CN107492438A - 冷却装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于干式变压器的冷却装置，该冷却装置包括：配置成吹出气流的吹气设备和可定位于变压器的夹钳结构中的开口，开口配置为允许气体流经由吹气设备到达变压器的绕组，使得绕组被适当地冷却，开口包括电气保护器件以用于夹钳结构的非传导性保护。还公开了包括这样冷却装置的变压器。

Description

冷却装置
技术领域
本公开涉及干式变压器的冷却。具体地，本发明涉及用于对变压器的至少一个绕组进行制冷的冷却装置和包括所述冷却装置的变压器。
背景技术
变压器广泛应用于低压、中压和高压应用中。
众所周知变压器在操作工程中会因温度升高而受损。必须避免或甚至尽可能降低这些温度带来的问题以获得更好的性能和更长的使用寿命。
一种具体类型的变压器是干式变压器，其可以使用例如空气的气体来对其线圈或绕组例如进行制冷。空气冷却可以是施加的或自然的。在施加的空气冷却的情况下吹气装置可以定位成将气流吹向绕组。
同样已知的是使用电气屏蔽装置以保护变压器的夹钳结构不受线圈产生电场的影响。EP2430643B1公开了这种电气屏蔽装置的示例。变压器包括绕组和链接到偏转线圈上以支持整个变压器的夹钳。电屏蔽装置布置于夹钳和绕组之间。
对于具有施加空气制冷的干式变压器，覆盖变压器的夹钳的保护板或电气屏蔽装置可能阻挡引向绕组的气流，尤其是绕组装置的内部区域。绕组的内部区域可以对应于例如变压器的较低压部分，外部区域可以对应于例如变压器的较高压部分。根据具体情况，尽管具有屏蔽装置，外部区域可以几乎没有阻挡地接收到冷却气流。然而由外部区域和屏蔽装置包围的内部区域可能无法接收到合适的气流率来保持期望水平的温度。
已经发现有可能为设置有电气屏蔽装置的干式变压器提供改进的冷却装置，该冷却装置允许对绕组进行适当制冷并且可以比现有解决方案更有效率。
发明内容
在第一方面，提供了一种干式变压器的冷却装置。该冷却装置包括：
吹气设备，配置为吹出至少一个气体流；
至少一个开口，可至少部分地定位于变压器的夹钳结构中；
所述开口配置为允许气体流从吹气设备到达变压器的至少一个绕组；
所述开口包括电气保护器件。
提供可包括可至少部分地位于夹钳结构中的开口以及吹气设备的冷却装置允许当变压器处于操作中时尽可能降低在绕组中引起的温度升高。因此变压器的性能和寿命得到了提高。
至少一个开口开辟出气体流从吹气设备到绕组所遵循的道路或路径。
该冷却装置的开口包括电气保护器件还为变压器的夹钳结构保持电气屏蔽，并且因此变压器的夹钳结构可以不受在操作绕组和夹钳结构之间生成的电场影响。
在一些用于干式变压器的冷却装置的示例中，变压器可以包括至少部分地环绕芯状件的内部绕组和至少部分地环绕芯状件的外部绕组。内部绕组至少部分地位于芯状件和外部绕组之间，其中至少一个开口可以配置为允许气体流从吹气设备流向内部绕组。由于该解决方案，内部绕组可以从吹气设备接收合适的冷却气体流，因此可以维持在最优的温度处。变压器的性能和使用寿命得到进一步提高。
在另一方面，本发明提供可包括所述的冷却装置的变压器。
附图说明
将参考附图在下文描述本公开的非限制性示例，其中：
图1是根据本发明的包括冷却装置的变压器的示意性局部剖视图；
图2是具有电气屏蔽装置且包括本发明的冷却装置的图1的变压器的示意性局部剖视图；
图3是本发明的第一实施方式的示意性局部平面图；以及
图4是本发明的第二实施方式的示意性局部平面图。
具体实施方式
在图1中示出了包括根据本发明的冷却装置1的干式变压器100的局部截面。变压器100可以是高压HV/低压LV类型中的一种，但是也可以使用任何其他电压。在本示例中，额定功率可以在0.1-100MVA范围内，低压可以在0.1-400千伏范围内。
