CN102160132A - 变压器组件 - Google Patents

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CN102160132A CN2008801311744A CN200880131174A CN102160132A CN 102160132 A CN102160132 A CN 102160132A CN 2008801311744 A CN2008801311744 A CN 2008801311744A CN 200880131174 A CN200880131174 A CN 200880131174A CN 102160132 A CN102160132 A CN 102160132A
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托马斯·福格尔贝里
伊拉里奥·希安
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Abstract

一种变压器组件，包括具有变压器箱的电力变压器以及外壳，所述变压器箱容置在所述外壳内。所述外壳包括至少一个侧壁，所述侧壁具有最小厚度(T)并且放置在离箱的对应面对的侧壁最小距离(D)处。所述厚度(T)与所述距离(D)之间的比在0.0001至100之间。

Description

变压器组件
技术领域
本发明涉及一种变压器组件，其具有优化的结构以及特别是在抗爆炸及火焰传播方面改进的性能。
背景技术
已知在本领域中使用电力变压器，通常为电源变压器来通过电网传输并分配电力。
电力变压器的基本任务是能够通过升高或降低电压等级在通常不同电压的两个或两个以上电气系统之间交换电能。根据在本领域中广泛使用的基本布局，常见的电源变压器包括箱，在箱内侧放置有变压器本身的有源器件，也就是磁芯以及多个绕组，它们通常浸入在绝缘流体，例如，矿物油中。
由于它们的内在结构及功能，在它们的工作寿命期间，电力变压器可能会经受爆炸或火灾；这些事件可由，例如电弧引发并通过从电网流入到变压器内的能量来支持。
这种爆炸或火灾的影响可非常危险，并且可导致对变压器以及与其可操作联接的各种设备/负载造成严重损害，甚至长时间中断能量输送，因此对公用设施/用户导致经济损失。
为了减少这种影响，多年来已经构思了一些解决方案。例如，一些电力变压器已经设有较快的故障检测系统，或设有改进的保护熔断器以及断路开关。在一些其它情形中，已经使用防爆阀或喷洒灭火系统，或已经调查研究了不同类型的不易燃绝缘流体。
在本领域的现阶段中，虽然所采用的解决方案能够达到改进的效果，但仍然需要改进电力变压器的能力，以面对并承受爆炸和火灾的发生。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种电力变压器，其对已知的现有技术解决方案提供了一些改进，以便抵抗爆炸和火灾的发生。
该目的通过一种变压器组件实现，其包括：
-电力变压器，所述电力变压器具有变压器箱；其特征在于，所述变压器组件包括：外壳，所述变压器箱容置在所述外壳内，所述外壳包括至少一个侧壁，该侧壁具有最小厚度(T)并放置在离箱的对应面对的侧壁最小距离(D)处，其中，所述最小厚度(T)与所述最小距离(D)之间的比在0.0001至100之间。
附图说明
通过下文的描述、所附权利要求以及附图将更好地理解本发明的特性、方面以及优点，其中：
图1是示出了根据本发明的变压器组件的示例的透视图；
图2是在能够在根据本发明的变压器组件中使用的外壳内放置的变压器箱的示意性表示图；
图3是沿图2的A-A面的剖视图，其示意性地示出了与外部壳体关联的变压器箱的可行结构；
图4是透视图，其示出了根据本发明的变压器组件的部分的可行实施方式；
图5是框图，其示意性地示意出能够在根据本发明的变压器组件中使用的调节装置的可行实施方式；
图6示意性示出了能够在根据本发明的变压器组件中使用的外部壳体的可行局部结构。
具体实施方式
应当注意，为了清楚简要地公开本发明，附图可不必按比例绘制并且本发明的某些特征可以略微示意的形式示出。
