变压器系统和风力发电机组的制作方法

本技术涉及风力发电领域，具体涉及一种变压器系统和风力发电机组。

背景技术：

1、变压器是电力系统中实现电压变换、电能分配与传输的核心设备。其运行时，因绕组电阻损耗、铁芯涡流损耗等会产生大量热量，导致设备温度升高。若热量不能及时散发，会加速绝缘材料的老化，降低绝缘性能，甚至引发设备故障，严重影响电网的安全与稳定运行。因此，变压器的冷却系统是其可靠工作的关键保障。

2、目前，常见的变压器冷却方式主要包括油浸自冷、油浸风冷以及强迫油循环冷却等。在这些传统方案中，矿物油或硅油常被用作冷却介质，通过对流将变压器绕组和铁芯产生的热量带出，再通过散热片或风冷/水冷换热器将热量散发到环境中。然而，这类冷却方式中的冷却介质的比热容和导热能力有限，依赖介质对流散热，其热交换效率较低，响应速度慢，其冷却效率已逐渐难以满足现代高功率密度变压器的散热需求。此外，为了确保散热效果，需要灌注大量的油液，导致变压器体积和重量庞大，吊装难度，难以在场地受限的情况下将变压器安装在风力发电机组的机舱中。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在上述问题，本实用新型的目的在于提供一种变压器系统和风力发电机组。

2、本实用新型的第一方面实施例提供了一种变压器系统，变压器系统包括变压器和冷却系统，其中，变压器包括壳体、设置在壳体中的铁芯以及缠绕在铁芯上的线圈，壳体中能够灌注第一冷却介质，第一冷却介质为相变冷却介质，冷却系统用于将壳体中蒸发后的相变冷却介质冷凝为液体后回流到壳体中。

3、根据本申请实施例的一个方面，变压器系统还包括电导率传感器，电导率传感器设置在壳体中，用于检测第一冷却介质的电导率。

4、根据本申请实施例的一个方面，变压器系统还包括控制器，控制器被配置为从电导率传感器接收检测信号，并根据检测信号输出关于第一冷却介质的运行状态的提示信息。

5、根据本申请实施例的一个方面，冷却系统包括冷凝器、散热器以及连接在冷凝器和散热器之间的第一管路和第二管路，第二冷却介质能够在冷却系统中循环流动，第一管路用于将由散热器降温后的第二冷却介质输送到冷凝器中，所述第二管路用于将在冷凝器中升温后的第二冷却介质输送到散热器中。

6、根据本申请实施例的一个方面，冷凝器设置在壳体中，并位于铁芯的上方，使得相变冷却介质蒸发后能够被冷凝器冷凝为液体并向下滴落。

7、根据本申请实施例的一个方面，冷凝器在铁芯上的投影面积覆盖铁芯的横截面积的至少80%。

8、根据本申请实施例的一个方面，壳体包括相对设置的底壁和顶壁以及连接底壁和顶壁的侧壁，侧壁的至少部分内表面与线圈的外轮廓相适配，并与线圈的外轮廓具有预设间隔，铁芯包括三个铁芯单元，线圈包括分别缠绕在三个铁芯单元上的三个线圈单元，壳体的侧壁包括与分别线圈单元的外周面相对应的多个外凸的弧形部。

9、根据本申请实施例的一个方面，变压器系统还包括设置在壳体中的液位检测计以及加热器，液位检测计用于检测第一冷却介质的液位高度，加热器用于对第一冷却介质进行加热，控制器还被配置为根据液位检测计的检测结果控制加热器的操作。

10、根据本申请实施例的一个方面，冷凝器设置在壳体的外侧，并通过管路与壳体的内部连通，使得相变冷却介质蒸发后能够被冷凝器冷凝为液体并输送回壳体中。

11、根据本申请实施例的一个方面，变压器系统还包括压力调节单元，压力调节单元包括呼吸阀，呼吸阀设置在冷凝器的上部。

12、根据本申请实施例的一个方面，变压器系统还包括压力调节单元，压力调节单元包括储存罐、设置在储存罐上的呼吸阀以及压力传感器，储存罐内部灌注有气体并通过连接管与壳体的内部连通。

