CN103971886A - 一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统 - Google Patents

一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，具有内部充满绝缘油的电力设备本体，所述电力设备侧面低位设置有油体积补偿装置，该油体积补偿装置通过油路系统与电力设备连接；所述油体积补偿装置为体积膨胀式散热器，所述体积膨胀式散热器上设置有与油路系统相通的绝缘油进口和绝缘油出口；所述油体积补偿装置由若干弹性元件和设置在弹性元件外部的壳体构成。这种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，极大的简化了电力设备的外部结构，节省了空间；电力设备可以实现真正的油箱焊死密封，用户可以对该类电力设备免维护，提高了电力设备的可靠性，并且节约了制造及维护成本。

Description

一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统
技术领域
本发明涉及油浸电力设备领域，尤其涉及一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统。
背景技术
油浸式电力设备如变压器、电抗器和电容器等均需考虑随着温度的变化而产生的绝缘油体积变化问题，解决该问题需要用到油的体积补偿装置。目前所有大容量电力设备的油体积装置全部都采用卧式高挂储油柜（又称油枕），以便维持电力设备本体最高油位，确保内部绝缘可靠。其结构如图1所示，其补偿系统由电力设备1本体，绝缘油2，气体继电器3和高位处的储油柜8组成。在使用时，该储油柜8在最低温度时的最低油面要高于电力设备1的最高油面。其补偿原理依赖于油本身的自重和油体积受热膨涨时的压力来调节油位，即随着温度的升高或降低，电力设备的绝缘油体积将膨胀或收缩，这些增加或收缩的体积变化量在高挂的横卧式储油柜8中来体现，从而实现对电力设备因温度变化产生的油体积变化的补偿。
油浸电力设备用的高挂卧式储油柜8的模式已使用近百年，一些新办法是对储油柜8内部结构进行改进，在已公开的中国专利文献中不乏见诸，例如隔膜式，胶囊式，内油波纹管式，外油波纹管式等等。尽管上述技术使得电力设备油体积补偿技术获得了一定的进步，但仍没有摆脱近百年来把储油柜8高挂在变压器上方的这一传统模式。以往的制造及使用经验表明，高挂卧式储油柜具有制造复杂，可靠性不稳定，维护安装繁琐，外部带电绝缘空间要求严格，制造安装过程安全性差等缺点。高挂式储油柜的应用导致了油浸式电力设备在密封性能，材料使用，及维护上都存在很大的隐患和缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，其使得电力设备如变压器、电抗器、电容器等的制造更加简单，结构更加合理，电力设备外部绝缘空间布置更简单容易，设备维护更加安全方便，可真正实现电力设备的全密封结构，同时可以使电力设备实现免换油维护。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，具有内部充满绝缘油的电力设备本体，所述电力设备侧面低位设置有油体积补偿装置，该油体积补偿装置通过油路系统与电力设备连接，所述油体积补偿装置内的最高油面低于电力设备内的最高油面。
优选的，所述油路系统上设置有气体继电器和油位显示装置，所述气体继电器设置在油路系统的中间或一端。
优选的，所述油体积补偿装置为体积膨胀式散热器，所述体积膨胀式散热器上设置有与油路系统相通的绝缘油进口和绝缘油出口。
优选的，所述油体积补偿装置由若干带有体积膨胀功能且具有伸缩特性的弹性元件和设置在弹性元件外部的壳体构成。
优选的，所述弹性元件内部通过油路系统与电力设备内的绝缘油连通；弹性元件外部与壳体之间充满空气，所述空气与壳体外部空气相通。
优选的，所述弹性元件内部充满空气，所述空气与壳体外部空气相通；所述弹性壳体外部与壳体之间通过油路系统与电力设备内的绝缘油连通。
优选的，所述壳体与电力设备分开设置。
优选的，所述壳体与电力设备为一体式结构。
优选的，所述弹性元件通过设置在壳体的轨道上下伸缩。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：这种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统使得具有上百年历史的大容量油浸电力设备所必须具有的卧式储油柜不再成为必需高挂安装的附件，克服了原卧式高挂储油柜本身的非全密封性和占居大量外绝缘空间的缺陷，以及安装维护性不好，附带组件多，登高维护安全性差等问题，极大的简化了电力设备的外部结构，节省了空间；电力设备可以实现真正的油箱焊死密封，用户可以对该类电力设备免维护，提高了电力设备的可靠性，并且节约了制造及维护成本。
附图说明：
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是现有技术中安装卧式高挂储油柜的电力设备结构示意图；
图2是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例一结构示意图；
图3是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例二结构示意图；
图4是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例三结构示意图；
图5是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例四结构示意图；
图6是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例五结构示意图；
图7是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例六结构示意图；
图8是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例七结构示意图；
图9是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例八结构示意图；
