CN108305748B - 一种整体波纹管式水下变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种整体波纹管式水下变压器，该变压器一端连接海底的电缆，另一端接需要转换电压供电的海底电气设施，该变压器包括壳体、波纹管、底座、导向柱和变压器绕组；所述壳体设置在所述底座上，所述波纹管集成在所述壳体中部，形成波纹管式压力补偿器；在所述壳体内周边间隔设置有四根所述导向柱，所述壳体内安装有所述变压器绕组；所述壳体底部两侧分别设置有接插件。本发明的整体波纹管式外壳避免了单独设置用于补偿变压器压力的压力补偿器，大大简化了结构，降低了制造成本，并保证了外形的简洁美观。导向杆可以保证波纹管外壳的压缩和伸长运动平稳运行。

Description

一种整体波纹管式水下变压器
技术领域
本发明涉及一种水下电气设备领域，特别是关于一种整体波纹管式水下变压器。
背景技术
水下变压器基本结构是将变压器安装在密封的箱体内，变压器和箱体之间充满绝缘油。水下变压器在深海工作过程中同时承受压力和热作用。水下变压器工作在深海底，承受海水压力作用。变压器损耗以热的形式向外发散，因此水下变压器还承受热作用。因此在变压器使用过程中的不同工作状态，绝缘油发生体积热胀冷缩。水下变压器箱体内绝缘油有海水渗入，将导致变压器失效。为了保证密封和可靠性，水下变压器箱体内部压力高于外部压力，压差要求约在0.02～0.05MPa。因此，除其他考虑外，应保证水下变压器在压力和热作用下正常和可靠的运行。
压力补偿器是保证水下变压器运行的主要措施之一。简单的讲，压力补偿器是一个弹性元件，在水下变压器上同时发挥压力补偿和体积补偿作用。
1、压力补偿
通过控制水下变压器箱体内的充油量大小，压力补偿器产生适当变形位移，使箱体内的油压与箱体外部压力和压力补偿器弹性力(两者方向一致)之和平衡，这样可使得水下变压器箱体内部压力高于外部压力。合适的压力补偿器的弹性刚度和充油量，可使箱体内外压差控制在0.02～0.05Mpa范围内。当外部压力变化时，油液体积微小的变化，可重新使箱体内外压力达到平衡，压差会有微小的波动。因此压力补偿器使箱体内压力随时跟随外部压力变化，并保证要求的压差。
2、体积补偿
变压器使用过程中，箱体内绝缘油发生体积热胀冷缩。尽管绝缘油的体积热膨胀率只有0.00075，但当油体积较大时，这种由于温度变化引起的有体积变化不可忽略。在变压器非运行状态和满负荷运行状态之间，绝缘油温差较大，两种状态下的油体积变化较大。当油体积变化时，压力补偿器变形以容纳油体积变化。否则，箱体将承受很大的压力，箱体会发生过大变形甚至开裂。
现有的水下变压器主要通过外置的压力补偿器来对变压器主体进行压力补偿。从现有技术来看，当水深较大时，一般采用波纹管式压力补偿器。而当变压器体积较大时，所需要的补偿量会随之增加，故所需压力补偿器的数量也会随之增多，这样就造成变压器整体的结构复杂、维修困难、制造成本较高等一系列问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种整体波纹管式水下变压器，其壳体集成了波纹管式压力补偿器，不需要再单独设置，具有更好的简洁性和便利性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种整体波纹管式水下变压器，该变压器一端连接海底的电缆，另一端接需要转换电压供电的海底电气设施，其特征在于：该变压器包括壳体、波纹管、底座、导向柱和变压器绕组；所述壳体设置在所述底座上，所述波纹管集成在所述壳体中部，形成波纹管式压力补偿器；在所述壳体内周边纵向间隔设置有四根所述导向柱，所述壳体内安装有所述变压器绕组；所述壳体底部两侧分别设置有接插件。
