CN102385971B - 一种液面压力可调的不燃型液浸变压器 - Google Patents

Abstract

一种液面压力可调的不燃型液浸变压器，其油箱(10)内充满不燃型绝缘液(20)，并与气室(100)内的金属波纹管(120)连通。通过气泵(160)和充气阀门(170)自动调节气室(100)内的压力，改变金属波纹管(120)内的压力，进而改变不燃型绝缘液(20)的液面压力，使其不沸腾。在油箱(10)内液面压力达到设定值，或液面压力升高的速率达到设定值时，突发压力继电器(250)动作，不燃型绝缘液(20)喷入真空容器(220)内，降低油箱(10)内的压力。变压器工作产生的热量由不燃型绝缘液(20)通过成排金属管(280)传给管内的蒸发液(50)，蒸发液吸热沸腾汽化，经出气管路(60)进入冷却器(200)冷却后变回液体流回成排金属管(280)内，完成冷却循环。

Description

一种液面压力可调的不燃型液浸变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器，特别涉及一种液面压力可调的采用不燃型绝缘液将变压器器身全部浸渍的电力变压器。

背景技术

现有的高电压大容量电力变压器都是采用普通的矿物油作为绝缘和冷却介质，而普通变压器油具有可燃性、可爆性。为防备变压器起火后的火灾规模扩大，很多油浸式变压器配备有水喷雾灭火装置或排油注氮灭火装置，使设备投资扩大，且只能灾后补救，不能预防矿物油的燃烧，事故隐患依然存在。

因此，不燃型变压器的研制具有很大的社会效益和经济效益。但由于不燃型绝缘液一般都价格昂贵，因此不燃型液浸变压器的优化设计目标是尽量提高不燃型绝缘液的利用率，减少其用量，才能提高变压器整体的经济性。若增加其液面压力，则可提高不燃型绝缘液的绝缘性能，进而减小不燃型液浸变压器的整体尺寸，降低其体积，并减少不燃型绝缘液用量，以及铜、铁和其他材料的用量，大幅度降低成本。为解决因所需冷却介质用量过多导致的成本上升问题，不燃型液浸变压器的冷却系统采用成排金属管内蒸发液相变换热的冷却方式，进一步提高了不燃型液浸变压器的技术经济指标的先进性。

发明内容

本发明的目的是提出一种液面压力可调的、由不燃型绝缘液作为变压器器身的绝缘和冷却介质、由成排金属管内部蒸发液的相变换热将变压器的发热热量带出变压器器身容器之外等为特征的不燃型液浸变压器。本发明中按照变压器行业内的习惯称变压器的器身容器为油箱。

本发明利用高绝缘水平的不燃型绝缘液，并通过增加液面压力调节系统来增大油箱内液体的液面压力，进一步提高不燃型绝缘液的绝缘水平，解决变压器的绝缘问题；用成排金属管内蒸发液发生相变换热产生的强大散热效率来解决变压器的冷却问题。增大油箱内不燃型绝缘液的液面压力，使其在大热流密度下也不发生沸腾，增强其绝缘性能。同时由于使用了成排金属管的冷却系统采用蒸发液沸腾相变换热的冷却方式，可实现蒸发液的无泵自循环，因此其连接管路和散热系统在安装高度和安装距离的布置上都更为方便、自由，在城市变电站、高层建筑群等设备装设空间狭小的场所使用更为有利。

本发明由变压器油箱、变压器铁心和线圈、不燃型绝缘液、高压套管、低压套管、液面压力调节系统、冷却系统、突发压力处置系统组成。液面压力调节系统位于油箱的上方，可调节油箱内的不燃型绝缘液的液面压力。冷却系统一部分置于油箱内，另一部分在油箱外部，油箱内的部分与不燃型绝缘液相接触并发生热交换，吸收的热量被转移至油箱外部，并最终散发到外界。突发压力处置系统位于油箱的上方，用于处理油箱内液面压力过高或过快上升的状况。高压套管是指变压器高压侧引出线的套管，低压套管是指变压器低压侧引出线的套管。

本发明的主体是一台密封良好的变压器。变压器的油箱由具有一定机械强度的金属材料制成，能够承受一定的内部压力和液流冲击力。油箱由油箱壁和油箱顶盖组成，油箱壁和油箱顶盖通过法兰或焊接等工艺连接并密封。油箱内固定有变压器的铁心和线圈。在油箱的两个侧壁分别布置有低压套管和高压套管，变压器引出线从油箱侧面引出。油箱内充满不燃型绝缘液。

