CN101248497A - 电构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在电气设备(3)、尤其变压器的充填有一种液体的外壳(2)内的电构件(1)，尤其一种电开关，其中，电构件装在所述外壳内以及电构件充填有绝缘和冷却剂(4)。此外，本发明涉及电构件在电气设备内的配置以及它在电气设备内的应用。通过使用例如形式上为波纹管的补偿件(6)，在电构件内产生的体积变化可以直接传送给在周围的充填在外壳内的液体(5)。

Description

电构件

技术领域

本发明涉及一种在电气设备、尤其变压器的充填有一种液体的外壳内的电构件，尤其一种电开关，其中，电构件装在外壳内以及电构件充填有绝缘和冷却剂。此外，本发明涉及电构件在电气设备内的配置以及它在电气设备内的应用。

背景技术

已知为变压器和开关使用一个公共的膨胀容器，然而在这种情况下导致绝缘液体的混合。因此目前主要使用双腔膨胀容器。

例如在DE19527763C2中介绍了这种膨胀容器。这种膨胀容器的缺点是油面与大气接触，这需要使用所谓的空气干燥器。空气在此空气干燥器内在一种干燥剂上流过并在那里脱水。在这里耗尽干燥剂的吸收能力(收湿性)以及干燥剂必须定期更新。对干燥剂的这些必要的周期性目视检查以及定期更换，尤其在空气湿度大的地区，意味着巨大的成本因素(推荐的维护间隔时间：每3个月)。

此外，尤其在变压器快速冷却时，这些空气干燥器并没有提供可靠的封闭以防绝缘液体吸收水分和氧气。

在DE10010737A1中介绍了一种密封地封闭的变压器，它为了体积补偿采用可膨胀的散热器。使用这种用于补偿开关绝缘液体的体积膨胀的散热器需要高昂的费用并带来气体从开关容器导出的疑难问题。

此外，已知采用氮气气垫吸纳绝缘油的体积改变。但为此需要较大的体积以及加热时导致过压。在开关容器内部的压力可能与开关周围的绝缘液体压力有很大的差别。

此外还已知一些用于变压器的膨胀容器，它们在主腔内使用薄膜将绝缘液体与大气隔开。在DE3206368中对此作了介绍。尽管这些膨胀容器提供了绝缘液体对大气的可靠隔离，但仍然需要空气干燥器，这就带来已提及的那些缺点。此外，与大气接触导致薄膜老化并因而引起技术上的不稳定性。

在DE10224074A1中介绍了一种导入多级电构件内的管道的配置，它利用一种迷宫系统避免气体流入膨胀容器。但所述系统既没有密封地封闭电构件，也不能完全阻止气体侵入管道中。而且需要保留通向油膨胀容器的昂贵的管道配置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是避免上面列举的缺点，以及能简单、快速而可靠地防止变压器的开关内的过压。

上述技术问题通过权利要求1的特征得以解决。据此规定，至少一个装在外壳内的补偿件与电构件连接以及补偿电构件内部绝缘和冷却剂的体积变化。通过将补偿件设置在电气设备充填液体的外壳内，而将在电构件内的过压传送给电气设备的明显更大的体积。在这里，在外壳内部出现的压力波动可借助补偿装置补偿。

由此，采取简单的措施可以达到在电构件的内压与电气设备的充填围绕电构件的液体的外壳的内压之间的压力平衡。本发明可以密封地封闭电构件并因而显著减少在电构件中使用的绝缘和冷却剂的老化。此外使用按本发明的配置可以取消空气干燥器和相关的管道。另外，本发明解决了气体聚集在通向封闭电气设备膨胀容器的管道内的问题。

与电气设备的液体体积相比，电构件的绝缘和冷却剂例如油的体积很小。本发明利用这种状况，使体积补偿不是通过外部的膨胀容器进行，而是将绝缘和冷却剂的体积改变通过适用的补偿件直接传送给电气设备的液体体积。也就是说，规定用于电气设备体积补偿的补偿装置承担补偿任务。