进一步，所述变压器所有与海水接触的部分均使用钛合金材料制成。
进一步，所述底座与所述壳体之间采用焊接的方式进行连接。
进一步，所述底座包括穿舱室、穿舱室法兰盘、底部加强筋、海底线缆、控制舱、控制舱法兰盘、底座外壳和底板；所述底座外壳设置在所述底板上，所述变压器绕组通过螺栓固定在所述底板上，在所述底座外壳内的所述底板上设置有所述底部加强筋；所述穿舱室焊接在所述底座外壳内一侧，该穿舱室用于将线缆输入和输出变压器内部；在所述穿舱室顶部设置有两个所述穿舱室法兰盘，通过所述穿舱室法兰盘与所述壳体底部的接插件连接；所述海底线缆穿过所述底座外壳接入所述穿舱室，并通过所述穿舱室法兰盘进入所述壳体内部；所述控制舱设置在所述底座外壳内另一侧，所述控制舱顶部设置有用于与所述壳体底部接插件连接的所述控制舱法兰盘。
进一步，所述控制舱采用两段式结构，两段之间焊接在一起。
进一步，所述穿舱室内部充满油液。
进一步，所述控制舱与所述底板之间的空间中充满油液，并与所述壳体内部相互隔绝。
进一步，所述穿舱室内和控制舱内都设置有漏水传感器。
进一步，所述底座外壳与所述底板构成的内部空间内充满油液，并与任何内部封闭空间相隔绝。
进一步，所述穿舱室采用方形密封舱室，位于所述穿舱室前方设置有两个用于与外部电气设施连接的接插件。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的壳体上集成设置有波纹管形成波纹管式压力补偿器，避免了单独设置用于补偿变压器压力的压力补偿器，大大简化了结构，降低了制造成本，并保证了外形的简洁美观。2、本发明壳体内部纵向设置有四根导向杆，导向杆在壳体压缩和伸长时对其进行导向，可以保证波纹管壳体的压缩和伸长运动平稳运行。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1的剖面示意图；
图3是本发明的底座结构示意图；
图4是本发明的变压器绕组结构示意图；
图5是本发明的控制舱结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1～图4所示，本发明提供一种整体波纹管式水下变压器，该变压器一端连接海底的电缆，另一端接需要转换电压供电的海底电气设施。本发明的水下变压器包括壳体1、底座2、波纹管3、导向柱4和变压器绕组5。壳体1设置在底座2上，波纹管3集成在壳体1中部，形成波纹管式压力补偿器，通过波纹管3实现壳体1的压缩和伸长；在壳体1内周边纵向间隔设置有四根导向柱4，导向柱4用于在壳体1压缩和伸长时对壳体1进行导向。壳体1内安装有变压器绕组5。其中，本发明的水下变压器所有与海水接触的部分均使用钛合金材料制成。在壳体1底部两侧分别设置有接插件。
如图3所示，底座2安装在壳体1下方，两者之间采用焊接的方式进行连接。底座2包括底座外壳6、底板7、底部加强筋8、穿舱室9、穿舱室法兰盘10、海底线缆11、控制舱12和控制舱法兰盘13。底座外壳6设置在底板7上，变压器绕组5通过螺栓固定在底板7上，在底座外壳6内的底板7上设置有底部加强筋8，以保证变压器整体的强度和刚度，底板7用于将本发明的整个变压器固定在海底或者海底作业平台上。穿舱室9焊接在底座外壳6内一侧，该穿舱室9用于将线缆输入和输出变压器内部。位于底部加强筋8上部，在穿舱室9顶部设置有两个穿舱室法兰盘10，通过穿舱室法兰盘10与壳体1底部的接插件连接。海底线缆11穿过底座外壳6接入穿舱室9，并通过穿舱室法兰盘10进入壳体1内部。控制舱12设置在底座外壳6内另一侧，该控制舱12用于安装变压器的控制电路板等电子设备。如图5所示，控制舱12采用两段式结构，这样的结构有利于线缆的布置及电子设备的安装，并且方便两段之间的焊接。控制舱12顶部设置有控制舱法兰盘13，通过控制舱法兰盘13与壳体1底部的接插件连接。