冷却系统由成排金属管、蒸发液、出气管路、冷却器、回液管路等组成。成排金属管由单根金属管或由内部空间连通的多根金属管连接组成，多根金属管平行放置成排，一端共同连接在一条连通管上，另一端共同连接在另一条连通管上，多根金属管内部空间互相连通并密封。成排金属管所在的平面与水平方向成3-5°夹角横向布置在紧贴油箱顶盖的下方。为加强换热，成排金属管外表面带有整体管翅片，或每根金属管外表面单独带翅片。成排金属管在竖直方向上较高的一端连接有出气管路，向上穿过油箱顶盖与冷却器的进气口连接；冷却器的出液口连接有回液管路，穿过油箱顶盖与成排金属管在竖直方向上较低的一端连接。冷却器布置在高于油箱顶盖的位置。成排金属管、冷却器和出气管路、回液管路连接成为一个内部封闭并连通的密封系统，该密封系统内灌装有一定量的蒸发液，可以吸收热量相变换热，完成冷却自循环。

液面压力调节系统位于油箱顶盖的上方，由气室和机电调节系统组成，用于自动调节油箱内不燃型绝缘液的液面压力。液面压力调节系统的主体是一个密封的气室，依靠支架固定在油箱顶盖上。气室由具有一定机械强度的金属材料做成，能够承受一定的内部压力。气室内充满一定气压的干燥气体。气室内部设置有一个或多个体积可以膨胀收缩的金属波纹管，多个金属波纹管通过连通管路彼此连通，并与变压器油箱连通，因此金属波纹管内也同样充满与油箱内相同的不燃型绝缘液。为避免金属波纹管在体积膨胀和收缩时出现各方向运动的不对称，金属波纹管附带有滑动导轨。导轨由光滑金属杆做成，一端固定在金属波纹管固定端的法兰上，另一端套在金属波纹管运动端预留的孔中。随着金属波纹管的体积膨胀或收缩，金属波纹管的运动端即沿着导轨上下运动。气室内还安装有一个吸湿器，吸湿器内有硅胶、分子筛、活性炭等物质，以吸收气室内气体中的水分。

气室外部连接有一个可以自动控制气室内压力的机电调节系统，由充气管路、充气阀门、气泵、气压自动控制器和压力传感器组成。压力传感器安装在气室壁上，实时监测气室内的压力。充气管路与气室相通，并通过充气阀门与气泵连通。气压自动控制器通过信号线和压力传感器、气泵和充气阀门连接。气压自动控制器由计算机控制单元、两个继电器、接线端子、信号线等组成，计算机控制单元与两个继电器有电信号的连接，计算机控制单元可以按照预设的控制程序输出信号分别控制两个继电器的开合，两个继电器的开合信号通过在接线端子上连接的信号线分别连接至气泵和充气阀门；压力传感器也通过信号线经接线端子连接到计算机控制单元，其实时检测到的压力信号可以被计算机控制单元实时读取。气压自动控制器的控制原理是：计算机控制单元按照预设的控制程序，对通过信号线实时传入的压力传感器的值进行判断，然后输出控制信号，分别控制两个继电器的开合。两个继电器分别有信号线连接到充气阀门和气泵上。计算机控制单元即可通过分别控制与充气阀门和气泵连接的继电器的开合，来分别控制充气阀门的开关和气泵的启停。

因此，液面压力调节系统的调节原理如下：由压力传感器实时监测气室内的压力，并把信号传给气压自动控制器。若气压自动控制器监测到压力传感器显示的压力高于设定值，则由气压自动控制器输出信号，开通充气阀门，气室内的气体通过充气管路放气，直至压力达到设定值，关断充气阀门；若压力低于设定值，则由气压自动控制器首先输出信号启动气泵，然后开通充气阀门，气泵通过充气管路向气室内充气，直至压力达到设定值，先关断充气阀门，再关闭气泵。由于金属波纹管内外的压力要保持平衡，若改变金属波纹管外部的压力，通过金属波纹管自身体积的调节，即可改变金属波纹管内部的压力，进而改变了油箱内不燃型绝缘液的液面压力。

液面压力调节系统还可以取消机电调节系统，仅由气室组成。气室是一个密封容器，依靠支架固定在油箱顶盖上。气室由具有一定机械强度的金属材料做成，能够承受一定的内部压力。气室内充满一定气压的干燥气体。气室内还安装有一个吸湿器，吸湿器内有硅胶、分子筛、活性炭等物质，以吸收气室内气体中的水分。气室外壁安装有一个气体压力传感器或者压力表，以对外界显示气室内的气压大小。气室外壁安装有一个充放气阀门，可以对气室内的气体进行充气或放气，以对气室内的压力进行设定。气室内部设置有一个或多个体积可以膨胀收缩的金属波纹管；多个金属波纹管通过连通管路彼此连通，并与变压器油箱连通，因此金属波纹管内也同样充满与油箱内相同的不燃型绝缘液。为避免金属波纹管在体积膨胀和收缩时出现各方向运动的不对称，金属波纹管附带有滑动导轨。导轨由光滑金属杆做成，一端固定在金属波纹管固定端的法兰上，另一端套在金属波纹管运动端预留的孔中。随着金属波纹管的体积膨胀或收缩，金属波纹管的运动端即沿着导轨上下运动。气室和金属波纹管的容积经过精细设计，使得在金属波纹管容积的膨胀极限和收缩极限的范围内，气室内的压力均可保持在一个预定的范围内，此范围内的气压均可使油箱内的液面压力满足要求，使不燃型液浸变压器正常可靠地工作。

