基于相变辅助散热单元的配电变压器强化散热研究

发布时间：2020-12-24 05:30

　　提出了一种基于相变辅助散热单元的油浸式配电变压器强化散热方法,结合在运配电变压器的结构特征和温度分布,分析了辅助散热单元强化散热原理,并对研制样机进行了试验验证。 

【文章来源】：变压器. 2020年11期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

1.3倍额定电流负荷下顶层油和绕组热点温升对比

林、余霜鸿等：基于相变辅助散热单元的配电变压器强化散热研究第将由变压器油吸收，并通过变压器油的循环流动将热量传递散出。由于油浸式配电变压器的外部散热主要依赖油箱和散热器表面的自然对流散热，散热系数相对较低，因此增大配电变压器的散热面积是提升散热能力的有效方向。针对在运配电变压器，其结构形式已经固定，要改变油箱结构来增加散热面积将费时费力，并且投入较大。本文中笔者提出采用基于相变换热原理的辅助散热单元方式，实现变压器散热表面的高效扩展，进而提升变压器的散热能力，其强化散热原理如图1所示。按照强化散热原理，辅助散热单元固定于变压器的波纹散热片上，变压器内的热量通过绝缘油传递至散热片，散热片再将部分热量传递至辅助散热单元，并由辅助散热单元传递至周围空气。根据传热学原理，常规散热翅片可有效增加散热面积，但受到散热效率的影响，无法实现远距离的高效传热。为了提高辅助散热单元的散热能力，在此采用基于热管原理的相变辅助散热单元，可进一步增大高效传热的距离，实现散热表面的高效拓展。2.1基于相变原理的辅助散热单元辅助散热单元与传统的热管原理相同，利用冷却介质的相变过程传热，可大大提高辅助散热单元的热扩散能力。辅助散热单元的传热原理如图2所示。按照系统的传热原理，辅助散热单元的底部与变压器波纹散热片接触，并将热量传递至辅助散热单元。辅助散热单元内部为密闭空间，且在密闭空间内注入一定量的液态介质。运行过程中液态相变介质吸收热量后汽化，气态的介质向上流动，并持续与散热单元表面进行二次换热，当气态介质释放热量后冷凝为液态，再沿散热单元向下流动，进而在密闭空间内形成自动循环，将热量传出。相变冷却介质的循环流动依靠重力来实现?

部梢郧?斜一定的角度。根据油浸式变压器冷却油循环流动的特点，处于高位的变压器油温度更高，因此将辅助散热单元安装于波纹散热片的上部区域更宜于热量的扩散。2.2辅助散热单元的结构辅助散热单元与变压器散热片通过接触传热，实现热量的传递，要适应变压器散热片平面结构，则需要将辅助散热单元的接触部位设计为一致的平面结构。另外为了利于内部冷却介质的灌封和循环流动，辅助散热单元采用片状条形结构更佳。结合辅助散热单元的安装和散热特点，根据不同的结构工艺，订制了五种片状辅助散热单元，样品结构如图3所示。规格1、2和5三种辅助散热单元均由铝型材封装而成，换热芯体结构一致。规格5在规格1和2的基础上增加了翅片，散热面积更大。规格3和4则是采用冲胀封装结构，单元重量更轻，但无法增加翅片结构。2.3辅助散热单元的性能测试为了验证不同规格辅助散热单元的散热能力，分别对五种规格辅助散热单元进行性能测试。测试模型原理结构如图4所示。图1配电变压器辅助强化散热示意图图3辅助散热单元结构形式图2辅助散热单元传热原理图4单元散热性能测试模型11

【参考文献】：
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本文编号：2935075