如从图1至图2可以看出，该变压器100可以包括环绕芯状件50的低压内部绕组20和环绕芯状件50的高压外部绕组30。内部绕组20可以至少一部分地位于芯状件50和外部绕组30之间。示例性变压器100可以是ABB的干式变压器“HiDry”。因此使用“内部”和“外部”可以与芯状件50的位置相关。
变压器100可以设置有夹钳结构40，夹钳结构可以包括至少夹钳41和附加地包括电气屏蔽装置42。夹钳41可以具有U形轮廓或可以具有弯板的形式并且可以例如利用碳素钢制造。电气屏蔽装置42可以包括保护板并且可以位于绕组20、30和夹钳41之间。电气屏蔽装置42可以配置成屏蔽夹钳41不受绕组20、30的电场的影响。
电气屏蔽装置42可以包括从包括钢和铝的组中选取的材料，但是通常可以包括具有合适机械特性的任何导体材料。
根据图1至图2，该冷却装置1可以包括：
吹气设备11，配置成吹动至少一种气体流F。气体可以是空气或任何其他合适的冷却气体；
至少一个开口12，开口可以位于变压器100的夹钳结构40中；
开口12可以配置为允许气体流F从吹气设备11到达变压器100的绕组20、30中的至少一个；以及
开口12可以包括电气保护器件14。
吹气设备11可以包括至少一个风扇，风扇具有例如250m3/h到5000m3/h之间的流率并且可以是离心式风扇。流率和类型可以根据每个情况的需求而进行修改。在图1至图2中，仅示出了用于绕组20、30两者的一个风扇，但是在替代的示例中吹气设备11可以包括适应于将气体流F引导到内部绕组20的至少一个风扇以及适应于将气体流F引导到外部绕组30的至少一个风扇。
在另外的替代示例中，至少一个风扇可以适应于通过开口12将气体流F引导到内部绕组20以及附加风扇可以适应于将气体流F引导到开口12外面的外部绕组30。
图1示出了具有夹钳结构40并且没有电气屏蔽装置42的变压器100的截面图。夹钳结构40可以包括夹钳41而没有电气屏蔽装置42。在这种情况下开口12可以位于夹钳41中。开口12可以位于夹钳41的至少一部分中。
在图2中，夹钳结构40还包括至少一个电气屏蔽装置42，电气屏蔽装置42可位于夹钳41和绕组20、30之间，以及开口12可以位于电气屏蔽装置42和夹钳41中或仅位于电气屏蔽装置42中。从图2可以看到电气屏蔽装置42和夹钳41可以设置有相应的开口12，其中开口12可以大体上彼此匹配。然而，开口12可以部分地彼此匹配。在任何情况下开口12可以定位成允许气体流F从吹气设备11到达绕组20、30。
图3示出该冷却装置1的第一实施方式的平面图，其中电气保护器件14可以包括凹槽部分16，凹槽部分16配置为限定多个孔洞。凹槽部分16的多个孔洞可以成形为例如方形、圆形、矩形、三角形、椭圆形等的任何适当形式。
图4示出该冷却装置1的第二实施方式的平面图，其中电气保护器件14可以包括网格15，网格15配置成限定多个孔洞。网格15的多个孔洞可以成形为例如方形、圆形、矩形、三角形、椭圆形等任何适当形式。
替代地，电气保护设备14可以与夹钳结构40整体地形成(未示出)。这可以是例如其中多个钻孔、孔等在电保护设备42或夹钳41中制造的情况。因此网格15和/或凹槽16可以配置为独立于夹钳结构40的部分或夹钳结构40的集成部分。
凹槽部分16和网格15都可以根据期望进行调整以用于定向和/或分散气体流F。
如可从图1至图2中看出，吹气设备11可以以这样的方式进行配置，即风扇的出口可以指向内部和/或外部绕组20和30。气体流F可以利用开口12到达绕组20和30的表面的至少一部分。气体流F可以制作成流经设置在绕组20和30彼此之间和/或绕组20与芯状件50之间的间隙空间S。使气体流F流经绕组20和30的至少部分表面可能产生对流热传递。绕组20和30可以在操作中预热并可以在绕组20和30的表面部分上将热传递到相对较冷的气体流F。通过将热传递到气体流F绕组20和30可以保持合适的温度。
