阅读说明：本技术 用于变压器的冷却系统 (The cooling system of for transformer ) 是由 孙青军 陆琼芳 孙会刚 于 2018-05-25 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种用于具有至少一个线圈绕组的变压器的冷却系统。冷却系统包括至少一个排出端口,以将冷却空气的流动流引导到线圈绕组上。排出端口可以是喷嘴以增加流动流的速率。诸如风扇的空气增流器与每个排出端口流体连通,以产生穿过其中的空气流。被可操作地连接到空气增流器的信号发生器被配置为在最大速度与最小速度之间改变空气增流器的速度,以使得穿过每个排出端口的空气流率随着时间在最大速率与最小速率之间改变,以冷却变压器。(This application involves a kind of cooling systems for the transformer at least one coil windings.Cooling system includes at least one discharge port, and the flowing stream of cooling air is directed in coil windings.Discharge port can be nozzle to increase the rate of flowing stream.The air mover of such as fan and each discharge port are in fluid communication, to generate the air stream passed through.The signal generator for being operably connected to air mover is configured as changing the speed of air mover between maximum speed and minimum speed, so that across the air rate of each discharge port as the time changes maximum rate and minimum-rate, to cool down transformer.)

用于变压器的冷却系统

技术领域

本申请总体上涉及变压器冷却，并且更具体地但非排他地，涉及利用定向变速流体流来冷却变压器。

背景技术

变压器是一种通过电磁感应而在两个或更多电路之间传递电能的电气装置。变压器被用于在电力应用中提升或降低电压。在操作期间，在变压器内产生由线圈绕组中的电气损耗引起的热。变压器通常必须被动和/或主动地被冷却，否则它们最终会因过热(最高阈值温度以上)而失效。干式变压器是空气冷却的，并且在一些情况下包括在其某些部分中的基于水的液体冷却。液体式变压器至少部分填充有诸如油或硅油的液体介电材料，以冷却导电线圈绕组。一些现有系统相对于某些应用具有各种缺点。因此，仍然需要对该领域技术的进一步贡献。

发明内容

本申请的一个实施例是具有独特冷却系统的变压器。其他实施例包括用于变压器和冷却系统的设备、系统、装置、硬件、方法和组合，该冷却系统包括被引导到变压器的预定区域的变速冷却流动流和/或脉冲冷却流动流。根据本文提供的描述和附图，本申请的其他的实施例、形式、特征、方面、益处和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的示例性实施例的变压器和冷却系统的示意图；以及

图2是根据用于图1的冷却系统的一个示例性控制方法的、冷却流速随时间改变的曲线图。

具体实施方式

为了促进对本申请原理的理解的目的，现在将参考附图中示出的实施例并且将使用特定的语言来描述这些实施例。然而应当理解的是，并不由此旨在限制本申请的范围。所描述的实施例中的任何改变和进一步的修改以及本文所述的本申请原理的任何进一步的应用被设想为如本申请所涉及的领域的技术人员通常会想到的。

参考图1，在本申请的一个非限制性示例中，以示意性形式示出了变压器10。变压器10可以包括壳体12，壳体12至少部分地包围变压器10的部件。变压器可以包括一个或多个线圈绕组14。线圈绕组14是可操作以提升或降低电力系统中的电压的导线。流过线圈绕组14的电流在变压器内产生大量的热。如果在变压器10中产生的热未能从变压器10中被去除，则变压器10内的某些部件可能失效。本公开包括用于高效地从变压器10中去除热的设备和方法。