图1是根据本发明的总体上由附图标记100表示的变压器组件的透视图(局部剖切，以更好地示出一些内部部件)。
如所示，变压器组件100包括电力变压器1，优选地为电源变压器，其具有变压器箱2。该箱2包括多个侧壁21、顶壁22、底壁23，并且其中包括变压器的有源器件，即，磁芯以及绕组，它们浸入在绝缘流体内，例如，矿物油内。
本领域中的技术人员将能理解，变压器1可由市场上能得到的任何适合类型的变压器构成；由于变压器1的可行整体布局，其各种部件的结构和它们的互联，以及其功能，都容易得到且在本领域中已知，并且对本发明的创造性方面没有任何影响，这里将不进一步详细地描述。
有利地，变压器组件100包括外壳3，该外壳3具有底壁31、多个侧壁33、顶壁34，并且变压器箱2容置在外壳3内。实际上，外壳3利用对应面对侧壁21的侧壁33(或其部分)封装箱2；在变压器箱2与外壳3之间提供自由容积或空间4。容积或空间4包含由气体或气体混合物构成的气态环境。
例如，当变压器组件100在被初始安装并且在调节之前，该气态环境可由大气构成。可替代地，空间4可填充有任何理想的且适合的气体或气体混合物，它们可能已经包含氧气或根本不包含氧气。在变压器组件100的工作寿命期间，氧气可由于任何原因进入到空间4内，例如，为执行维护而打开外壳3时。
优选地，在外壳3内设有噪音阻尼装置，诸如，例如橡胶垫或等效装置之类；噪音阻尼装置中的至少一些优选地放置于外壳3的底壁31上，而箱2搁置在所述至少一些噪音阻尼装置上，在图2中由附图标记40示意性地表示所述至少一些噪音阻尼装置。
套管7或诸如电缆之类的等效的电连接装置从外壳3中伸出，以给变压器1提供外部电连接。
进一步设有适合的冷却装置8，用于适当地冷却变压器1。
优选地，外壳3被构造使得其基本上被气密封。例如，如在图6中示意性示出的，外壳3可通过底壁31形成，该外壳的其余结构，即，所有侧壁33以及顶壁34安装在底壁31上。特别地，底壁31可设有支座或凹槽，密封垫片32放置在该支座或凹槽内；然后侧壁33可被放置在该支座或凹槽内在垫片32之上。例如，通过焊接或通过实现一种与底壁31的结构类似的结构，即，给顶壁34设置对应的支座或凹槽，另一垫片32插入在该支座或凹槽内，顶壁可被连接于侧壁33的顶部。
优选地，外壳3是防爆罩，即，适于将在变压器1上发生的爆炸限制在空间4内。
根据图2至图4中示意性示出的优选实施方式，外壳3包括至少一个侧壁33，侧壁33具有最小厚度(T)并且放置在离它的对应面对的侧壁21最小距离(D)处，其中，其最小厚度(T)与其离对应面对的壁21的最小距离(D)之间的比在0.0001至100之间。例如，如果最小距离(D)为10m，则所述侧壁31的最小厚度为1mm。
根据应用，外壳3的每个侧壁33(以及顶壁和底壁)可具有不变的或变化的厚度(T)，并且两个或两个以上的侧壁可具有基本相同的厚度(T)或彼此不同的厚度；此外，外壳3的每个侧壁33可被放置于离箱2的对应面对的侧壁21相同的距离(D)处，例如，如在图3中所示意出的，或者可被放置于不同的距离(D)处。
无论如何，根据优选的实施方式，外壳3的每个侧壁33均具有最小厚度(T1，T2，...Tn)，并且被放置于离箱2的对应面对的壁21最小的距离(D1，D2，...Dn)处，因此外壳3的侧壁33的厚度(Ti)与其离箱2的对应面对的壁21的距离(Di)之间的每个比(T1/D1，T2/D2，...Tn/Dn)在0.0001至100之间。
根据在图3至图4中示意性示出的可行实施方式，该变压器组件包括多个加固壁50。每个加固壁50放置在外壳3的侧壁33与箱2的对应面对的侧壁21之间。
加固壁50可具有，例如，线性轮廓并且可沿变压器组件的一侧(在图3中，由大写字母B，C，D，E表示的侧)互相平行地放置。
无论如何，根据优选实施方式，沿变压器组件100的相同侧(B，或C，或D，或E)放置的两个相邻的加固壁50彼此隔开最小距离(L)；该距离(L)有利地小于侧壁33与对应面对的壁21之间的最小距离(D)，所述一对相邻的加固壁50放置于侧壁33与对应面对的壁21之间。