13、根据本申请实施例的一个方面储存罐内设置有隔膜，隔膜将储存罐的内部分隔为第一腔室和第二腔室，呼吸阀安装在第一腔室上，连接管将第二腔室和所述壳体的内部连通。

14、根据本申请实施例的一个方面，变压器系统还包括压力调节单元，压力调节单元与壳体的内部连通，用于调节壳体内的压力，压力调节单元包括呼吸阀，呼吸阀设置在壳体的上部。

15、根据本申请实施例的一个方面，变压器系统还包括压力调节单元，压力调节单元与壳体的内部连通，用于调节壳体内的压力，压力调节单元包括储储存罐、第三连接管路、排气泵和进气泵，第三连接管路将壳体的内部与储储存罐的内部连通，排气泵和进气泵并联地设置在第三连接管路上，排气泵用于将壳体内的气体输送到储储存罐中，进气泵用于将储储存罐中的气体输送到壳体中。

16、根据本申请实施例的一个方面，压力调节单元还包括第四连接管路、进液泵和排液泵，第四连接管路将储储存罐的底部与壳体的下部连通，进液泵和排液泵并联地设置在第四连接管路上，储储存罐还能够储存第一冷却介质，进液泵用于将储储存罐中的液体输送到壳体中，排液泵用于将壳体中的液体输送到储储存罐中。

17、本实用新型的另一方面实施例提供了一种风力发电机组，风力发电机组包括上述的变压器系统。

18、根据本申请实施例提供的一种变压器系统以及风力发电机组，通过采用相变冷却介质和冷却系统，利用相变冷却介质的蒸发吸热特性，相变冷却介质能够高效地吸收变压器在运行过程中产生的潜热，并变为气体，经过冷却系统冷凝并回流到变压器壳体中，形成相变冷却介质的闭环循环，实现有效冷却循环，不仅提高了变压器系统的冷却性能并减少体积，还能避免由于冷却循环不畅而导致冷却性能降低和变压器运行风险，从而维持变压器系统持续可靠地运行。

1.一种变压器系统，其特征在于，所述变压器系统包括变压器（100）和冷却系统，所述变压器（100）包括壳体（101）、设置在所述壳体（101）中的铁芯（103）以及缠绕在所述铁芯（103）上的线圈（102），所述壳体（101）中能够灌注第一冷却介质，所述第一冷却介质为相变冷却介质，所述冷却系统用于将所述壳体（101）中蒸发后的相变冷却介质冷凝为液体后回流到所述壳体（101）中。

2.根据权利要求1所述的变压器系统，其特征在于，所述变压器系统还包括电导率传感器（201），所述电导率传感器（201）设置在所述壳体（101）中，用于检测所述第一冷却介质的电导率。

3.根据权利要求2所述的变压器系统，其特征在于，所述变压器系统还包括控制器，所述控制器被配置为从所述电导率传感器（201）接收检测信号，并根据所述检测信号输出关于所述第一冷却介质的运行状态的提示信息。

4.根据权利要求1所述的变压器系统，其特征在于，所述冷却系统包括冷凝器（202）、散热器（203）以及连接在所述冷凝器（202）和所述散热器（203）之间的第一管路（301）和第二管路（306），第二冷却介质能够在所述冷却系统中循环流动，所述第一管路（301）用于将由所述散热器（203）降温后的第二冷却介质输送到所述冷凝器（202）中，所述第二管路（306）用于将在所述冷凝器（202）中升温后的第二冷却介质输送到所述散热器（203）中。

5.根据权利要求4所述的变压器系统，其特征在于，所述冷凝器（202）设置在所述壳体（101）中，并位于所述铁芯（103）的上方，使得所述相变冷却介质蒸发后能够被所述冷凝器（202）冷凝为液体并向下滴落。

