用于电力变压器的压力释放装置
技术领域
本发明涉及一种用于电力变压器的压力释放装置。
背景技术
电力变压器在配电和输电设施领域中是众所周知的。
典型地,电力变压器包括具有多个绕组即低压绕组、高压绕组、控制或调节绕组的磁芯。
由于这些器材固有的结构特征和功能,重要的方面涉及冷却和电绝缘,必须保证部件的冷却和电绝缘,以便提供期望的电磁性能,而不会导致故障或损坏。
为此,电力变压器通常包括装有绝缘液体(例如矿物油)的箱或容器,绝缘液体用作变压器部件的冷却剂。
然而,在操作寿命期间,绝缘液体的特定物理量(例如体积、压力等)可能变化(例如由于温度波动、箱内气体积聚等),并导致危险的操作状态。
为此,电力变压器通常配备有压力释放装置,当所述绝缘液体的压力过高时,该压力释放装置设计成允许绝缘液体从箱中排出。这样,箱内的过压现象被排放到外部,进入周围环境。
已知的压力释放装置通常连接到变压器箱的壁上,并且有许多不同的构造解决方案。
US3914528公开了一种已知类型的压力释放装置。在该专利文件中,压力释放装置包括可移位的阀元件,以允许绝缘液体在过压现象存在时从箱中排出。阀元件操作性地联接到致动销,当阀元件由于从箱中溢出的绝缘液体而移位时,致动销竖向移动。致动销操作性地与机械磁性开关装置(即簧片型开关装置)相关联,该机械磁性开关装置可通过响应于所述阀元件移动的致动销移动来启动。当被致动销启动时,开关装置提供控制信号或警报信号,从而指示绝缘液体从箱中溢出。
尽管现有技术的压力释放装置以令人满意的方式执行它们的功能,但是还有一些方面需要改进,特别是在响应阀元件移动的封闭开关装置的启动机构方面。目前采用的现有技术解决方案通常不可靠,并且对阀元件移动响应缓慢。
发明内容
本发明旨在通过提供一种用于电力变压器的压力释放装置来响应这一需求。所述电力变压器设置有填充有绝缘液体的箱。
在一般定义中,根据本发明的压力释放装置包括:
-支撑凸缘,所述支撑凸缘能够与变压器的箱操作性地联接,并包括能够与所述箱的开口联接的贯通端口;
-阀元件,所述阀元件能够在关闭位置与打开位置之间移动,在关闭位置,所述阀元件阻塞所述贯通端口,在打开位置,所述阀元件与所述支撑凸缘间隔开;
-保护覆盖物,所述保护覆盖物与所述支撑凸缘固定在一起,并与所述支撑凸缘和所述阀元件间隔开;
-第一弹性构件,适于推压所述阀元件处于所述关闭位置,并对抗所述阀元件从所述关闭位置到所述打开位置的移动;
-至少一个开关装置,适于发出所述阀元件从所述关闭位置移动到所述打开位置的信号。
根据本发明,所述至少一个开关装置包括开关销,该开关销可在压缩位置与释放位置之间可逆地移动,并且可与所述压力释放装置的致动部件操作性地联接,使得所述开关销从所述压缩位置到所述释放位置的移动响应于所述阀元件从所述关闭位置到所述打开位置的移动。
优选地,所述至少一个开关装置包括接触布置,该接触布置与所述开关销操作性地联接,并适于响应于所述开关销的移动(例如,从所述压缩位置到所述释放位置,反之亦然)提供输出电信号(例如,控制信号或警报信号)。
优选地,所述至少一个开关装置包括主壳体和与所述开关销和所述主壳体操作性地联接的第二弹性构件。当所述开关销处于所述压缩位置时,所述第二弹性构件处于压缩状态,当所述开关销处于所述释放位置时,所述第二弹性构件处于静止状态。
根据本发明的优选实施例,压力释放装置包括致动销,该致动销具有能够与阀元件操作性地联接的第一端和与所述第一端相对的第二端。这种致动销被布置成穿过保护覆盖物的开口并从所述保护覆盖物的外表面突伸。所述致动销可在降低位置与升高位置之间可逆地移动。所述致动销从所述降低位置到所述升高位置的移动响应于所述阀元件从所述关闭位置到所述打开位置的移动。
根据本发明的这些实施例,所述至少一个开关装置的开关销与所述致动销操作性地联接,使得所述开关销从所述压缩位置到所述释放位置的移动响应于所述致动销从所述降低位置到所述升高位置的移动。