上述各实施例中，穿舱室9内部充满油液，以防止海水渗入；控制舱12与底板7之间的空间中充满油液，并与壳体1内部相互隔绝。
在一个优选的实施例中，在穿舱室9内和控制舱12内都设置有漏水传感器，当漏水传感器检测到油液中含有水分时，立即通过控制舱12切断变压器绕组5上的电源。
上述各实施例中，底座外壳6与底板7构成的内部空间内也充满油液，并与任何内部封闭空间相隔绝。
在一个优选的实施例中，穿舱室9采用方形密封舱室，位于穿舱室9前方也设置有两个接插件，用于与外部的电气设施连接。
综上所述，本发明变压器在工作前，首先应该向壳体1与变压器绕组5之间的空间充满压力油，使其内部油压高于外部气压约0.05Mpa。底座2内部也充满油，但其与壳体1相互隔绝，不能相互流体。变压器在放入水中时，壳体1内部的压力始终比壳体1外部大0.05Mpa，从而保证壳体1不受海水压力的影响。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种整体波纹管式水下变压器，该变压器一端连接海底的电缆，另一端接需要转换电压供电的海底电气设施，其特征在于：该变压器包括壳体、波纹管、底座、导向柱和变压器绕组；所述壳体设置在所述底座上，所述波纹管集成在所述壳体中部，形成波纹管式压力补偿器；在所述壳体内周边纵向间隔设置有四根所述导向柱，所述壳体内安装有所述变压器绕组；所述壳体底部两侧分别设置有接插件；
所述底座包括穿舱室、穿舱室法兰盘、底部加强筋、海底线缆、控制舱、控制舱法兰盘、底座外壳和底板；所述底座外壳设置在所述底板上，所述变压器绕组通过螺栓固定在所述底板上，在所述底座外壳内的所述底板上设置有所述底部加强筋；所述穿舱室焊接在所述底座外壳内一侧，该穿舱室用于将线缆输入和输出变压器内部；在所述穿舱室顶部设置有两个所述穿舱室法兰盘，通过所述穿舱室法兰盘与所述壳体底部的接插件连接；所述海底线缆穿过所述底座外壳接入所述穿舱室，并通过所述穿舱室法兰盘进入所述壳体内部；所述控制舱设置在所述底座外壳内另一侧，所述控制舱顶部设置有用于与所述壳体底部接插件连接的所述控制舱法兰盘。
2.如权利要求1所述的一种整体波纹管式水下变压器，其特征在于：所述变压器所有与海水接触的部分均使用钛合金材料制成。
3.如权利要求1所述的一种整体波纹管式水下变压器，其特征在于：所述底座与所述壳体之间采用焊接的方式进行连接。
4.如权利要求1所述的一种整体波纹管式水下变压器，其特征在于：所述控制舱采用两段式结构，两段之间焊接在一起。
5.如权利要求1所述的一种整体波纹管式水下变压器，其特征在于：所述穿舱室内部充满油液。
6.如权利要求1所述的一种整体波纹管式水下变压器，其特征在于：所述控制舱与所述底板之间的空间中充满油液，并与所述壳体内部相互隔绝。
7.如权利要求1所述的一种整体波纹管式水下变压器，其特征在于：所述穿舱室内和控制舱内都设置有漏水传感器。
8.如权利要求1所述的一种整体波纹管式水下变压器，其特征在于：所述底座外壳与所述底板构成的内部空间内充满油液，并与任何内部封闭空间相隔绝。
9.如权利要求1所述的一种整体波纹管式水下变压器，其特征在于：所述穿舱室采用方形密封舱室，位于所述穿舱室前方设置有两个用于与外部电气设施连接的接插件。
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