突发压力处置系统也安装在油箱顶盖的上方，由突发压力继电器、喷液管路、真空容器等组成，用于处理由于变压器发生短路故障等原因造成的油箱内液压过高或过快上升的状况。突发压力继电器的一端通过法兰与变压器油箱连接，另一端通过喷液管路与真空容器连接。其工作原理是：变压器正常运行时突发压力继电器不动作，喷液管路与变压器油箱不连通；在变压器油箱内液面压力非常高并达到设定值，或是液面压力升高的速率达到设定值时，突发压力继电器动作，喷液管路与油箱连通，油箱内较高压力的不燃型绝缘液即通过喷液管路喷入真空容器内储存，降低油箱内的压力。

本发明的工作原理是：油箱内充满不燃型绝缘液，在油箱顶盖下的成排金属管内充满蒸发液，两者相互隔离。通过在油箱顶盖上的气室内设定一定值的压力，或者通过气室实时调节压力，使油箱内不燃型绝缘液达到足够高的液面压力，使其在变压器正常工作的热流密度下，甚至在过载、短路等状态下的热流密度下，都保持液体状态不沸腾。变压器工作产生的热量由油箱内的不燃型绝缘液通过成排金属管传给管内的蒸发液，蒸发液吸收热量后温度升高，达到沸点后沸腾，发生相变汽化吸热，生成蒸汽，通过出气管路进入冷却器，经过冷却后重新相变变回液体，经回液管路流回成排金属管内，完成循环。

本发明通过在变压器本体上增加液面压力调节系统，来调节和增大变压器油箱内不燃型绝缘液的表面压力，以提高不燃型绝缘液的绝缘耐压水平。在变压器油箱内增加与不燃型绝缘液隔离的成排金属管，内充蒸发液，与不燃型绝缘液进行热交换，沸腾相变经冷却器冷凝流回，完成自循环，承担变压器冷却的任务。本发明提高了油箱内液体绝缘水平，减小设计尺寸，降低制造成本，具有很好的经济性和技术先进性。

本发明的突发压力处置系统中，添加了真空容器等具有收集功能的部件，可对喷出的不燃型绝缘液进行收集、储存，避免了不燃型绝缘液的浪费和对变压器安装空间的污染。

所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，也可以是但不限于是互感器、电抗器等具有线圈、铁心的变压器类的电气设备。

所述的铁心和线圈可以是心式结构，也可以是壳式结构。

所述的高压套管和低压套管，可以布置在油箱顶盖上，也可以布置在油箱侧壁上。

所述的变压器油箱可以是钟罩式结构，也可以是吊心式结构。

所述的成排金属管布置在油箱顶盖下方或在油箱侧壁旁边；成排金属管的方向为水平放置，或倾斜放置，或竖直放置。

所述的成排金属管为单根金属管或多根金属管连接而成，其数目由散热功率决定，通过传热原理计算设计。

所述的成排金属管可以是单层金属管，也可以是多层金属管，以防泄漏使两种换热介质互相混合。

所述的成排金属管的外表面带有或不带有管翅片。带有管翅片的传热效果要好得多。管翅片的形式是单管翅片或整体翅片，单管翅片的金属管管壁上的翅片不与其他金属管共用；整体翅片为多个金属管共用一套翅片。

所述的气室内的金属波纹管的数目，可以是一个也可以是多个。

所述的调节气压的气泵也可以用气罐替代，所述的气罐的气压高于气室内的压力。

所述的充满气室的干燥气体为干燥空气，或干燥氮气或干燥二氧化碳气体等其他惰性气体。

所述的冷却器可以但不限于是片式散热器、风冷凝器、风冷却器、水冷却器、油冷却器等各种形式的采用空气自冷、风冷、水冷、油冷等冷却方式的冷却器或冷凝器，负责冷却蒸发液蒸汽，使其冷凝变回液体的换热工作。

所述的冷却器的数量可以是一个或多个，多个冷却器排列在变压器的一侧或两侧。

所述的出气管路和回液管路为一根或多根；多根出气管路和回液管路排列在变压器的一侧或两侧。

所述的蒸发液的流动是无外加驱动力自循环的，或外加驱动力强迫循环的；当有外加驱动力强迫循环时，提供外加驱动力的泵安装在回液管上。

所述的不燃型绝缘液和蒸发液为全氟碳、氟碳氧、氟碳氢、氟碳氮化合物，或者为水、醇类、碳氢化合物，以及所述的全氟碳、氟碳氧、氟碳氢、氟碳氮、水、醇类、碳氢等化合物中的两种或几种的混合物。