优选地,当所述致动销处于所述降低位置时,所述开关销与所述致动销的第一部分操作性地联接,这适于将所述开关销推压于所述压缩位置。
根据一些构造变型,所述致动销的第一部分包括用于与所述开关销联接的有槽联接表面。
根据其他构造变型,所述致动销的第一部分包括用于与所述开关销联接的平直联接表面。
优选地,当所述致动销处于所述升高位置时,所述开关销与所述致动销的第二部分操作性地联接,这适于允许所述开关销采取所述释放位置。
优选地,所述致动销的第二部分包括第一座,当所述开关销处于所述释放位置时,所述开关销至少部分插入所述第一座中。
优选地,所述第一座由致动销的一个或更多个壁限定,所述壁被设计成响应于所述致动销从所述降低位置到所述升高位置的移动而有利于所述开关销的插入。
优选地,所述致动销设置成穿过所述保护覆盖物的开口,并从所述保护覆盖物的外表面突伸。在这种情况下,所述至少一个开关装置布置在所述保护覆盖物的外表面上。
优选地,所述致动销插入通过布置在所述保护覆盖物开口处的所述保护覆盖物的套管。
优选地,所述致动销包括第三部分,在该第三部分处布置有O形环元件,O形环元件与所述套管操作性地联接。
优选地,所述致动销包括第四部分,在该第四部分处布置有与所述套管操作性地联接的运行结束元件。所述运行结束元件适于响应于所述阀元件从所述关闭位置到所述打开位置的移动来限制所述致动销的移动。
根据本发明的替代实施例,所述阀元件包括致动部。所述至少一个开关装置的开关销与所述致动部操作性地联接,使得所述开关销从所述压缩位置到所述释放位置的移动响应于所述阀元件从所述关闭位置到所述打开位置的移动。
优选地,当所述阀元件处于所述关闭位置时,所述致动部将所述开关销推压于所述压缩位置。
优选地,当所述致动销处于所述升高位置时,所述致动部与所述开关销分离,以允许所述开关销采取所述释放位置。
在另一方面,本发明还提供一种包括一个或更多个上述技术特征的电力变压器。
附图说明
参考下面给出的描述和附图,本发明的进一步的特征和优点将更加明了,这些描述和附图纯粹是为了解释和非限制性的目的而提供的,其中:
-图1示意性示出了根据本发明的包括压力释放装置的电力变压器的局部剖视图;
-图2至图7示意性地示出了根据本发明实施例的压力释放装置,以及所述压力释放装置的一些部分或部件;
-图8至图10示意性地示出了根据图2至图7所示实施例的构造变型的压力释放装置;
-图11至图12示意性示出了根据本发明另一实施例的压力释放装置。
具体实施方式
参考前述附图,现在将详细描述根据本发明的压力释放装置。在本发明的以下详细描述中,相同的部件或元件通常由相同的附图标记表示,而不管它们是否在不同的实施例中示出。为了清楚和简明地公开本发明,附图不必按比例绘制,并且本发明的某些特征可以以示意形式示出。
在图1中,示意性地示出了用于输电和配电设施(即,在高于1kVAC和1.5kV DC的电压下操作)的电力变压器100。
电力变压器100包括填充有具有冷却性能和电绝缘性能的液体例如矿物油或植物油(为了简洁起见,以下称为“绝缘液体”)的箱101。
电力变压器的一些部件(例如磁芯和相关绕组)容纳在箱101内,并且至少部分浸没在绝缘液体中。
电力变压器100的其他部件,例如电套管102和储油柜103,固定在箱101的外壁上。
一般来说,电力变压器100可以是已知类型的,并且为了简洁起见,这里不再详细描述。
如图1所示,变压器100配备有根据本发明的压力释放装置1。
压力释放装置1操作性地安装在箱101上合适的隔室处,并且其与排放开口104操作性地联接,在紧急情况下,即当箱101内出现过压现象时,容纳在箱中的绝缘液体可以通过排放开口104排出。
压力释放装置1包括支撑凸缘2,该支撑凸缘2在排放开口104处与箱101操作性地联接。
支撑凸缘2包括可与排放开口104联接的贯通端口22。