6.根据权利要求5所述的变压器系统，其特征在于，所述冷凝器（202）在所述铁芯（103）上的投影面积覆盖所述铁芯（103）的横截面积的至少80%。

7.根据权利要求1所述的变压器系统，其特征在于，所述壳体（101）包括相对设置的底壁（1011）和顶壁（1012）以及连接所述底壁（1011）和所述顶壁（1012）的侧壁（1013），所述侧壁（1013）的至少部分内表面与所述线圈（102）的外轮廓相适配，并与所述线圈（102）的外轮廓具有预设间隔，所述铁芯（103）包括三个铁芯单元，所述线圈（102）包括分别缠绕在所述三个铁芯单元上的三个线圈单元，所述壳体（101）的侧壁（1013）包括分别与所述线圈（102）单元的外周面相对应的多个外凸的弧形部。

8.根据权利要求3所述的变压器系统，其特征在于，所述变压器系统还包括设置在所述壳体（101）中的液位检测计（209）以及加热器（210），所述液位检测计（209）用于检测所述第一冷却介质的液位高度，所述加热器（210）用于对所述第一冷却介质进行加热，所述控制器还被配置为根据所述液位检测计（209）的检测结果控制所述加热器（210）的操作。

9.根据权利要求1所述的变压器系统，其特征在于，所述冷却系统包括冷凝器（202），所述冷凝器（202）设置在所述壳体（101）的外侧，并通过管路与所述壳体（101）的内部连通，使得所述相变冷却介质蒸发后能够被所述冷凝器（202）冷凝为液体并输送回所述壳体（101）中。

10.根据权利要求9所述的变压器系统，其特征在于，所述变压器系统还包括压力调节单元（211），所述压力调节单元（211）包括呼吸阀（206），所述呼吸阀（206）设置在所述冷凝器（202）的上部。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的变压器系统，其特征在于，所述变压器系统还包括压力调节单元（211），所述压力调节单元（211）包括储存罐（204）、设置在所述储存罐（204）上的呼吸阀（206）以及压力传感器（205），所述储存罐（204）内部灌注有气体并通过连接管（312）与所述壳体（101）的内部连通。

12.根据权利要求11所述的变压器系统，其特征在于，所述储存罐（204）内设置有隔膜（212），所述隔膜（212）将所述储存罐（204）的内部分隔为第一腔室和第二腔室，所述呼吸阀（206）安装在所述第一腔室，所述连接管（312）将所述第二腔室和所述壳体（101）的内部连通。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的变压器系统，其特征在于，所述变压器系统还包括压力调节单元（211），所述压力调节单元（211）与所述壳体（101）的内部连通，用于调节所述壳体（101）内的压力，所述压力调节单元（211）包括呼吸阀（206），所述呼吸阀（206）设置在所述壳体（101）的上部。

14.根据权利要求1-9中任一项所述的变压器系统，其特征在于，所述变压器系统还包括压力调节单元（211），所述压力调节单元（211）与所述壳体（101）的内部连通，用于调节所述壳体（101）内的压力，所述压力调节单元（211）包括储存罐（204）、第三连接管路（401）、排气泵（402）和进气泵（403），所述第三连接管路（401）将所述壳体（101）的内部与所述储存罐（204）的内部连通，所述排气泵（402）和进气泵（403）并联地设置在所述第三连接管路（401）上，所述排气泵（402）用于将所述壳体（101）内的气体输送到所述储存罐（204）中，所述进气泵（403）用于将所述储存罐（204）中的气体输送到所述壳体（101）中。

15.根据权利要求14所述的变压器系统，其特征在于，所述压力调节单元（211）还包括第四连接管路（501）、进液泵（503）和排液泵（502），所述第四连接管路（501）将所述储存罐（204）的下部与所述壳体（101）的底部连通，所述进液泵（503）和排液泵（502）并联地设置在所述第四连接管路（501）上，所述储存罐（204）还能够储存所述第一冷却介质，所述进液泵（503）用于将所述储存罐（204）中的液体输送到所述壳体（101）中，所述排液泵（502）用于将所述壳体（101）中的液体输送到所述储存罐（204）中。

16.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求1-15中任一项所述的变压器系统。