基于相变冷却的电抗器

专利2025-03-23  13


本申请涉及电抗器,具体提供一种基于相变冷却的电抗器。


背景技术:

1、电抗器因其具有限制系统短路电流、补偿电容电流等功能而广泛应用于电力系统,随着电力系统容量和开关频率的持续增加,电抗器的损耗显著上升,因此如何在电力系统运行过程中对电抗器进行散热成为行业内备受关注的问题。

2、在一些相关技术中,采用在电抗器的线圈绕组周围或者线圈绕组内部设置水冷散热器的方式,将线圈绕组产生的热量传导至水冷散热器,通过水冷散热器内的冷却水循环带走上述热量,从而达到散热的目的。但是水冷散热的方式散热效率有限,难以满足高功率密度线圈绕组的散热需求,而且在水冷散热器的实际安装中,受到铁芯布置方式的限制,水冷散热器难以覆盖线圈绕组的各个部位,从而可能出现局部热点现象,影响电抗器的稳定运行。

3、相应地,本领域需要一种新的方案来解决上述技术问题。


技术实现思路

1、本申请旨在解决上述技术问题,即,解决现有电抗器散热性能差的问题。

2、为此,本申请提供一种基于相变冷却的电抗器,其包括:

3、铁芯;

4、线圈绕组,其缠绕于所述铁芯的外侧;

5、第一散热器,其与所述线圈绕组贴合,所述第一散热器内具有相变工质;

6、冷凝器,其设置于所述铁芯的顶部,所述第一散热器与所述冷凝器连通,以形成第一冷却系统;

7、第一导热结构,其一端与所述第一散热器贴合,另一端朝向远离所述第一散热器的方向延伸并与所述线圈绕组贴合,以使所述线圈绕组未与所述第一散热器贴合的部分能够通过所述第一导热结构与所述第一散热器进行换热。

8、在上述电抗器的一个技术方案中,所述第一导热结构为多个沿着所述第一散热器表面并排设置的热管;或者

9、所述第一导热结构为平板微热管阵列。

10、在上述电抗器的一个技术方案中,所述第一散热器的表面开设有第一槽道,所述第一导热结构设置于所述第一槽道内,所述第一导热结构的外表面与所述第一槽道的内壁面贴合。

11、在上述电抗器的一个技术方案中,所述电抗器还包括:

12、第二散热器,其设置于所述铁芯的上部,并与所述铁芯的上部贴合,所述第二散热器内具有相变工质,所述第二散热器与所述冷凝器连通,以形成第二冷却系统。

13、在上述电抗器的一个技术方案中,所述第一散热器设置于所述线圈绕组内,所述第一导热结构沿着所述线绕组的缠绕方向延伸并夹设于所述线圈绕组内;

14、所述电抗器还包括:

15、第二导热结构,其设置于所述线圈绕组和所述铁芯之间,所述第二导热结构的一端与所述第二散热器贴合,另一端向下延伸并与所述铁芯的下部贴合。

16、在上述电抗器的一个技术方案中,所述第二导热结构的上端位于所述第二散热器和所述铁芯之间。

17、在上述电抗器的一个技术方案中,所述第二散热器的表面开设有第二槽道,所述第二导热结构设置于所述第二槽道内,所述第二导热结构的外表面与所述第二槽道的内壁面贴合。

18、在上述电抗器的一个技术方案中,所述第二导热结构为平板微热管阵列;或者

19、所述第二导热结构为vc均热板。

20、在上述电抗器的一个技术方案中,所述第一散热器包括:

21、外壳体,其上端设置有进液口和排气口;

22、隔板,其设置于所述外壳体内,所述隔板位于所述进液口和所述排气口之间,所述隔板将所述外壳体的内部空间分隔为进液通道和换热腔室,所述进液通道与所述进液口连通,所述换热腔室与所述排气口连通。

23、在上述电抗器的一个技术方案中,所述换热腔室内并排设置有多个加强筋,所述加强筋将所述换热腔室分隔为多个导流通道;