图10是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例九结构示意图；
图11是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例十结构示意图；
图12是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例十一结构示意图；
图13是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例十二结构示意图；
图14是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统实施例十三结构示意图；
图15是本发明一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统工作原理结构示意图。
图中：1、电力设备；2、绝缘油；3、气体继电器；4、壳体；5、空气；6、弹性元件；7、油路系统；8、储油柜。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例一：
图2所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内底部，弹性元件6内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2最高位处连通，所述气体继电器3设置在油路系统7一个分支上，壳体4与电力设备1分离设置，其中弹性元件6外部与壳体4之间充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例二：
图3所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内底部，弹性元件6内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2低位处连通，所述气体继电器3设置在电力设备1顶部，壳体4与电力设备1分离设置，其中弹性元件6外部与壳体4之间充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例三：
图4所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内底部，弹性元件6内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2低位处连通，所述气体继电器3设置在电力设备1顶部，壳体4与电力设备1为一体式结构，其中弹性元件6外部与壳体4之间充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例四：
图5所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内底部，弹性元件6内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2最高位处连通，所述气体继电器3设置在油路系统7中间，壳体4与电力设备1分离设置，其中弹性元件6外部与壳体4之间充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例五：
图6所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内底部，壳体4内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2最高位处连通，所述气体继电器3设置在油路系统7一个分支上，壳体4与电力设备1分离设置，其中弹性元件6内部充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例六：
图7所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内底部，壳体4内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2低位处连通，所述气体继电器3设置在电力设备1顶部，壳体4与电力设备1分离设置，其中弹性元件6内部充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例七：
图8所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内底部，壳体4与电力设备1为一体式结构，电力设备1内的绝缘油2与壳体4内互通，所述气体继电器3设置在电力设备1顶部，其中弹性元件6内部充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例八：
图9所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内底部，壳体4内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2最高位处连通，所述气体继电器3设置在油路系统7的中间，壳体4与电力设备1分离设置，其中弹性元件6内部充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例九：
图10所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内顶部，壳体4内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2最高位处连通，所述气体继电器3设置在油路系统7一个分支上，壳体4与电力设备1分离设置，其中弹性元件6内部充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例十：
图11所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内顶部，壳体4内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2低位处连通，所述气体继电器3设置在电力设备1顶部，壳体4与电力设备1分离设置，其中弹性元件6内部充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例十一：