此外，如在图4中示意性示出的，在通过相关的侧壁33以及相应的面对壁21，由两个相邻的加固壁50限定的每个容积或区域60中，可放置有一个或更多个横向加固壁51。该横向加固壁51沿着周围的壁21、33、50的竖直延伸方向彼此间隔开放置并且可连接到它们中的一个或更多个上。
如在图3中示意性示出的，如果需要，一些另外的加固壁52可被对角放置在变压器组件100的角部处。
有利地，变压器组件100包括适于调节空间4内气态环境的氧气水平或含量的调节装置。
特别地，该调节装置被设计为保持空间4内环境的氧气水平在电力变压器1的第一状态下，即，在正常工作条件下低于或等于第一预定阈值，并且在电力变压器1的第二状态下等于或高于第二预定阈值，例如，以使人员能够进入到外壳3内并执行维护。
氧气水平的第一阈值和第二阈值可根据应用和/或国际上定义的或国家水平定义的标准选择。这种第一及第二阈值甚至可以重合，但优选地，它们彼此不同；特别地，在根据本发明的变压器组件中，第一阈值优选地约为空间4内气态环境的总容积的16％(甚至更低)的氧气含量，而氧气含量的第二阈值约为空间4内气态环境的总容积的17％。
优选地，该调节装置包括适于将包含预定量氧气的气体或气体混合物引入到空间4内的装置；根据本发明的范围及目的，预定量的氧气也可等于零。根据第一种实施方式，该调节装置包括第一装置和第二装置，该第一装置适于将氧气量低于大气的氧气量(甚至等于零)的气体或气体混合物引入到空间4内，该第二装置适于将氧气量等于或高于大气的氧气量的气体或气体混合物引入到空间4内。在此参照海平面处大气的平均成分。
可替代地，该调节装置可包括独有装置，该独有装置被构造为在第一状态下将氧气量低于大气的氧气量的气体或气体混合物引入到空间4内，或者在第二状态下将氧气量等于或高于大气的氧气量的气体或气体混合物引入到空间4内。
一个/更多个调节装置可由一个或更多个适合的存储单元构成，所述存储单元包含具有预定氧气含量的气体混合物或基本上纯的气体。例如，可使用筒或瓶(可选地，与压缩机关联)，其包含氮气并且适当地联接于外壳3，以将包含于其中的所需量的气体引入到空间4内，因此使空间4内的氧气水平等于或低于第一阈值。
在使用例如一个或更多个仅包含氧气或氧气含量高于大气的氧气含量的混合气体的储存单元时，其同样适用。
该调节装置优选地还包括用于检测/监控空间4内氧气的传感器，其在图1中由附图标记20示意性地表示。基于从氧气传感器接收到的信息，控制单元15检查空间4中的氧气水平是否与变压器的实际状态相符，该控制单元15嵌入上述一个/更多个装置内或联接到上述一个/更多个装置。如果不相符，控制单元15通过对上述一个/更多个装置进行干预引起空间4内氧气水平的增加或降低。
本领域技术人员将理解，控制单元15的结构及功能可被容易且简单地设计，而不需要运用任何创造性活动，因此这里将不详细描述。
该调节装置还可包括压力传感器，如在图1中通过附图标记30示意性表示的，该压力传感器也可操作地联接到控制单元15。控制单元15接收来自压力传感器30的信号，因此能够测量并监控包含在空间4内的气态环境的压力。如果这一压力高于或低于预定可选择的阈值，控制单元15停止或致动上述一个/更多个调节装置。
图1和图5示意性示出关于调节装置的可行实施方式。根据该实施方式，该调节装置包括气体或气体混合物的发生器5，该气体或气体混合物包含的氧气水平低于大气的氧气水平，即，氮气或缺氧空气或贫氧空气发生器。
发生器5可直接附连于外壳3的壁中的一个壁上，或放置于离该壁一定距离处。导管6或等效装置可用于循环空间4内产生的气体或气体混合物。
如在图5的示意性框图中示出的，发生器5包括进气口51，该进气口51抽吸大气并且设有滤尘器，以清洁所述抽吸量的空气。空气流然后通过压缩机52压缩并且穿过冷却器53，该冷却器53冷却从压缩机52中出来的热压缩空气。空气然后在模块54内被处理，该模块54适于分离气体。实际上，模块54能够分离包括正在处理的空气的气体，并且特别地，将氧气从基本上为氮气的其它气体中分离出来。
模块54可包括，例如，带有阀组件的以及用于分离气体，并且特别是吸收氧气的分子筛床(PSA-变压吸附-模块)的室。可替代地，可使用带有适合的膜片的室。
