CN109074940B - 具有悬挂式冷却模块的变压器 - Google Patents

Abstract

一种用于连接在高压电网上的电气设备(1)，其具有能够用绝缘液体填充的壳体(2)，在所述壳体中布置有具有至少一个绕组的芯，并且所述电气设备具有通过连接管路(32、35)与壳体(2)相连的用于冷却绝缘液体的冷却模块(3)，所述电气设备成本低廉、能够快速运输并且快速地在现场投入使用，为了提供这种电气设备建议，所述冷却模块(3)借助钩子连接(25)固定在壳体(2)上。

Description

具有悬挂式冷却模块的变压器

本发明涉及一种用于连接在高压电网上的电气设备，其具有能够用绝缘液体填充的壳体，在所述壳体中布置有具有至少一个绕组的芯，并且所述电气设备具有通过连接管路与壳体相连的用于冷却绝缘液体的冷却模块。

这种电气设备已经在不断的实践中已知。因此例如变压器具有壳体，在壳体中布置有铁芯，所述铁芯具有铁轭和多个芯柱，其中，至少一个芯柱由绕组包围。由铁芯和绕组组成的结构通常被本领域技术人员称为有源部件。为了隔绝电导体，用绝缘液体填充变压器的壳体，所述绝缘液体除了电绝缘之外也应该实现对有源部件的冷却。为此，将被有源部件加热的绝缘液体导引通过冷却模块，所述冷却模块与壳体相连。为了能够提供所需的冷却功率，冷却模块通常占用空间并且具有较高的自重。此外，冷却模块优选牢固地固定在壳体上。

此外由实践已知的是，将冷却模块布置在载重汽车上。所述载重汽车停放在变压器壳体附近，因此壳体可以通过软管连接与冷却模块相连。然而这具有的缺点是包括冷却模块和壳体的变压器需要更大空间。此外，易出故障的软管连接具有环保风险。

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种本文开头所述类型的电气设备，其成本低廉、能够快速运输并且快速地在现场投入使用。

该技术问题按本发明由此解决，即冷却模块借助钩子连接固定在壳体上。

按照本发明，为了将作为电气设备的变压器或者节流阀投入使用，将冷却模块钩挂在壳体上。这实现了通过起重机构将冷却模块固定在壳体上。在本发明的范围内不需要螺栓连接。通过钩子连接与冷却模块的较高自重的相互作用，按照本发明的电气设备能够承受运行期间的机械要求。为了将冷却模块的内部空间与壳体的内部空间相连，在本发明的范围内设置相宜的连接、例如管连接。

有利地，所述钩子连接具有与冷却模块固定相连的钩部件和固定地布置在壳体上的配合件，其中，钩部件和配合件设计为，使得钩部件能够啮合到配合件中。钩部件例如通过钩形的端部件抓握配合件，其中，冷却模块的重量将钩形的端部件压在配合件上。

有利地，所述壳体具有盖子，其中，所述配合件布置在盖子上。按照这种有利的扩展设计，在本发明的范围内进一步简化了利用起重机实施钩挂的过程，因为能够轻易地接触到布置在壳体盖子上的配合件。由此进一步加速了电气设备的投入运行。

按照与之相关的相宜的扩展设计，设有至少两个与壳体的棱边间隔相同距离的配合件。在本发明的这种实施形式中设有两个钩子连接，它们彼此相同地设计，从而实现了冷却模块在壳体上的对称固定。

优选地，所述钩部件具有沿水平方向延伸的支架，所述支架具有c形弯曲的自由端部，其中，配合件设计为支撑螺栓，所述支撑螺栓平行于壳体的壁并且与所述壁相间隔地延伸。支撑螺栓通过两个与壳体固定相连的边脚例如通过焊接固定地安装在壳体、例如壳体盖子上，因此提供了倒置的U形配合件，钩部件的c形弯曲的端部能够轻易地并且可靠地钩入U形配合件。

按照一种优选设计方案，壳体和冷却模块分别具有能够为了交换绝缘液体而相互连接的至少一个冷却液入口和至少一个冷却液出口，其中，每个冷却液出口和每个冷却液入口配有流体密封的截止阀。按照这种有利的扩展设计，电气设备的模块、即壳体和冷却模块能够彼此独立地被填充绝缘液体并且运输。接着通过为此相宜地设计的接头、例如具有角型膨胀节的管连接将两个模块相连，因此绝缘液体可以从壳体进入冷却模块并且可以从冷却模块进入壳体。截止阀实现了流体密封地封闭壳体或者冷却模块。在冷却模块与壳体之间的连接建立之后，打开截止阀。流体密封的截止阀理解为对于空气和液体均是不可透过的并且因此防止湿气或者空气污染绝缘液体、例如矿物质绝缘油。