附图说明

图1是本发明实施方式之一的结构示意图，图中：10变压器油箱、20不燃型绝缘液、30铁心、40线圈、45低压套管、50蒸发液、60出气管路、70支架、80连通管路、90连通管路、100气室、110导轨、120金属波纹管、130气压自动控制器、140电源、150信号线、160气泵、170充气阀门、180充气管路、190压力传感器、195冷却器进气口、200冷却器、210真空容器阀门、220真空容器、223吸湿器、225冷却器出液口、230回液管路、240喷液管路、250突发压力继电器、255油箱顶盖、270高压套管、280成排金属管。

图2是本发明实施方式之二的结构示意图，图中：10变压器油箱、20不燃型绝缘液、30铁心、40线圈、45低压套管、50蒸发液、60出气管路、70支架、80连通管路、90连通管路、100气室、110导轨、120金属波纹管、130气压自动控制器、140电源、150信号线、160气罐、170充气阀门、180充气管路、185放气阀门、190压力传感器、192出气连通管路、195冷却器进气口、200冷却器、210真空容器阀门、220真空容器、223吸湿器、225冷却器出液口、230回液管路、240喷液管路、250突发压力继电器、255油箱顶盖、270高压套管、280成排金属管、290泵、300回液连通管路。

图3是本发明实施方式之三的结构示意图，图中：10变压器油箱、20不燃型绝缘液、30铁心、40线圈、45低压套管、50蒸发液、60出气管路、70支架、80连通管路、90连通管路、100气室、110导轨、120金属波纹管、185放气阀门、190压力表、195冷却器进气口、200冷却器、210真空容器阀门、220真空容器、223吸湿器、225冷却器出液口、230回液管路、240喷液管路、250突发压力继电器、255油箱顶盖、270高压套管、280成排金属管。

图4是单管翅片的成排金属管的结构示意图，图中：10金属管、20管翅片、30集液管、40回液管、50出气管、60集气管。

图5是整体翅片的成排金属管的结构示意图，图中：10金属管、20管翅片、30集液管、40回液管、50出气管、60集气管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施方式一

如图1所示，本发明具体实施方式一由变压器油箱10、不燃型绝缘液20、铁心30、线圈40、低压套管45、高压套管270、液面压力调节系统、冷却系统、突发压力处置系统组成。其中，液面压力调节系统位于油箱顶盖255的上方，包括支架70、连通管路80、连通管路90、气室100、导轨110、金属波纹管120、气压自动控制器130、电源140、信号线150、气泵160、充气阀门170、充气管路180、压力传感器190、吸湿器223；冷却系统一部分位于变压器油箱10内，一部分位于变压器油箱10外，包括蒸发液50、出气管路60、冷却器进气口195、冷却器200、冷却器出液口225、回液管路230、成排金属管280；突发压力处置系统位于油箱顶盖255的上方，包括真空容器阀门210、真空容器220、喷液管路240、突发压力继电器250。

在变压器油箱10的两侧壁，分别布置有低压套管45和高压套管270，从变压器的侧面出线。变压器油箱10内充满不燃型绝缘液20。

冷却系统由成排金属管280、蒸发液50、出气管路60、冷却器200、回液管路230等组成。成排金属管280紧贴油箱顶盖255的下方，与水平方向成3-5°夹角布置。成排金属管280一端连接有出气管路60，向上穿过油箱顶盖255与冷却器200的进气口195连接；冷却器出液口225连接有回液管路230，穿过油箱顶盖255与成排金属管280的另一端连接。冷却器200位于邮箱顶盖255的上方。成排金属管280、冷却器200和出气管路60、回液管路230连接成为一个内部封闭并连通的密封系统，内充有一定量的蒸发液50。

液面压力调节系统位于油箱顶盖255的上方，由气室100和机电调节系统组成。气室100依靠支架70固定在油箱顶盖255的上方，气室100内部充满一定气压的干燥气体。气室100内还安装有吸湿器223。气室100内部有多个体积可以膨胀收缩的金属波纹管120，通过连通管路80彼此连通；多个金属波纹管120还通过连通管路90与变压器油箱10连通，因此金属波纹管120内也同样充满与油箱10内相同的不燃型绝缘液20。金属波纹管120附带有滑动导轨110。随着金属波纹管120的体积膨胀或收缩，金属波纹管120的运动端即顺着导轨110上下运动。

机电调节系统处于气室100的外部，由充气管路180、充气阀门170、气泵160、气压自动控制器130和压力传感器190组成。压力传感器190安装在气室100的外壁上，实时监测气室100内的压力。充气管路180与气室100相通，并通过充气阀门170与气泵160连通。气压自动控制器130通过信号线150和压力传感器190、气泵160和充气阀门170连接。其工作原理如下：由压力传感器190监视气室100内的压力。若气压自动控制器130监测到压力传感器190显示的压力高于设定值，则由气压自动控制器130输出信号，开通充气阀门170，气室100通过充气管路180放气，直至气室100内压力达到设定值，充气阀门170关断；若压力低于设定值，则气压自动控制器130首先输出信号启动气泵160，然后开通充气阀门170，气泵160通过充气管路180向气室100内充气，直至压力达到设定值，关断充气阀门170，再关闭气泵160。因为金属波纹管120内外的压力要保持平衡，所以通过调节气室100内的压力，即可改变金属波纹管120内部的压力，进而改变油箱10内不燃型绝缘液20的液面压力。

