够尺寸的油路高度，降低了变压器铁芯磁轭对油上升路径的阻力，加快高、低压绕组和铁芯柱的散热，可有效地降低变压器温升。

第三，铁芯外部绕组具有足够与油接触的面积，保证绕组端部散热，确保端部温度较低。

第四，导热板夹在两铁芯之间，避免绕组漏磁场在导热板上产生涡流，因此导热板不会产生额外热量。

附图说明