因此，在从模块54的输出中，有富氧空气的第一流55以及缺氧空气的第二流57(或等同于超氮空气)。当需要时，第二流57通过导管6被直接地引入到空间4内或者在通过可选的过滤器58，例如，高效颗粒空气过滤器以便进一步清洁缺氧空气后被引入到空间4内。
依次，富氧空气的第一流55可被直接地或通过可选的可调节或固定流量的调节器56之后释放到大气中。
上述类型的适合装置的示例是那些由Rich International Trade Co.Ltd出售的型号名称为BGPN的装置，或者由Parke Hannifin Corporation出售的产品名称为Nitroflow的装置。
根据该实施方式，适于将氧气量等于或高于大气中的氧气量的气体或气体混合物引入到空间4内的调节装置包括位于外壳3上的至少一个开口9，该开口9设有面板10。面板10可在电力变压器1的第一状态下的第一关闭位置与电力变压器1的第二状态下的第二打开位置之间移动。
例如，如在图1中示意性示出的，面板10可由气密门10构成，该气密门10适于关闭被设计为允许人员进入外壳3内的开口9。
可替代地，或者除了门10之外，可移动面板可由气密式人孔10构成，该气密式人孔10定位于外壳3的壁中的一个壁上，例如在顶壁34上，并与开口9关联。
优选地，可移动面板10，无论是气密门和/或气密式人孔，设有诸如简单的机械联锁之类的保护装置11，用于防止人们至少在空间4内的氧气水平低于第二阈值之前，并且更加优选地，在空间4内的环境已经达到最小的人类能呼吸的水平之前进入空间4。
可选地，也可设有一个或更多个风扇，其适于在变压器1的第二操作状态下迫使大气例如，通过任一开口9从外壳3外部进入到空间4内。这些风扇也可被用于迫使缺氧空气到外壳3的外部。
如果需要，可替代地或除一个/更多个开口9-一个/更多个面板10之外，上述的发生器5可被用于将氧气量高于大气中氧气量的气体或气体混合物引入到空间4内。在此情形下，可以将第一流富氧空气55，例如，通过导管6引入到空间4内。
实际上，已经发现，根据本发明的变压器组件完全达到相对于已知的现有技术解决方案提供一些优点以及改进的预期目的。事实上，当变压器1在正常工作条件下时，如果在变压器1内发生爆炸事件，由于上述结构，外壳3能够限制这种爆炸。此外，监控并控制空间4内的气态环境，以使氧气含量低于或等于第一阈值，因此导致基本上-惰性气体灭火环境，即，适于防止点燃火的环境，或者至少能够防止或快速抑制它们的传播。当人员必须进入到外壳3内的空间4中时，上述调节装置能够使氧气水平提高到或更好地高于第二指示的阈值，并且在外壳3内实现可呼吸的环境。
由此设计的变压器组件容易具有多种修改及变型，所有这些修改及变性均落入权利要求中限定的发明构思的范围内。最后，所有细节可进一步由其它技术上等效的元件替代，并且根据本领域的要求及状态，材料以及尺寸可以是任意的，只要它们与所述申请的范围及功能相符。

Claims (17)

1.一种变压器组件(100)，包括：
电力变压器(1)，所述电力变压器(1)具有变压器箱(2)，
其特征在于，所述变压器组件(100)包括外壳(3)，所述变压器箱(2)容置在所述外壳(3)内，所述外壳(3)包括至少一个侧壁(33)，所述侧壁(33)具有最小厚度(T)并且放置在离所述箱(2)的对应面对的侧壁(21)最小距离(D)处，其中，所述最小厚度(T)与所述最小距离(D)之间的比在0.0001至100之间。
2.根据权利要求1所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述外壳(3)具有多个侧壁(33)，所述多个侧壁(33)中的每个侧壁(33)具有各自的最小厚度(T1，T2，...Tn)并且被放置在离所述箱(2)的对应面对的壁(21)最小距离(D1，D2，...Dn)处，其中，所述外壳(3)的侧壁(33)的所述厚度(Ti)与所述侧壁(33)离所述箱(2)的对应面对的壁(21)的最小距离(Di)之间的每个比(T1/D1，T2/D2，...Tn/Dn)在0.0001至100之间。
3.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述变压器组件(100)包括多个加固壁(50)，所述多个加固壁(50)中的每一个加固壁(50)放置在所述外壳(3)的侧壁(33)与所述箱(2)的对应侧壁(21)之间。