突发压力处置系统由突发压力继电器250、喷液管路240、真空容器220等组成。突发压力继电器250安装在油箱顶盖255上，一端通过法兰与油箱10连接，另一端通过喷液管路240与一个真空容器220连接。其工作原理是：变压器正常运行时突发压力继电器250不动作，喷液管路240与油箱10不连通；在油箱10内液面压力非常高并达到设定值，或是油面压力升高的速率达到设定值时，突发压力继电器250动作，喷液管路240与油箱10连通，油箱10内较高压力的不燃型绝缘液20即通过喷液管路240喷入真空容器220内储存，降低油箱10内的压力。

本实施方式的工作原理是：通过在油箱顶盖255上的气室100内设定一定值的压力，或者通过气室100实时调节压力，使油箱10内不燃型绝缘液20的液面压力达到足够高，使其在变压器正常工作的热流密度下，甚至在过载、短路等状态下的热流密度下，都保持液体状态不沸腾。变压器工作时由线圈40和铁心30产生的热量由油箱10内的不燃型绝缘液20通过成排金属管280传给蒸发液50。蒸发液50吸收热量后温度升高，达到沸点后沸腾汽化，吸热，生成蒸汽，通过出气管路60进入冷却器200，经过冷却后重新相变变回液体，经回液管路230流回成排金属管280内，完成冷却循环。

所述的油箱10可以是钟罩式结构，也可以是吊心式结构。

所述的铁心30和线圈40可以是心式结构，也可以是壳式结构。

所述的高压套管270和低压套管45，可以布置在油箱顶盖上，也可以布置在油箱侧壁上。

所述的成排金属管280布置在油箱顶盖255下方，或在油箱侧壁10的旁边；成排金属管280的方向为水平放置，或倾斜放置，或竖直放置。成排金属管的结构如图4或图5所示。

所述的气室100内的金属波纹管120的数量可以是一个也可以是多个。

所述的充满气室100的干燥气体为干燥空气，或干燥氮气或干燥二氧化碳气体等其他惰性气体。

所述的调节气压的气泵160，也可以是气罐，气罐的气压高于气室内的压力。

所述的冷却器200可以是但不限于是片式散热器、风冷凝器、风冷却器、水冷却器、油冷却器等各种形式的采用空气自冷、风冷、水冷、油冷等冷却方式的冷却器或冷凝器，负责冷却蒸发液50的蒸汽并使其冷凝回液体的换热工作。

所述的冷却器200的数量为一个或多个，多个冷却器排列在变压器的一侧或两侧。

所述的出气管路60和回液管路230的数量为一根或多根；多根出气管路和回液管路排列在变压器的一侧或两侧。

所述的蒸发液50的流动为无外加驱动力自循环的，或外加驱动力强迫循环的；当有外加驱动力强迫循环时，提供外加驱动力的泵安装在回液管上。

所述的不燃型绝缘液20和蒸发液50为全氟碳、氟碳氧、氟碳氢、氟碳氮化合物，或者为水、醇类、碳氢化合物，以及所述的全氟碳、氟碳氧、氟碳氢、氟碳氮、水、醇类、碳氢等化合物中的两种或几种的混合物。

实施方式二

如图2所示，本发明具体实施方式二由变压器油箱10、不燃型绝缘液20、铁心30、线圈40、低压套管45、高压套管270、液面压力调节系统、冷却系统、突发压力处置系统组成。其中，液面压力调节系统位于油箱顶盖255的上方，包括支架70、连通管路80、连通管路90、气室100、导轨110、金属波纹管120、气压自动控制器130、电源140、信号线150、气罐160、充气阀门170、充气管路180、放气阀门185、压力传感器190、吸湿器223；冷却系统的一部分位于油箱10内，另一部分在油箱10的外部，包括蒸发液50、出气管路60、出气连通管路192、冷却器进气口195、冷却器200、冷却器出液口225、回液管路230、成排金属管280、泵290、回液连通管路300；突发压力处置系统位于油箱顶盖255的上方，包括真空容器阀门210、真空容器220、喷液管路240、突发压力继电器250。

低压套管45和高压套管270布置在变压器油箱顶盖255的上方。变压器油箱10内充满不燃型绝缘液20。

冷却系统由成排金属管280、蒸发液50、出气管路60、冷却器200、回液管路230、出气连通管路192、泵290、回液连通管路300等组成。成排金属管280呈竖直方向放置，布置在油箱壁的两侧，组成成排金属管280的平行金属管呈竖直方向。成排金属管280一端连接有出气管路60，向上穿过油箱顶盖255与冷却器200的进气口195连接；冷却器出液口225连接有回液管路230，向下与泵290连接，然后穿过油箱10的侧壁与成排金属管280的另一端连接。冷却器200安装在高于油箱顶盖255的位置。成排金属管280、冷却器200和出气管路60、回液管路230均有两个，分别分布在变压器的两侧，依靠出气连通管路192和回液连通管路300连接成为一个内部封闭并连通的密封系统，内充有蒸发液50。泵290安装在回液管路230上，提供蒸发液50在整个冷却系统中循环运动的驱动力。