变压器10可以包括框架16，以与线圈绕组14连接并将线圈绕组14保持在固定位置。一个或多个管道通道18可以与框架16相关联，以便将冷却流体引导到期望的位置。

冷却系统20可以与变压器10可操作地耦合，以去除在变压器10中的线圈绕组14内产生的至少一部分热。冷却系统20可以包括可变流动系统22和热交换器系统24。热交换器系统24可以包括热交换器26，热交换器26可操作以在两种或更多种流体之间传递热。热交换器26可以包括用于热交换冷却流体进入的入口28以及用于热交换器流体离开的出口30。在一种形式中，热交换流体可以是液态水基溶液，并且在其他形式中，热交换流体可以是诸如空气等的气体。热交换流体可以通过诸如环境传导、对流和/或辐射传热装置以及其他强制冷却装置的各种装置进行冷却。风扇32可以通过变压器10的壳体12中的出口端口36来吸取由箭头34表示的相对热的气流，并且引导由箭头38表示的热气流穿过热交换器26。在气流被热交换器26冷却后，由箭头39表示的冷却气流通过壳体12的入口端口40被引导到变压器10中。如本领域技术人员将容易理解的，冷却气流39可以被分散在整个壳体12中，和/或经由内部管道和/或通道(未示出)被引导到壳体12内的限定位置。

可变流动冷却系统22包括被可操作地连接到信号发生器52的控制系统50。控制系统50可以被编程为使得信号发生器52将可变输出频率发送到空气增流器54。空气增流器54可以是本领域技术人员的任何已知类型，诸如例如但不限于风扇、鼓风机和/或压缩机等。可变输出频率使得空气增流器54的速度在最大速度与最小速度之间改变。最大速度将提供穿过空气增流器54下游的歧管58的最大气流速率。最大气流可以由空气增流器54的机械速度限制，或者由用于为变压器10提供限定的冷却要求的设计冷却质量流率要求来限制。空气增流器54的最小速度可以是由传热设计要求限定的较低速度。在一些形式中，最小速度可以包括周期性地关闭空气增流器54，其导致冷却流体在可变流动系统22中暂时停止。

一个或多个流动排出端口60被可操作地连接到歧管58，以接收来自歧管58的气流并将各个离散流动流62引导到线圈绕组14的限定位置上或变压器10中的其他高热区域上。在一个方面中，一个或多个排出端口60可以与每个线圈绕组14相关联，以将一个或多个流动流直接引导到线圈绕组14上。在一个实施例中，排出端口60被配置为渐缩喷嘴，以便增加从该排出端口排出的流动流62的速率。

在一些实施例中，可变流动系统22可以包括被直接连接到一个或多个排出端口60中的每个排出端口的空气增流器54。在其他实施例中，可变流动系统22可以包括多个空气增流器54，其中每个空气增流器54可以与多个线圈绕组14中的一个线圈绕组相关联。在另外的实施例中，可变流动系统22可以包括被连接到每个排出端口60的单独的空气增流器54。

现在参考图2，示出了根据一个示例性控制方法的曲线图70，该曲线图70图示了随时间改变的离开排出端口60的冷却流速U(m/s)。曲线图70示出可选的正弦控制函数，其可以被用于改变从排出端口60离开的冷却流速U。在一种形式中，正弦函数可以被定义为U(m/s)＝U₀+A sin(Bt)；其中A是幅度、B是频率。应该理解的是，该曲线图70仅表示可以与可变流动系统22一起使用的一种控制方法，并且速率可以在满足变压器10的传热要求的任何数目的其他控制方案中改变。控制系统50可以被编程为使得信号发生器52向空气增流器54提供其他输出控制信号，诸如方形信号输出、非周期性信号输出改变和/或脉冲(开/关)输出。

实验和模拟分析结果表明，改变离开排出端口60的冷却流动流62的流速可以增加冷却系统20的传热效率。当冷却流动流62的速率恒定(速率不随时间改变)时，在部件与冷却流动流62之间形成稳定的边界层。如本领域技术人员所已知，稳定的边界层具有相对较大的厚度，这降低了冷却流体的有效传热系数。当冷却流动流的速率在幅度和/或频率上改变时，边界层将不稳定并且所得到的更薄的边界层将具有增加的传热系数，从而提供增加的传热效率。已经确定，具有可变流速或脉冲流动的冷却流体流动流的传热系数可以比稳定的冷却流动流增加高达47％。此外，已经发现，当开/关函数的频率大约为40Hz(周期/秒)或更高时，提供流动阶跃改变的矩形输出可以将传热率增加高达30％。