按照本发明的一种优选的设计方案，设有用于流体密封地连接冷却液出口和冷却液入口的中间件，其中，所述中间件限定出在两侧打开的连接通道并且具有用于使连接通道通风的通风口。按照本发明的这种设计方案，例如可以通过在通风口处设置真空而使中间件通风。接着打开通过所述中间件相互连接的相应冷却液出口和相应冷却液入口的截止阀。当然也可行的是，用相宜的气体、例如氮气、六氟化硫或者类似气体填充连接通道，从而不形成压差。对连接通道的其它加工在本发明的范围内也是可行的。

此外有利的是，所述冷却模块具有保持框架，所述保持框架配有钩部件。因此保持框架和冷却模块可以单独地制造并且在其制造和检验之后相互连接。在此同样称为冷却模块的总体结构由此可以通过所述钩部件钩挂到固定在壳体上的配合件中。

此外有利的是，所述冷却模块具有保持框架，所述保持框架配有用于抬升保持框架的起重啮合件。所述起重啮合件例如具有环形闭合的抬升扣眼，所述抬升扣眼的内径实现了常见的起重机钩的钩挂并且因此实现了保持框架和整个冷却模块的简单抬升。与之不同地，起重啮合件同样设计为钩形。

按照与之相关的相宜扩展设计，在所述保持框架上固定有膨胀容器，所述膨胀容器通过连接管路与壳体的内部空间相连。膨胀容器随即也可以与壳体分隔开地作为部件运输。

按照本发明的一种扩展设计，膨胀容器具有用于接收或者排出绝缘液体的壳体接头，所述壳体接头配有流体密封的截止阀。相应地适用于壳体的膨胀容器，因此能够独立地运输，其中，两个构件或者部件或者模块可以用绝缘液体填充。模块的连接又可以通过中间件实现，所述中间件限定出在两侧敞开的连接通道，所述连接通道配有通风口和/或排出口。通过排出口可以在拆卸之前从中间件中排出绝缘液体。

冷却模块的设计方案原则上是任意的。然而有利的是，冷却模块是有源的冷却模块并且具有风扇。风扇相比尺寸设计相当的无源冷却模块提升了有源的冷却模块的冷却功率。

相宜地，所述电气设备的外壁至少区段性地设计为防弹的。如果电气设备使用在供电网中，则供电网作为节点通常是从外部的摧毁性攻击的潜在攻击目标。这种攻击例如是用轻型武器或者枪射击和使用具有榴弹或者炸弹碎片的引爆装置的结果。防弹的外壁用于防止这种攻击，所述外壁例如由防弹的材料或者物质制成。所述外壁例如构成电气设备部件的外部边界。所述外壁例如尤其构成电气设备的壳体或者容器，其填充有绝缘液体。这相应地适用于套管、膨胀容器、冷却单元或者电气设备的其它部件。与之不同地，外壁与电气设备的壳体相间隔地布置并且设计为装甲篱笆。

外壁相宜地由具有大于1000MPa的抗拉强度的防弹材料构成。在此例如考虑装甲钢。

按照本发明的这种实施形式的一种不同的变型，所述外壁包括外侧壁和内侧壁，在所述外侧壁与内侧壁之间布置有阻尼介质。在向电气设备射击时，子弹击穿外壁的外侧壁，其中，子弹的能量接着由阻尼介质吸收并且减小。

相宜地，所述阻尼介质是液体或者干性泡沫。

本发明的其它相宜的设计方案和优点是以下参照附图对本发明的实施例的说明的主题，其中相同的附图标记指的是作用相同的构件，并且其中：

图1以立体图示出按照本发明的电气设备的一个实施例；

图2以正视图示出按照图1的电气设备的冷却模块；

图3无连接管并且部分透明地示出按照图2的冷却模块；

图4以侧视图示出按照图2和3的冷却模块；

图5示出从上方观察的悬挂在壳体上的冷却模块并且

图6示出中间件的一个实施例。

图1以立体图示出单相变压器1作为按照本发明的电气设备的实施例。此处示出的变压器1具有壳体2，所述壳体配有冷却模块3、膨胀容器4、辅助电流模块5和高压套管6、7、8。所述部件或者模块可拆卸地相互连接，因此可以简单地安装、拆卸并且彼此独立地运输。为了保护高压套管6、7和8和变压器的布置在壳体中的有源部件、即与高压套管6或者7相连的高压绕组以及与高压套管8相连的低压绕组和铁芯(铁芯的芯柱由相应绕组包围)，使用放电器9，所述放电器在其放电器壳体内部具有非线性的电阻，所述电阻在过压时从不导电的状态过渡为导电的状态并且因此保护与其并联连接的构件。