由于开口12，相对较冷气体流F可以到达绕组20和30的例如定向至间隙空间S或间隔的表面部分。一旦气体流F(通过间隙空间S)流经绕组20和30的表面，因为相对较热的绕组20和30将热传递到气体流F，气体流可能被加热。气体流F的预热可以沿着间隙空间S逐渐地获得。
吹气设备11的出口与绕组20、30的相对位置可以选择成使得绕组引导的气体流可以流经绕组20和30的表面。一个示例可以是将吹气设备11靠近夹钳结构40置于变压器100的底部。技术人员还可以选择其他替代方案来相对于变压器定位吹气设备。
如果吹气设备11包括多于一个风扇，那么第二个风扇的出口可以例如引导至外部绕组30的外表面。
关于该冷却装置用于干式变压器进行了一些测试。执行了空气速度、热量和非传导性测量。这些测试确认了本发明可以显著提高冷却能力，同时不产生非传导性问题。
尽管本文只公开了一些示例，但是其他替代方案、修改、使用和/或其等同物也是可能的。此外，还涵盖了所述示例的所有可能组合。因此本公开的范围不应由具体示例限制，而是仅应该由权利要求来决定。如果与附图相关的参考符号在权利要求中被放置到圆括号中，它们只是为了提高权利要求的可理解度而不应理解为限制权利要求的范围。

Claims (13)

1.用于干式变压器的冷却装置，所述冷却装置包括：
吹气设备，配置为吹出至少一个气体流；
至少一个开口，能够至少部分地定位于变压器的夹钳结构中；
所述开口配置为允许所述气体流从所述吹气设备到达所述变压器的至少一个绕组；
所述开口包括电气保护器件。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中所述夹钳结构包括至少一个夹钳，以及所述开口能够至少部分地定位于所述夹钳中。
3.根据权利要求2所述的冷却装置，其中所述夹钳结构还包括至少一个电气屏蔽装置，所述电气屏蔽装置能够定位于所述夹钳和所述绕组之间，以及所述开口能够至少部分地定位于所述电气屏蔽装置和/或所述夹钳中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其中所述电气保护器件包括网格，所述网格配置成限定多个孔。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其中所述电气保护器件包括沟槽部分，所述沟槽部分配置成限定多个孔。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却装置，其中所述电气保护器件与所述夹钳结构集成地形成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷却装置，其中所述吹气设备具有至少250立方米/小时的流速。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷却装置，其中所述变压器包括至少部分地环绕芯状件的内部绕组和至少部分地环绕所述芯状件的外部绕组，所述内部绕组至少部分地定位在所述芯状件和所述外部绕组之间，其中所述至少一个开口配置成允许所述气体流从所述吹气设备到达所述内部绕组。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的冷却装置，其中所述吹气设备包括至少一个风扇。
10.根据权利要求8所述的冷却装置，其中所述吹气设备包括适于将所述气体流引导至所述内部绕组的至少一个风扇，以及适于将所述气流引导至所述外部绕组的至少一个风扇。
11.根据权利要求3所述的冷却装置，其中所述电气屏蔽装置包括保护板。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的冷却装置，其中所述气体是空气。
13.变压器，包括根据权利要求1-12中任一项所述的冷却装置。
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