[发明专利]改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置及方法

权利要求书

1.一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置，其特征在于：包括换流变压器的中空箱体(1)，所述中空箱体(1)的各个油流入口(3)处安装有导油结构(2)，所述中空箱体(1)的内壁面沿平行于地面方向多个位置处开有小孔(6)，部分小孔(6)用于安装延伸到换流变压器局部过热位置附近的定向喷嘴结构(7)；所述导油结构(2)包括轴向出口(4)和径向出口(5)，轴向出口(4)位于中空箱体(1)内的一端连通法兰(10)，法兰(10)上有位于中央的内主通道(11)以及以内主通道为中心呈环形均匀分布的若干个外辅通道(12)，外辅通道(12)上连通设置有多个延伸到换流变压器局部过热位置附近的定向喷嘴结构(7)；进入各个油流入口(3)的变压器油被分为三部分，第一部分通过径向出口(5)流入中空箱体(1)的空腔，第二部分通过中央的内主通道(11)直接流入换流变压器，第三部分通过外辅通道(12)和定向喷嘴结构(7)到达换流变压器局部过热位置附近；

变压器油通过所述中空箱体(1)在不经过换流变压器内部众多结构件和狭小间隙的情况下到达换流变压器的各个方向，减少变压器油的流动阻力损失。

2.根据权利要求1所述的一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置，其特征在于：所述定向喷嘴结构(7)包括喷管(9)和连通在喷管(9)端部的喷嘴(8)，喷嘴(8)通过喷管(9)与小孔(6)或外辅通道(12)连通，并通过喷管(9)延伸到换流变压器局部过热位置附近。

3.根据权利要求1所述的一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置，其特征在于：通过优化中空箱体(1)的结构尺寸参数，不仅使中空箱体(1)的内壁和外壁满足强度和刚度要求，又能减轻中空箱体(1)的重量，从而节省中空箱体(1)的制造成本，同时还能使变压器油通过中空箱体(1)时的流动阻力损失最小。

4.根据权利要求1所述的一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置，其特征在于：变压器油通过所述小孔(6)均匀地从中空箱体(1)各个方向流入换流变压器，使换流变压器内部流场更均匀，在不改变入口流速的前提下增大油流的平均速度，提高变压器油的对流换热效率，降低换流变压器局部过热位置的温度，改善换流变压器局部过热现象。

5.根据权利要求1所述的一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置，其特征在于：通过优化小孔(6)的位置、形状、尺寸参数和间距，使小孔(6)既便于安装定向喷嘴结构(7)，减小定向喷嘴结构(7)到达各个局部过热位置的距离，又能控制流出小孔(6)的变压器油流速在预设范围内，避免引起油流带电问题，还能进一步地提高换流变压器内部流场的均匀性。

6.根据权利要求2所述的一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置，其特征在于：通过优化喷管(9)的形状和结构尺寸参数，使喷管(9)既能穿过换流变压器内部狭小间隙，又能控制流出喷管(9)的变压器油的流速在预设范围内，避免引起油流带电问题；所述喷管(9)具有一定的稳定性，在变压器油的冲击下不能振动，更不能移动。

7.根据权利要求2所述的一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置，其特征在于：优化喷嘴(8)的形状和结构尺寸参数，在喷嘴(8)出口处设置流量调节装置(13)；所述流量调节装置(13)由固定挡板(14)、活动挡板(15)和销钉(16)组成，固定挡板(14)固定在喷嘴(8)出口位置，与出口平齐，通过转动销钉(16)，可转动活动挡板(15)，控制喷嘴(8)出口面积的大小，从而调节变压器油的流速。

8.根据权利要求7所述的一种改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置，其特征在于：所述导油结构(2)、定向喷嘴结构(7)、流量调节装置(13)均采用不与变压器油发生化学反应的耐腐蚀性、耐高温性绝缘材料。

9.权利要求1至8任一项所述的改善换流变压器局部过热现象和温度不均匀性的装置的工作方法，其特征在于：步骤如下：

(1)变压器油从油流入口(3)流入后，一部分流经导油结构(2)从法兰(10)中央的内主通道(11)直接流入换流变压器，另一部分流经导油结构(2)从法兰(10)的外辅通道(12)流入定向喷嘴结构(7)，还有一部分从导油结构的径向出口(5)流入中空箱体(1)中；

(2)流入中空箱体(1)中的变压器油在中空箱体(1)内部循环流动，通过小孔(6)均匀地从中空箱体(1)各个方向流入换流变压器，使换流变压器内部流场分布更均匀，在不改变入口流速的情况下使油流平均速度更大，从而提高变压器油的对流换热效率，改善换流变压器内部温度分布的不均匀性；变压器油从小孔(6)流出后和上浮的热油进行热质交换，增强变压器油之间的传热传质；

(3)变压器油通过安装在小孔(6)和安装在导油结构(2)处的定向喷嘴结构(7)延伸到换流变压器局部过热位置附近，在不影响整体油流速度的前提下，提高局部过热位置附近的油流速度，从而提高变压器油的对流换热效率，降低换流变压器局部过热位置的温度，改善局部过热现象；

(4)通过流量调节装置(13)，根据局部过热位置的温度，对从喷嘴(8)流出变压器油的流速进行调节。