只有在特殊情况下才需要使用另一些绝缘和/或冷却剂补偿装置，例如油膨胀容器、膨胀散热器、补偿器或气垫，因为电构件必要的体积几乎总是远远小于电气设备体积的1％。

此外有利的是，外壳密封地封闭以及至少一个与外壳连接的补偿装置用于吸收外壳内的过压。此外将补偿件组合在电构件内。

优选地，补偿件通过管道与电构件连接。管道的口定位在电构件的下部区内，以防止可能存在的气体进入管道内。

一个导通阀和/或一个截止阀和/或一个排放阀组合在电构件内，它们在超过或低于规定压力时打开或关闭。

优选地，补偿件至少部分用导电材料组成并因而起屏蔽作用。此外，补偿件设计为弹性薄膜。除此之外，补偿件由金属补偿器和/或波纹管组成。

按一项有利的扩展设计，补偿件设有弹性件，以便在外壳与电构件之间产生预定的压力差。补偿件通过至少一个压力波阻尼器防止压力波。

压力波阻尼器借助横截面减小设置在通向补偿件的输入通道内。

优选地电构件的壳体壁部分或全部起补偿件的作用。

电构件是一个电开关以及电气设备是一台变压器。

优选地将按本发明的配置设计为，使电构件配备有至少一个用于收集和排出形成的气体的装置。

电气设备配备有一些用于检测液体和/或绝缘和冷却剂的液位和/或用于检测压力的装置。

有利地，电构件配备有一个附加件用于盛放小量的附加的绝缘和冷却剂，为的是补充由于开关过程分解和/或转换电阻发热造成的绝缘和冷却剂损失。

在补偿件上通过体积改变引起的变形用于计算和/或指示存在的绝缘和冷却剂。

按本发明配置的补偿件或可以设计为金属补偿器、气泡存储器、薄膜袋、塑料膜，或可以设计为橡胶补偿器。

按本发明的一项有利的设计，气体聚集在通向膨胀容器管道内的疑难问题采取以下措施解决，即，将用于输出气体的管道与电构件和补偿件之间的连接管道分开。由此在密封地封闭的电气设备中避免了由于气垫与膨胀容器连接造成运行故障。此外这种设计可以设专用的集气腔，通过它避免过于频繁地起动卸压阀和往往与此相联系的附加的油损失。

按另一项设计，电构件在上部区内设有一个附加的容积，用于盛放规定量附加的绝缘液体，为的是补充由于开关过程分解和/或转换电阻发热造成的绝缘和冷却剂损失。

在绝缘和冷却剂分解时产生的气体向上飞升并聚集在此附加的空间内。由于很大的气体体积导致电构件内的过压。若电构件内的压力超过规定的极限值，则打开在正常运行期间关闭的卸压阀，以及用电构件周围的大气实施减压。采用按本发明的补偿件设计，可以达到电构件的绝缘和冷却剂与大气/环境空气的完全隔离，与此同时不限制油膨胀。在这里，在电构件内的绝缘和冷却剂可以液体或气体的形式存在。

防止绝缘和冷却剂吸收水分和氧气。避免了由于水分影响绝缘和冷却剂的抗电强度，以及显著减缓绝缘液体老化。

可以取消外部的膨胀容器、空气干燥器及相关的管道。可以省去对空气干燥器中干燥剂状态的定期检查，并由于取消昂贵的定期更换干燥剂导致降低成本。避免由于消耗干燥剂造成环境污染和废物排除问题。

补偿件不与外部的大气接触，从而避免水分腐蚀金属补偿器和因受水分、氧气及臭氧的作用使补偿件的塑料膜老化。由此显著降低对于所使用的补偿件的要求。

有利地，按本发明的电构件配备有一个排气阀。它恰当地可以设计或控制为，使它在气压低时起动，但是当存在绝缘和冷却剂时不起动。由此可以持续地抽出气体。一个压力阀和/或普通的大面积卸压阀用于防止过压。

按另一种特殊的实施方式，补偿件设有弹性件，以达到两种绝缘液体之间预定的压力差。

在发热时必要的体积补偿的速度取决于电气设备和电构件的时间常数以及运行条件，但肯定恰当的是缓慢地进行。为了在发生故障时防止补偿件巨浪般体积改变(由于绝缘和冷却剂分解产生大量气体)，在通往补偿件的管道内安置压力阻尼器是有利的。

与此同时可以设置一个小量阻碍和延滞排气的通向卸压阀或其他减压装置的导引装置。

按一项特殊的设计，补偿件沿一个或两个方向配备有容积边界。由此例如可以在电构件内实现比电气设备主容器内更小的压力变动。所述边界同样可以通过补偿件的行程限制以及通过一种多部分组成的具有一些有不同弹性常数的工作室的补偿件实现。