高压套管6、7和8分别设计为可插入的高压套管并且能够以其插入端部插入适配的套管插座10中。套管插座10旋转对称地设计并且限定出朝向壳体盖子敞开但单侧封闭的空腔，所述空腔与相应的高压套管6、7、8的插入端部形状互补地设计。此外，套管插座10流体密封地与壳体2相连，因此单相变压器1的内部空间或者油腔相对于外界大气密封地或者流体密封地、也就是空气和液体密封地封闭。在套管插座10的封闭端部处保持有附图中不可见的导引螺栓，在高压套管6、7或者8插入相应的套管插座10中时，导引螺栓与延伸通过相应的高压套管6、7、8的高压导体导电接触。所述导引螺栓延伸到壳体2的内部，也就是延伸到其油腔中，导引螺栓在该处与绕组连接导线接触，所述绕组连接导线由此将套管插座导电地与变压器1的相应高压绕组或者低压绕组相连。

为了安装和固定高压套管6、7或者8，它们分别具有固定接头11。柱状区段12从固定接头11向高压接头13延伸，所述高压接头在所示实施例中是露天接头。固定接头11与高压接头13之间的距离在所示实施例中超过3米并且尤其是4米。

图2示出从前方观察的冷却模块3。可以看出的是，冷却模块3配有风扇14，所述风扇可以根据所要求的冷却功率通过控制装置15在其转数方面加速、减速或者完全停止。冷却模块3还具有两个冷却支路16和17，它们分别配有各自的连接管路18或者19。在此，连接管路18和19从上部的汇总管路20分支出来，其中，连接管路又在下部的汇总管路21中汇合。下部的汇总管路21形成冷却液出口22，所述冷却液出口与壳体2的冷却液入口连接。此外，用于冷却模块3的冷却液入口23设置在冷却模块的上部区域中，进入冷却模块3的绝缘液体通过所述冷却液入口进入上部的汇总管路20中并且从该处可以到达冷却支路16或者17。

上部的汇总管路20还具有两个在图2中不可见的管路分支，所述管路分支具有热交换器。进入所述管路分支的绝缘液体导引通过相应的热交换器。每个热交换器与由风扇14产生的空气流导热地连接。而导引通过连接管路18和19的绝缘液体不由风扇14冷却。绝缘液体在冷却模块3的不同流动路径上的分配由控制装置15进行。

图3示出同样从前方观察的冷却模块3，但拆下了连接管路并且透明地显示风扇14和热交换器，因此可以看到保持框架23。所述保持框架23由纵梁和横梁组成并且用于保持风扇14、附图未显示的热交换器、冷却支路16和17并且最终保持汇总管路20和21。在保持框架23的两个纵梁24上，在冷却模块3的上部区域中分别设计有抬升扣眼25。所述抬升扣眼25例如可以与起重机钩啮合，从而能够以简单的方式抬升整个冷却模块3以安装电气设备1。在图3中示出了处于上部汇总管路20中的用于连接管路18和19的开口及其处于下部汇总管路21中的配合件。

图4以侧视图示出按照图2或3的冷却模块3，在图4中尤其显示了保持框架23。保持框架23在每一侧上既在前部也在后部分别具有纵梁24。两个纵梁24相互平行地布置并且通过上部横梁26和下部横梁26相互连接。此外可以看出沿倾斜方向从下部横梁26向上部横梁26延伸的加固元件27，所述加固元件通过加强筋28与后部纵梁24相连。加强筋28提高了保持框架23的机械强度并且还形成了攀登辅助件。所述攀登辅助件28使得用户能够更容易地例如为了维护目的而攀登到变压器1上。前部纵梁24配有钩部件30，所述钩部件具有沿水平方向延伸的支架29，所述支架的自由端部C形地弯曲。钩部件可以与布置在壳体2上的配合件啮合，因此整个冷却模块3在安装时能够以简单的方式通过悬挂固定在壳体2上。

在保持框架23的下部区域中可以看出支撑元件31，所述支撑元件固定在前部纵梁24上并且与钩部件30的支架29平行地延伸。在钩部件30的C形自由端部钩挂到固定在壳体2上的配合件上之后，支撑元件31以其自由端部贴靠在壳体2的外壁上并且将冷却模块3保持在这样一个位置中，即在该位置中，前部纵梁24基本上平行于壳体2的侧壁延伸。