优选地,贯通端口22沿着纵向轴线15延伸,并且具有可与排放开口104联接的联接端221和相对于联接端221处于远侧位置的自由端222,所述自由端222与所述联接端221相对。因此,贯通端口22可以在联接端221接收绝缘液体,并将所述液体输送到其自由端222,在自由端222,液体可以溢出到外部环境中。
优选地,贯通端口22具有与纵向轴线15同轴的圆形截面。
优选地,支撑凸缘2设置有用于与箱101机械连接的固定套环21。
优选地,支撑凸缘2由中空体(方便地由金属材料制成)形成。
压力释放装置1包括阀元件3,该阀元件3可响应于绝缘液体从箱101中的排出(因此从贯通端口22中(在该贯通端口的自由端222处)排出)而移位。
更具体地,阀元件3可在关闭位置A与打开位置B之间移动。
在关闭位置A,阀元件3在贯通端口22的自由端222处阻塞贯通端口22,并防止灰尘或污物通过排放开口104进入箱101。
在打开位置B,阀元件3与支撑凸缘2间隔开,并且它允许从箱101排出的绝缘液体(并且被输送到贯通端口22的自由端222)溢出到外部环境中。
阀元件3的分离移动(即,从关闭位置A到打开位置B)方便地作为从箱101排出的绝缘液体施加的压力的结果而发生。
阀元件3的相反返回移动(即,从打开位置B到关闭位置A)是由合适的弹性构件10施加的力的结果,这将在下面更好地示出。
优选地,阀元件3沿着纵向轴线15与贯通端口22同轴。
优选地,阀元件3由倒杯形体(方便地由金属材料制成)形成,例如具有与纵向轴线15同轴的圆形形状。
压力释放装置1包括保护覆盖物4,保护覆盖物4与支撑凸缘2固定在一起,并与支撑凸缘2和阀元件3间隔开。
方便地,保护覆盖物4布置在阀元件3的同一侧(相对于支撑凸缘2),即相对于贯通端口22的自由端222处于近侧位置。
保护元件4因此具有面向阀元件3和支撑凸缘2的内表面41和与内表面41相对并面向外部环境的外表面42。
优选地,保护覆盖物4沿着纵向轴线15与贯通端口22和阀元件3同轴。
为了将保护覆盖物4固定到支撑凸缘2并保持这些部件之间的相互间距,压力释放装置1包括优选由金属材料制成的多个连杆11。
方便地,每个连杆11具有分别固定(以已知方式)到支撑凸缘2(优选地固定到固定套环21)和保护覆盖物4的相对端。
根据本发明的一些实施例(图2至图10),保护覆盖物4包括用于致动销5通过的贯穿端口45(方便地与纵向轴线15同轴),这将在下文中更好地示出。
在这种情况下,保护覆盖物4优选包括套管44,套管44穿过开口45插入,并与纵向轴线15同轴地朝向阀元件3延伸,以接纳所述致动销。
压力释放装置1包括第一弹性构件10,该第一弹性构件10被布置成将阀元件3推压于关闭位置A,并且对抗所述阀元件从关闭位置A到打开位置B的分离移动。
因此,第一弹性构件10适于在绝缘液体从箱101溢出期间适当地限制阀元件3的移动,并且一旦所述绝缘液体溢出结束,就使阀元件3返回到关闭位置A。
优选地,第一弹性构件10包括一个或更多个弹簧,弹簧在保护覆盖物4的联接部分43与阀元件3本身之间沿着纵向轴线15与阀元件3和保护覆盖物4同轴布置(在保护覆盖物的内表面41处)。
压力释放装置包括一个或更多个开关装置6,该开关装置6适于发出阀元件3分离移动的信号。实际上,开关装置6适于发出绝缘液体从箱101溢出的信号,并因此发出箱101内过压现象发生的信号。
通常,每个开关装置6适于响应于其操作条件的变化提供输出电信号(例如,警报信号或控制信号)。便利地,每个开关装置6被布置成使得其操作条件的这种改变取决于阀元件3从关闭位置A到打开位置B的分离移动。
根据本发明,每个开关装置6包括开关销61(优选由塑料或金属材料制成),该开关销可在压缩位置E与释放位置F之间可逆地移动。
优选地,每个开关装置6包括与开关销61操作性地联接的接触布置65。接触布置65方便地适于响应开关销在压缩位置E与释放位置F之间的移动(优选平移移动)(根据给定方向)提供输出电信号。