在冷却系统中，也可以取消泵290，使冷却系统内蒸发液50的流动变为无外加驱动力自循环的。

在冷却系统中，也可以取消出气连通管路192、回液连通管路300、泵290，使变压器两侧的冷却系统两个部分成为彼此不连通的、可以独立运行的两个冷却系统。

液面压力调节系统位于油箱顶盖255的上方，由气室100和机电调节系统组成。气室100依靠支架70固定在油箱顶盖255的上方，内充一定气压的干燥气体。气室100内还安装有吸湿器223。气室100内部有多个体积可以膨胀收缩的金属波纹管120，通过连通管路80彼此连通，并通过连通管路90与变压器油箱10连通，因此金属波纹管120内也同样充满与油箱10内相同的不燃型绝缘液20。金属波纹管120带有滑动导轨110。随着金属波纹管120的体积膨胀或收缩，金属波纹管120的运动端即顺着导轨110上下运动。

机电调节系统位于气室100的外部，由充气管路180、充气阀门170、气罐160、气压自动控制器130、放气阀门185和压力传感器190组成。压力传感器190安装在气室100的外壁上，实时监测气室100内的压力。充气管路180与气室100相通，并通过充气阀门170与气罐160连通，气罐160的阀门平时处于开通状态。放气阀门185安装在气室壁上。气压自动控制器130通过信号线150和压力传感器190、充气阀门170和放气阀门185连接。其工作原理如下：由压力传感器190监视气室100内的压力。若气压自动控制器130监测到压力传感器190显示的压力高于设定值，则由气压自动控制器130输出信号，开通放气阀门185，气室100放气，直至气室100内压力达到设定值，放气阀门185关断；若压力低于设定值，则气压自动控制器130输出信号开通充气阀门170，气罐160通过充气管路180向气室100内充气，直至压力达到设定值，关断充气阀门170。因为金属波纹管120内外的压力要保持平衡，所以通过调节气室100内的压力，即可改变金属波纹管120内部的压力，进而改变油箱10内不燃型绝缘液20的液面压力。

突发压力处置系统由突发压力继电器250、喷液管路240、真空容器220等组成，其结构与原理与实施方式一相同。

所述的油箱10可以是钟罩式结构，也可以是吊心式结构。

所述的铁心30和线圈40可以是心式结构，也可以是壳式结构。

所述的高压套管270和低压套管45，可以布置在油箱顶盖上，也可以布置在油箱侧壁上。

所述的成排金属管280布置在油箱顶盖255下方，或在油箱侧壁10的旁边；成排金属管280的方向为水平放置，或倾斜放置，或竖直放置。成排金属管的结构如图4或图5所示。

所述的气室100内的金属波纹管120的数量，可以是一个也可以是多个。

所述的充满气室100的干燥气体为干燥空气，或干燥氮气或干燥二氧化碳气体等其他惰性气体。

所述的冷却器200可以是但不限于是片式散热器、风冷凝器、风冷却器、水冷却器、油冷却器等各种形式的采用空气自冷、风冷、水冷、油冷等冷却方式的冷却器或冷凝器，负责冷却蒸发液50的蒸汽并使其冷凝回液体的换热工作。

所述的冷却器200的数量为一个或多个，多个冷却器排列在变压器的一侧或两侧。

所述的出气管路60和回液管路230的数量为一根或多根；多根出气管路和回液管路排列在变压器的一侧或两侧。

所述的蒸发液50的流动为外加驱动力强迫循环的，也可以取消泵290，变为无外加驱动力自循环的。

所述的不燃型绝缘液20和蒸发液50为全氟碳、氟碳氧、氟碳氢、氟碳氮化合物，或者为水、醇类、碳氢化合物，以及所述的全氟碳、氟碳氧、氟碳氢、氟碳氮、水、醇类、碳氢等化合物中的两种或几种的混合物。

实施方式三

如图3所示，本发明具体实施方式三由变压器油箱10、不燃型绝缘液20、铁心30、线圈40、低压套管45、高压套管270、液面压力调节系统、冷却系统、突发压力处置系统组成。其中，液面压力调节系统位于油箱顶盖255的上方，包括支架70、连通管路80、连通管路90、气室100、导轨110、金属波纹管120、充放气阀门185、压力表190、吸湿器223；冷却系统的一部分位于油箱10内，另一部分在油箱10的外部，包括蒸发液50、出气管路60、冷却器进气口195、冷却器200、冷却器出液口225、回液管路230、成排金属管280；突发压力处置系统位于油箱顶盖255的上方，包括真空容器阀门210、真空容器220、喷液管路240、突发压力继电器250。