附图说明

在从属权利要求中说明其他有利的扩展设计。下面借助附图作为范例说明本发明。其中：

图1示意性表示在外壳内部具有按本发明的电构件的电气设备侧视图；

图2示意性表示在外壳盖上具有按本发明的电构件的电气设备侧视图；

图3示意性表示具有装在外壳盖上的电构件的电气设备俯视图；

图4示意性表示具有装在外壳盖上的电构件的电气设备俯视图；

图5示意性表示在外壳盖上具有按本发明的电构件和凸缘的电气设备侧视图；

图6a、...、6d示意性表示具有不同补偿件的电构件侧视图；

图7a、...、7d示意性表示具有不同的负补偿的补偿件的电构件侧视图；以及

图8示意性表示具有附加容积件的电构件侧视图。

具体实施方式

图1表示一个装在电气设备3外壳2内的电构件1。该电气设备3的一个活性部分作为具有至少一个绕组的变压器处于外壳2内。外壳2内部的空间充填一种液体5。

按本发明，绝缘和冷却剂4的体积补偿借助补偿件6实现，该补偿件通过管道8与电构件1的内腔连接。在电构件1内的绝缘和冷却剂4受热时热膨胀并因而导致体积增大。因为电构件1的壳体壁9将它密封地封闭，所以绝缘和冷却剂经管道8流向补偿件6。通过补偿件6的膨胀导致电构件1的绝缘和冷却剂4与电气设备3的液体5之间压力平衡。电构件1的绝缘和冷却剂4的体积改变传送给外壳2的液体5。在电气设备3的外壳2内，体积改变传送给存在的膨胀容器7a或另一些用于液体5的体积补偿装置7b，例如膨胀散热器。膨胀容器尤其是油膨胀容器、膨胀散热器或有气垫的构件。

为了避免气体聚集在通向膨胀容器7a的管道内，用于输出气体的通道与电构件和补偿件6之间的连接管分开。与电构件1的连接通过管道8实现，该管道8至少如此深地插入到电构件1中，以致气体完全不可能进入此管道8内。

形成的气体向上飞升并经过另一个管道17导向监测装置。若气体量过大，则气体通过阀19排出。

在图示的实施例中，利用外壳2内部无用的空间安置补偿件6，例如在电构件1的下方。

图2表示将补偿件6直接安装在外壳2的上盖上。这种设计为了与补偿件6连接只需要短的管道8。按此配置，可以将由外壳2大多带角的形状和电气设备3圆形绕组以及电构件1的形状造成的空间，最佳地利用于在外壳2内部安置补偿件6。

图3表示有一个安装在外壳2盖下面的补偿件6的电气设备3的俯视图。在这里，在充分利用由作为电气设备3的变压器和电构件1的圆形绕组造成的空间的情况下，外壳2内部的空间得到最理想的利用。图4表示与图3类似的布局，其中，在电构件1与补偿件6之间的管道中的滑阀13通过三通阀14代替，在三通阀上设附加的管道15用于与外壳2内建立直接的连接。通过这样的连接可以例如在外壳2充填或抽真空时实施直接的压力平衡。因此提供与使用传统的双腔膨胀容积时相同的可能性。

按图5所示本发明的设计表示出具有凸缘16的补偿件6，该凸缘大于补偿件6以及直接安置在外壳2盖下方。这种配置允许在需要的情况下方便地检查以及更换补偿件6。在补偿件6与电构件1之间设隔板25。

此外，本发明还包含电构件1，其中一个补偿件6直接固定在电构件1上。在这里体积补偿同样通过将电构件1的绝缘和冷却剂4的体积改变通过补偿件6传送给外壳2实现。采用按本发明的这种装置，补偿件6成为电构件1的组成部分。取消附加的外部组件以及导致简化整个电气设备3。

这一设计应借助下面的一些附图详细说明。

图6a表示按本发明设计的有补偿件6的电构件1，补偿件6直接安装在作为电构件1的开关上。此补偿件6导致电构件1内的内压与电气设备3外壳2内部压力的直接平衡。形成的气体向上飞升并通过管道17导向监测装置18。

图6c和6d表示补偿件6的布置和设计，此补偿件允许将它用作屏蔽电极。基于其比较大的半径和补偿所需的直径因此适用金属的补偿器。

图7a表示一种使用负补偿的补偿件6的设计。按此设计，补偿件6受热时不膨胀，而是通过压缩补偿件6并将液体5压入外壳2内，达到增大电构件1的绝缘和冷却剂4的体积。

按这种方案，补偿件6可以容易地通过电构件1的壳体壁9或圆柱形支承件得到机械地保护。

图7d表示补偿件6配备有弹性件20，以便达到两种绝缘液体之间预定的压差。由此可以例如在漏泄时保证防止电构件1的通过开关过程受污染的绝缘和冷却剂4侵入。

图7c表示一个电构件1，其中补偿件6包含一个负补偿器，以及可以通过一个作用在补偿件6上的附加调整力，造成有目的地调整电构件1的绝缘和冷却剂4与电气设备3外壳2的液体5之间的压力差。在本实施例中所述的力通过一个压重体21的重力和/或通过弹性件产生。此压重体21可有利地设计为电极。