在一个方面中，本公开内容包括一种变压器冷却系统，包括：具有导电线圈绕组的变压器；鼓风机，用于产生冷却流体流动；与鼓风机流体连通的排出端口；以及被可操作地连接到鼓风机的控制器，所述控制器可操作用于产生穿过排出端口的冷却流体的流速改变。

在细化方面中，变压器冷却系统包括：将冷却流体直接引导到导电线圈上的排出端口；其中排出端口是喷嘴；其中所述控制器包括信号发生器；其中信号发生器改变鼓风机的速度；其中鼓风机被周期性地循环开启和关闭，以产生脉冲流动；其中冷却流体包括空气；其中变压器包括多个导电线圈绕组；以及多个排出端口，其可操作用于将冷却流体引导到每个导电线圈绕组上；还包括热交换器，其具有穿过其中的热交换流体；其中热交换流体冷却在变压器与热交换器之间循环的空气；并且还包括热交换器风扇，其可操作用于使空气跨热交换器移动。

本公开的另一方面包括一种变压器，该变压器包括：多个线圈绕组；与每个线圈绕组相关联的喷嘴；被可操作地连接到每个喷嘴的歧管；与歧管流体连通的空气增流器；被可操作地连接到空气增流器的信号发生器，该信号发生器被配置为在最大速度与最小速度之间改变所述空气增流器的速度，以使得穿过每个喷嘴的空气的流率在最大速率与最小速率之间周期性地改变，以冷却变压器。

在细化方面中，变压器包括：穿过每个喷嘴的流动的最小速率为零；其中信号发生器可操作用于将正弦波、方波和/或脉冲波信号中的一个信号输出到空气增流器；其中空气增流器是风扇、鼓风机或压缩机中的一种；在热交换器风扇与变压器之间流体耦合的热交换器；并且其中热交换风扇使来自变压器的空气循环穿过热交换器并返回到变压器。

本公开的另一方面包括一种用于冷却变压器的方法，包括：将冷却空气的流动流引导到变压器的线圈绕组的一部分上；以及在最大速率与最小速率之间周期性地改变冷却空气的流动。

在该方法的细化方面中，引导包括增加流动穿过喷嘴的速率；其中流率的改变由被可操作地连接到空气增流器的信号发生器进行控制；其中该改变是正弦函数和方波函数中的一个；其中最小速率是零；以及利用热交换器系统来冷却变压器。

本公开的另一方面包括一种变压器冷却系统，包括：变压器，其包括导电线圈绕组；与变压器流体连通的空气增流器；排出端口，被连接到空气增流器，该排出端口被配置为将气流引导到线圈绕组上；以及控制器，其被配置成向空气增流器发送控制信号，其中控制信号在最大速度与最小速度之间周期性地改变空气增流器的速度。

在细化方面中，变压器包括：零的最小速度；多个排出端口，其被配置为将气流引导到多个线圈绕组上；以及信号发生器，其被配置为向空气增流器提供正弦波输出、方波输出和/或脉冲输出中的至少一种输出。

尽管在附图和前面的描述中已经详细说明和描述了本申请，但是它们应当被认为本质上是说明性的而不是限制性的，应当理解，仅仅已经示出和描述了优选实施例，并且落在本应用的精神之内的所有改变和修改被期望得到保护。应当理解，虽然在上面的描述中使用诸如优选、优选地、优选的或更优选的等词语来表示如此描述的特征可能是更期望的，然而这些特征可能不是必需的，并且缺少这些特征的实施例可以被设想为处于本申请的、由随后的权利要求限定的范围内。在阅读权利要求时，意图是当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一个部分”等词语时，不旨在将该权利要求限制为仅一个项目，除非在权利要求中特别说明与此相反。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，该项目可以包括一部分项目和/或整个项目，除非特别说明与此相反。

除非另外指定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”、“耦合”及其变型被广义地使用并且包括直接和间接安装、连接、支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。