低压套管45和高压套管270布置在变压器油箱顶盖255的上方。变压器油箱10内充满不燃型绝缘液20。

冷却系统由成排金属管280、蒸发液50、出气管路60、冷却器200、回液管路230、等组成。成排金属管280呈竖直方向放置，布置在油箱壁的两侧，组成成排金属管280的平行金属管呈水平或倾斜方向。成排金属管280一端连接有出气管路60，向上穿过油箱顶盖255与冷却器200的进气口195连接；冷却器出液口225连接有回液管路230，向下穿过油箱10的侧壁与成排金属管280的另一端连接。冷却器200安装在高于油箱顶盖255的位置。成排金属管280、冷却器200和出气管路60、回液管路230均有两个，分别分布在变压器的两侧，成为彼此不连通的、可以独立运行的、分别内部封闭并连通的两个冷却系统，内充有蒸发液50。蒸发液50的流动为无外加驱动力的自循环流动。

液面压力调节系统位于油箱顶盖255的上方，由气室100组成。气室100依靠支架70固定在油箱顶盖255的上方。气室100内充满一定气压的干燥气体。气室100内还安装有吸湿器223。气室外壁安装有压力表190和充放气阀门185。压力表190可以对外界显示气室内的气压大小。充放气阀门185可用于对气室100内充放气，以设定气室100内的压力。气室100内部有多个体积可以膨胀收缩的金属波纹管120，通过连通管路80彼此连通，多个金属波纹管120还通过连通管路90与变压器油箱10连通，因此金属波纹管120内也同样充满与油箱10内相同的不燃型绝缘液20。金属波纹管120带有滑动导轨110。随着金属波纹管120的体积膨胀或收缩，金属波纹管120的运动端即顺着导轨110上下运动。气室100和金属波纹管120的容积经过精细设计，使得在金属波纹管120容积的膨胀极限和收缩极限的范围内，气室100内的压力均可保持在一个预定的范围内，此范围内的气压均可使油箱10内的液面压力满足要求，使不燃型液浸变压器正常可靠地工作。

突发压力处置系统由突发压力继电器250、喷液管路240、真空容器220等组成，其结构与原理与实施方式一相同。

所述的油箱10可以是钟罩式结构，也可以是吊心式结构。

所述的铁心30和线圈40可以是心式结构，也可以是壳式结构。

所述的高压套管270和低压套管45，可以布置在油箱顶盖上，也可以布置在油箱侧壁上。

所述的成排金属管280布置在油箱顶盖255下方，或在油箱侧壁10的旁边；成排金属管280的方向为水平放置，或倾斜放置，或竖直放置。成排金属管的结构如图4或图5所示。

所述的气室100内的金属波纹管120的数量，可以是一个也可以是多个。

所述的充满气室100的干燥气体为干燥空气，或干燥氮气或干燥二氧化碳气体等其他惰性气体。

所述的冷却器200可以是但不限于是片式散热器、风冷凝器、风冷却器、水冷却器、油冷却器等各种形式的采用空气自冷、风冷、水冷、油冷等冷却方式的冷却器或冷凝器，负责冷却蒸发液50的蒸汽并使其冷凝回液体的换热工作。

所述的冷却器200的数量为一个或多个，多个冷却器排列在变压器的一侧或两侧。

所述的出气管路60和回液管路230的数量为一根或多根；多根出气管路和回液管路排列在变压器的一侧或两侧。

所述的冷却系统中，也可以使变压器两侧的出气管路60和回液管路230分别连通，使变压器两侧的冷却系统连通成为一个内部封闭冷却系统。

所述的蒸发液50的流动为无外加驱动力自循环的，或外加驱动力强迫循环的；当有外加驱动力强迫循环时，提供外加驱动力的泵安装在回液管上。

所述的不燃型绝缘液20和蒸发液50为全氟碳、氟碳氧、氟碳氢、氟碳氮化合物，或者为水、醇类、碳氢化合物，以及所述的全氟碳、氟碳氧、氟碳氢、氟碳氮、水、醇类、碳氢等化合物中的两种或几种的混合物。

图4和图5分别是单管翅片和整体翅片的成排金属管的结构示意图，所述的成排金属管由金属管10、管翅片20、集液管30、集气管40等组成，多根金属管10平行放置成排，一端共同连接在集气管40上，另一端共同连接在集液管30上，内部空间互相连通并密封。

金属管10的外表面带或不带有管翅片20。管翅片20的形式是单管翅片或整体翅片，单管翅片的金属管10外表面上的翅片不与其他金属管共用，如图3所示；整体翅片为多个金属管10共用一套翅片，如图4所示。

金属管10可以是单层金属管，也可以是双层或多层金属管，以防泄漏使管内外的两种换热介质互相混合。

Claims (13)