图5以俯视图示出具有悬挂的冷却模块3的壳体2，其安装有连接管路18和19。在这个位置中可以特别好地看出，上部汇总管路20的冷却液入口23通过连接管路32与壳体2的入口接管33相连。连接管路32流体密封地、也就是空气和液体密封地与入口接管33相连并且在其前部区域中具有截止阀34。此外，冷却模块3的冷却液入口23配有截止阀34。在此，连接管路32通过中间件35与冷却模块3的冷却液入口23相连。换而言之，壳体2的冷却液出口通过中间件35与冷却液入口23相连。相应地，处于冷却模块3的下部区域中的同样配有截止阀34的冷却液出口22通过中间件35与壳体2的同样布置在下部区域中并且配有截止阀34的冷却液入口相连。

图6以放大的视图示出所提到的中间件35。尤其可以看出，中间件35限定出弧形延伸的连接通道，所述连接通道在两侧打开并且能够通过法兰连接36流体密封地与冷却液入口或者冷却液出口相连。为了使在两个开口之间延伸的冷却通道通风，设有通风螺栓37。借助所述通风螺栓37可以使中间件35的连接通道通风。这例如通过施加真空实现。接着可以用气体填充连接通道或者小心地打开入口或者出口的截止阀34。

中间件35还具有排出螺栓38，通过所述排出螺栓可以在拆卸时将绝缘液体从连接通道中有针对性地排出。在排出绝缘液体之后，可以拆卸每个中间件35并且接着将冷却模块3与壳体3分开。

Claims (14)

1.一种用于连接在高压电网上的电气设备(1)，具有

-能够用绝缘液体填充的壳体(2)，在所述壳体中布置有具有至少一个绕组的芯，和

-通过连接管路与壳体(2)相连的用于冷却绝缘液体的冷却模块(3)，

其特征在于，所述冷却模块(3)借助钩子连接可拆卸地固定在壳体(2)上，其中，所述钩子连接具有与冷却模块固定相连的钩部件和固定地布置在壳体上的配合件，其中，钩部件和配合件设计为，使得钩部件能够啮合到配合件中，其中，所述钩部件具有沿水平方向延伸的支架，其中，所述冷却模块具有保持框架，其中，在所述保持框架的下部区域中设置有支撑元件，所述支撑元件与钩部件的支架平行地延伸。

2.按权利要求1所述的电气设备(1)，其特征在于，所述壳体(2)具有盖子并且所述配合件布置在壳体盖子上。

3.按权利要求2所述的电气设备(1)，其特征在于，设有至少两个与壳体(2)的棱边间隔相同距离的配合件。

4.按权利要求1至3之一所述的电气设备(1)，其特征在于，所述支架具有c形弯曲的自由端部，并且配合件是支撑螺栓，所述支撑螺栓平行于壳体(2)的壁并且与所述壁相间隔地延伸。

5.按权利要求1所述的电气设备(1)，其特征在于，壳体(2)和冷却模块(3)分别具有能够为了交换绝缘液体而相互连接的至少一个冷却液入口和至少一个冷却液出口，其中，每个冷却液出口和每个冷却液入口配有流体密封的截止阀(34)。

6.按权利要求5所述的电气设备(1)，其特征在于，设有用于流体密封地连接冷却液出口和冷却液入口的中间件(35)，其中，所述中间件(35)限定出连接通道并且具有用于使连接通道通风的通风口(37)。

7.按权利要求1所述的电气设备(1)，其特征在于，所述保持框架(23)配有钩部件(30)。

8.按权利要求1所述的电气设备(1)，其特征在于，所述保持框架(23)配有用于抬升保持框架(23)的起重啮合件(25)。

9.按权利要求7或8所述的电气设备(1)，其特征在于，在所述保持框架(23)上固定有膨胀容器(4)，所述膨胀容器通过连接管路与壳体(2)的内部空间相连。

10.按权利要求1所述的电气设备(1)，其特征在于，所述冷却模块(3)具有至少一个风扇(14)。

11.按权利要求1所述的电气设备(1)，其特征在于，所述电气设备(1)的外壁至少区段性地设计为防弹的。

12.按权利要求11所述的电气设备(1)，其特征在于，所述外壁由防弹的材料构成，所述材料具有大于1000MPa的抗拉强度。

13.按权利要求11所述的电气设备(1)，其特征在于，所述外壁包括外侧壁和内侧壁，在所述外侧壁与内侧壁之间布置有阻尼介质。

14.按权利要求13所述的电气设备(1)，其特征在于，所述阻尼介质是液体或者干性泡沫。

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