图12所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内顶部，壳体4与电力设备1为一体式结构，电力设备1内的绝缘油2与壳体4内互通，所述气体继电器3设置在电力设备1顶部，其中弹性元件6内部充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例十二：
图13所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3、外壳4和弹性元件6构成，所述弹性元件6垂直设置在壳体4内顶部，壳体4内部通过油路系统7与电力设备1内的绝缘油2最高位处连通，所述气体继电器3设置在油路系统7的中间，壳体4与电力设备1分离设置，其中弹性元件6内部充满空气5，所述空气5与壳体4外部空气相通。
实施例十三：
图14所示一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，由电力设备1、绝缘油2、气体继电器3和体积膨胀式散热器构成，所述体积膨胀式散热器上设置有与油路系统7相通的绝缘油进口和绝缘油出口，所述油路系统7与电力设备1连通，气体继电器3设置在电力设备1顶部。
上述实施例的工作原理如下：
如图15所示，假定在某一温度下系统的油补偿达到平衡，这时在P2处有压强平衡如下：
P01+P1+Hgρ=P2及P2=P0+hgρ--------------（1）
即P01+P1+Hgρ=P0+hgρ----------------（2）
其中P01 是系统最高油面处的残压，电力设备制造装配时抽真空的残余压强，如果是全真空，P01≈0；显然，P0≥P01。
上述P1是系统平衡时最高处的油压强；P2是低位连接处的油压强；P0是大气压强；g是重力；ρ是在此刻温度时的绝缘油的密度；H是最高油面尺寸；h是补偿装置的最高油面尺寸；此处忽略了弹性元件的自重。
保持补偿装置的油与电力设备本体的油能连续流动的条件是P1>0，即从（2）式得：
P0>P01+（H-h)gρ------------------（3）
H-h<(P0-P01)/gρ-----------------（4）
通常绝缘油密度ρ在0.9kg/dm3左右，g=9.8 kgf左右，而在海拔1000m以下时P0≈1.033kgf /cm2，在P01≤P0/2时，H-h<5.85m；P01≈0时，H-h<11.7m，显然，只要对电力设备1本体进行抽真空处理，使得最高油面处的残压P01足够小，公式（4）的条件在电力设备1结构上是很容易实现的，就可以保证在最高油位处的油流动的连续性，即可确保实现自动油体积补偿。
这种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统使得具有上百年历史的大容量油浸电力设备所必须具有的卧式储油柜不再成为必需高挂安装的附件，克服了原卧式高挂储油柜本身的非全密封性和占居大量外绝缘空间的缺陷，以及安装维护性不好，附带组件多，登高维护安全性差等问题，极大的简化了电力设备1的外部结构，节省了空间；电力设备1可以实现真正的油箱焊死密封，用户可以对该类电力设备免维护，提高了电力设备的可靠性，并且节约了制造及维护成本。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，具有内部充满绝缘油（2）的电力设备（1）本体，其特征在于：所述电力设备（1）侧面低位设置有油体积补偿装置，该油体积补偿装置通过油路系统（7）与电力设备（1）连接，所述油体积补偿装置内的最高油面低于电力设备（1）内的最高油面。
2.根据权利要求1所述的用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，其特征在于：所述油路系统（7）上设置有气体继电器（3）和油位显示装置，所述气体继电器（3）设置在油路系统（7）的中间或一端。
3.根据权利要求1或2所述的用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，其特征在于：所述油体积补偿装置为体积膨胀式散热器，所述体积膨胀式散热器上设置有与油路系统（7）相通的绝缘油进口和绝缘油出口。
4.根据权利要求1或2所述的用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，其特征在于：所述油体积补偿装置由若干带有体积膨胀功能且具有伸缩特性的弹性元件（6）和设置在弹性元件（6）外部的壳体（4）构成。
5.根据权利要求4所述的用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，其特征在于：所述弹性元件（6）内部通过油路系统（7）与电力设备（1）内的绝缘油（2）连通；弹性元件（6）外部与壳体（4）之间充满空气（5），所述空气（5）与壳体（4）外部空气相通。
6.根据权利要求4所述的用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，其特征在于：所述弹性元件（6）内部充满空气（5），所述空气（5）与壳体（4）外部空气相通；所述弹性壳体（6）外部与壳体（4）之间通过油路系统（7）与电力设备（1）内的绝缘油（2）连通。
7.根据权利要求4所述的用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，其特征在于：所述壳体（4）与电力设备（1）分开设置。
8.根据权利要求4所述的用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，其特征在于：所述壳体（4）与电力设备（1）为一体式结构。
9.根据权利要求4所述的用于油浸式电力设备绝缘油体积补偿装置系统，其特征在于：所述弹性元件（6）通过设置在壳体（4）的轨道上下伸缩。
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