24、所述导流通道的内壁设置有强化换热结构。

25、如上,在采用上述技术方案的情况下,本申请通过第一散热器、冷凝器和第一导热结构的设置,基于相变冷却原理对线圈绕组进行冷却,依靠液态相变工质受热转化为气态过程的汽化潜热带走线圈绕组产生的热量,相对于水冷散热等冷却方式来讲,换热效率显著提升,因此在电抗器的结构设计中,可以通过增大线圈绕组和铁芯的损耗密度的方式来减小电抗器中铜和铁等金属材料的用量,有利于减小电抗器的体积和重量。同时,相变冷却系统为自循环方式,依靠相变工质相变过程中的密度差作为循环动力,从而无需增设循环泵等动力装置,进而能够简化电抗器的结构组成,降低加工成本。由于相变冷却系统在常压状态下即可运行,因此其相对于水冷等其它冷却方式来讲,能够降低因高压出现冷却工质泄露的现象,相变冷却系统与电抗器之间的绝缘性更强,从而提高了系统的安全性。

26、另一方面,通过在第一散热器与线圈绕组之间设置第一导热结构,将线圈绕组未与第一散热器接触的部分通过第一导热结构与第一散热器进行热交换,从而对线圈绕组远离第一散热器的位置进行冷却,能够降低线圈绕组未与第一散热器直接接触的部分出现局部热点的可能性,从而提升电抗器的整体散热性能,有利于电抗器的稳定运行。



技术特征:

1.一种基于相变冷却的电抗器,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的电抗器,其特征在于,所述第一导热结构为多个沿着所述第一散热器表面并排设置的热管;或者

3.根据权利要求1所述的电抗器,其特征在于,所述第一散热器的表面开设有第一槽道,所述第一导热结构设置于所述第一槽道内,所述第一导热结构的外表面与所述第一槽道的内壁面贴合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电抗器,其特征在于,所述电抗器还包括:

5.根据权利要求4所述的电抗器,其特征在于,所述第一散热器设置于所述线圈绕组内,所述第一导热结构沿着所述线绕组的缠绕方向延伸并夹设于所述线圈绕组内;

6.根据权利要求5所述的电抗器,其特征在于,所述第二导热结构的上端位于所述第二散热器和所述铁芯之间。

7.根据权利要求5所述的电抗器,其特征在于,所述第二散热器的表面开设有第二槽道,所述第二导热结构设置于所述第二槽道内,所述第二导热结构的外表面与所述第二槽道的内壁面贴合。

8.根据权利要求5所述的电抗器,其特征在于,所述第二导热结构为平板微热管阵列;或者

9.根据权利要求1至3中任一项所述的电抗器,其特征在于,所述第一散热器包括:

10.根据权利要求9所述的电抗器,其特征在于,所述换热腔室内并排设置有多个加强筋,所述加强筋将所述换热腔室分隔为多个导流通道;


技术总结
本申请涉及电抗器技术领域,具体提供一种基于相变冷却的电抗器,旨在解决现有电抗器散热性能差的问题。为此目的,本申请的基于相变冷却的电抗器包括:铁芯;线圈绕组,其缠绕于铁芯的外侧;第一散热器,其与线圈绕组贴合,第一散热器内具有相变工质;冷凝器,其设置于铁芯的顶部,第一散热器与冷凝器连通,以形成第一冷却系统;第一导热结构,其一端与第一散热器贴合,另一端朝向远离所述第一散热器的方向延伸并与线圈绕组贴合,以使线圈绕组未与第一散热器贴合的部分能够通过第一导热结构与第一散热器进行换热。本申请基于相变冷却方式对电抗器进行散热,不仅能够减轻电抗器的体积和重量,而且还能提升电抗器的整体散热性能。

技术研发人员:赵晟,熊斌,阮琳
受保护的技术使用者:中国科学院电工研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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