图8表示一个电构件1，它在电构件1的上部区内设有附加的容积体22用于盛放恰当量的附加的绝缘和冷却剂4，以补充在例如通过转换电阻发热而造成的绝缘和冷却剂4分解时的损失。在分解时产生的气体向上飞升并收集在此容积体22的附加空间内。由于气体体积很大导致电构件1内的过压。若电构件1内的压力超过预定的极限值，则打开在正常运行期间关闭的气体出口11c，以及用周围的大气实施减压。控制器23有利地控制为，只有当电构件1顶端区内存在气体时气体出口11c才动作。

卸压阀24承担防压力波的任务。绝缘和冷却剂4从电构件1上部流出并排出形成的气体，这可以在结构尺寸小、绝缘和冷却剂4对大气完全隔离以及无需外部的油膨胀容器的同时，使电构件1基本上免于维护。此外，在电构件1内装一些真空开关管26。

Claims (19)

1.一种在电气设备(3)充填有一种液体(5)的外壳(2)内的电构件(1)，其中，电构件(1)装在外壳(2)内以及电构件(1)充填有绝缘和冷却剂(4)，以及电构件密封地通过壳体壁(9)封闭，其特征为：至少一个装在外壳(2)内的补偿件(6)与该电构件(1)连接以及补偿绝缘和冷却剂(4)的体积变化。

2.按照权利要求1所述的电构件(1)，其特征为，所述外壳(2)密封地封闭以及至少一个与外壳(2)连接的补偿装置(7a)用于吸收外壳(2)内的过压。

3.按照权利要求1或2之一所述的电构件(1)，其特征为，所述补偿件(6)组合在电构件(1)内。

4.按照权利要求1至3之一所述的电构件(1)，其特征为，所述补偿件(6)通过管道(8)与电构件(1)连接。

5.按照权利要求4所述的电构件(1)，其特征为，所述管道(8)的一个口定位在电构件(1)的下部区内，以防止可能存在的气体进入管道(8)内。

6.按照权利要求4或5之一所述的电构件(1)，其特征为，一个导通阀和/或一个截止阀和/或一个排放阀(19)集成组合在电构件(1)内以及在超过或低于规定压力时打开或关闭。

7.按照权利要求1至6之一所述的电构件(1)，其特征为，所述补偿件(6)至少部分用导电材料组成以及起屏蔽作用。

8.按照权利要求1至7之一所述的电构件(1)，其特征为，所述补偿件(6)设计为弹性薄膜。

9.按照权利要求1至8之一所述的电构件(1)，其特征为，所述补偿件(6)由金属补偿器和/或波纹管组成。

10.按照权利要求1至9之一所述的电构件(1)，其特征为，所述补偿件(6)设有弹性件，以便在外壳(2)与电构件(1)之间产生预定的压力差。

11.按照权利要求1至10之一所述的电构件(1)，其特征为，所述补偿件(6)通过至少一个压力波阻尼器(10)防止压力波。

12.按照权利要求11所述的电构件(1)，其特征为，该压力波阻尼器(10)借助横截面减小设置在通向补偿件(6)的输入通道内。

13.按照权利要求1至12之一所述的电构件(1)，其特征为，该电构件(1)的壳体壁(9)部分或全部起补偿件(6)的作用。

14.按照权利要求1至13之一所述的电构件(1)，其特征为，该电构件(1)是一个电开关以及电气设备(3)是一台变压器。

15.一种按照权利要求1至14之一所述电构件(1)在电气设备(3)充填有一种液体(5)的外壳(2)内的配置，其中，该电构件(1)装在外壳(2)内，其特征为：该电构件(1)配备有至少一个用于收集和排出形成的气体的装置(11a)。

16.按照权利要求15所述的配置，其特征为，所述电气设备(3)配备有用于检测液体(5)和/或绝缘和冷却剂(4)的液位和/或用于检测压力的装置。

17.按照权利要求15或16之一所述的配置，其特征为，所述电构件(1)配备有一个附加件用于盛放小量的附加的绝缘和冷却剂(4)，以便补充由于开关过程分解和/或转换电阻发热造成的绝缘和冷却剂(4)的损失。

18.按照权利要求15至17之一所述的配置，其特征为，测量在补偿件(6)上通过体积改变引起的变形并用于计算和/或显示存在的绝缘和冷却剂(4)。

19.一种按照权利要求1至14之一所述电构件(1)在电气设备(3)充填有液体(5)和/或气体的外壳(2)内的应用。

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