1.一种液面压力可调的不燃型液浸变压器，包括变压器油箱（10）、油箱顶盖（255）、变压器铁心（30）、线圈（40）、不燃型绝缘液（20）、低压套管（45）、高压套管（270）；所述的不燃型液浸变压器还包括液面压力调节系统、冷却系统和突发压力处置系统；所述的变压器油箱（10）内充满不燃型绝缘液（20），所述的低压套管（45）和高压套管（270）布置在变压器油箱（10）的两个侧壁或油箱顶盖上；液面压力调节系统和突发压力处置系统位于油箱顶盖（255）的上方，并互相独立；冷却系统一部分位于变压器油箱（10）内，另一部分位于变压器油箱（10）的外部，其特征在于：

所述的冷却系统由成排金属管（280）、蒸发液（50）、出气管路（60）、冷却器（200）、回液管路（230）组成；成排金属管（280）布置在油箱顶盖（255）下方，成排金属管（280）的一端连接有出气管路（60），另一端连接有回液管路（230），分别向上穿过油箱顶盖（255）与冷却器（200）连接；成排金属管（280）、冷却器（200）和出气管路（60）、回液管路（230）连接成为内部封闭并连通的密封系统，该密封系统内灌装有蒸发液（50）。

2.按照权利要求1所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的液面压力调节系统由气室（100）和机电调节系统组成；气室（100）内充满干燥气体，并安装有吸湿器（223）；气室（100）内部有一个或多个金属波纹管（120）；多个金属波纹管（120）彼此连通，并且与变压器油箱（10）连通；所述的金属波纹管（120）带有滑动导轨（110）；机电调节系统由充气管路（180）、充气阀门（170）、气泵（160）、气压自动控制器（130）和压力传感器（190）组成；压力传感器（190）安装在气室（100）的壁上；充气管路（180）与气室（100）相通，并通过充气阀门（170）与气泵（160）连通；气压自动控制器（130）通过信号线（150）和压力传感器（190）、气泵（160）和充气阀门（170）连接；气压自动控制器（130）根据设定程序自动控制充气阀门（170）的开关和气泵（160）的启停来调节气室（100）内的压力，即可改变金属波纹管（120）内部的压力，进而改变油箱（10）内不燃型绝缘液（20）的液面压力。

3.按照权利要求2所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的气泵（160）由气罐代替，所述的气罐的气压高于气室内的压力。

4.按照权利要求2所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的液面压力调节系统取消所述的机电调节系统；所述的液面压力调节系统由气室（100）组成；气室（100）内充满干燥气体，并安装有吸湿器（223）；气室外壁安装有压力表（190）和充放气阀门（185）；气室（100）内部有一个或多个金属波纹管（120）；多个金属波纹管（120）彼此连通，并且与变压器油箱（10）连通；所述的金属波纹管（120）带有滑动导轨（110）。

5.按照权利要求2或4所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的气室（100）内的干燥气体为干燥空气，或干燥氮气或干燥二氧化碳气体。

6.按照权利要求1所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的突发压力处置系统由突发压力继电器（250）、喷液管路（240）、真空容器（220）组成；突发压力继电器（250）的一端通过法兰与油箱（10）连接，另一端通过喷液管路（240）与一个真空容器（220）连接；当油箱（10）内液面压力达到设定值，或是液面压力升高的速率达到设定值时，突发压力继电器（250）动作，喷液管路（240）与油箱（10）连通，油箱（10）内的不燃型绝缘液（20）即通过喷液管路（240）喷入真空容器（220）内。

7.按照权利要求1所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的成排金属管（280）布置在油箱顶盖下方或在油箱侧壁旁边；成排金属管（280）的方向为水平放置，或倾斜放置，或竖直放置。

8.按照权利要求1所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的成排金属管（280）为单根金属管或由多根金属管连接而成，多根金属管平行放置，多根金属管的一端共同连接在一条连通管上，多根金属管的另一端共同连接在另一条连通管上，多根金属管内部空间互相连通并密封。

9.按照权利要求1所述的成排金属管（280），其特征在于：所述的金属管（10）为单层金属管或多层金属管；所述的金属管（10）带有或不带有管翅片，管翅片的形式是单管翅片或整体翅片，单管翅片的金属管管壁上的翅片不与其他金属管共用；整体翅片为多个金属管共用一套翅片。

10.按照权利要求1所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的冷却器（200）为一个或多个，多个冷却器排列在变压器的一侧或两侧。

11.按照权利要求1所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的出气管路（60）和回液管路（230）为一根或多根；多根出气管路（60）和回液管路（230）排列在变压器的一侧或两侧。

12.按照权利要求1所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的蒸发液（50）的流动是无外加驱动力自循环或外加驱动力强迫循环；当有外加驱动力强迫循环时，提供外加驱动力的泵（290）安装在回液管路（230）上。

13.按照权利要求1所述的液面压力可调的不燃型液浸变压器，其特征在于：所述的不燃型绝缘液（20）和蒸发液（50）为全氟碳或氟碳氧或氟碳氢或氟碳氮化合物，或者为水或醇类或碳氢化合物，或者为所述的全氟碳、氟碳氧、氟碳氢、氟碳氮、水、醇类、碳氢中的两种或几种的混合物。

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