4.根据权利要求4所述的变压器组件(100)，其特征在于，两个相邻的加固壁(50)彼此隔开最小距离(L)，所述最小距离(L)小于所述外壳(3)的侧壁(33)与所述箱(2)的对应面对的侧壁(21)之间的最小距离(D)，所述两个相邻的加固壁(50)放置在所述侧壁(33)与所述侧壁(21)之间。
5.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述变压器组件(100)包括多个横向加固壁(51)，所述多个横向加固壁(51)中的每一个横向加固壁放置在由所述外壳(3)的侧壁(33)、所述箱(2)的对应面对的侧壁(21)以及放置在所述侧壁(33)与所述侧壁(21)之间的两个相邻的加固壁(50)限定的空间(60)中。
6.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述外壳(3)基本上气密封。
7.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述外壳(3)是防爆罩。
8.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述变压器组件(100)包括噪音阻尼装置(40)，所述噪音阻尼装置(40)设置在所述外壳(3)的底壁(31)上，所述箱(2)放置在所述噪音阻尼装置(40)上。
9.根据前述权利要求中的一项或更多项所述变压器组件(100)，其特征在于，在所述变压器箱(2)与所述外壳(3)之间的空间(4)包含气态环境，所述变压器组件(100)进一步包括调节装置，所述调节装置适于调节所述空间(4)内的所述气态环境的氧气水平在所述电力变压器(1)的第一状态下等于或低于第一预定阈值，并且在所述电力变压器(1)的第二状态下等于或高于第二预定阈值。
10.根据权利要求9所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述调节装置包括适于将具有期望量的氧气的气体或气体混合物引入到所述空间(4)内的装置。
11.根据权利要求10所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述调节装置包括适于将具有低于大气的氧气量的氧气量的气体或气体混合物引入到所述空间(4)内的装置。
12.根据权利要求10所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述调节装置包括适于将具有等于或高于大气的氧气量的氧气量的气体或气体混合物引入到所述空间(4)内的装置。
13.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述装置包括缺氧空气发生器(5)。
14.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述调节装置包括用于检测所述空间(4)内的氧气的传感器(20)。
15.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述调节装置包括压力传感器(30)，所述压力传感器(30)用于监控包含在所述空间(4)内的所述气态环境的压力。
16.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述调节装置包括位于所述外壳(3)上的至少一个开口(9)，所述开口(9)设有面板(10)，所述面板(10)能够在所述电力变压器(1)的所述第一状态下的第一关闭位置和所述电力变压器(1)的所述第二状态下的第二打开位置之间运动。
17.根据权利要求16所述的变压器组件(100)，其特征在于，所述面板(10)设有保护装置(11)，所述保护装置(11)用于防止所述面板(10)在所述空间(4)内的氧气水平低于所述第二阈值之前从所述关闭位置运动至所述打开位置。
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