优选地,每个开关装置6包括主壳体63(优选地由塑料材料制成)和第二弹性构件62,所述第二弹性构件与开关销61和主壳体63操作性地联接。
优选地,当开关销61处于压缩位置E时,第二弹性构件62处于压缩状态,并且相对于给定的静止状态存储额外的弹性能量。
优选地,当开关销61处于释放位置F时,第二弹性构件62处于静止状态,在静止状态下,它们存储剩余量的弹性能量(如果它们被预压缩的话)或者被完全释放。
方便地,第二弹性构件62可以包括弹簧,该弹簧的相对端与主壳体62的合适的座以及开关销61联接。
一般来说,开关装置6可以根据现有技术的已知解决方案在工业上实现,并且为了简洁起见,不再详细描述它们。
根据本发明,开关装置6被布置成与压力释放装置1的相应致动部件5、31相互作用,使得它们的开关销61从压缩位置E到释放位置F的移动响应于阀元件3从所述关闭位置A到打开位置B的移动。
换句话说,开关装置6被布置成与压力释放装置1的相应部件相互作用,使得当阀元件3从所述关闭位置A移动到打开位置B时,它们的开关销61从压缩位置E移动到释放位置F。
根据本发明的优选实施例(如图2至图10所示),压力释放装置1包括具有相对的第一端51和第二端52的成形致动销5。
致动销5可以例如相对于保护覆盖物4在降低位置C与升高位置D之间可逆地移动。
优选地,致动销5与阀元件3可操作性地联接。便利地,致动销5和阀元件3相互布置成使得致动销5从降低位置C到升高位置D的升高移动响应于阀元件3从关闭位置A到打开位置B的分离移动。
优选地,当致动销5处于降低位置C时,其第一端51非常靠近阀元件3搁置(图4)。
这样,当阀元件3由于从箱101溢出的绝缘液体施加的压力而从关闭位置A移动到打开位置B时,致动销5必须从降低位置C移动到升高位置D。
如下文将更好地说明的,当致动销5到达升高位置D时,它可以稳定地保持这样的位置(图5)。因此,一旦阀元件3在第一弹性构件10施加在阀元件3上的力的作用下从打开位置B移动到关闭位置A,致动销5的第一端51就可以与阀元件3分离。
致动销5从升高位置D到降低位置C的返回移动通过沿纵向轴线5在与升高移动相反的方向上施加返回力而方便地获得。这种返回可以由使用者手动或合适的致动机构(未示出)施加。
根据优选的构造变型,致动销5被布置成穿过保护覆盖物4的开口45,并从保护覆盖物4的外表面42突伸。
当致动销5处于降低位置C时,致动销5的第二端52位于距保护覆盖物4的外表面42的第一距离处,而当致动销5处于升高位置D时,致动销5的第二端52位于距保护覆盖物4的外表面42的第二距离处,该第二距离长于所述第一距离。
优选地,致动销5穿过保护覆盖物4的套管44插入。
优选地,致动销5沿着纵向轴线15与阀元件3和保护覆盖物4同轴布置。
优选地,致动销5由塑料材料制成,并且其具有如引用的附图所示的圆柱形几何形状。
根据本发明的上述实施例,开关装置6被布置成与致动销5机械地相互作用。
特别地,开关装置6的开关销61与致动销5操作性地联接,使得它们的开关销61从压缩位置E到释放位置F的移动响应于致动销5从降低位置C到升高位置D的移动。
换句话说,开关装置6使它们的开关销61与致动销5操作性地联接,使得当致动销5从降低位置C移动到升高位置D时,它们的开关销61从压缩位置E移动到释放位置F。
这样,它们的开关销61从压缩位置E到释放位置F的移动间接响应于阀元件3从关闭位置A到打开位置B的分离移动。
优选地,当所述致动销5处于降低位置C时,每个开关装置6的开关销61与致动销5的第一部分53操作性地联接。
致动销5的第一部分53适于将开关销61推压在压缩位置E。这样,第一部分53将开关销61稳定地保持在压缩位置E,并且通过对抗由第二弹性构件62施加的力来防止其向释放位置F移动。
优选地,致动销5的第一部分53相对于致动销5的第二端52位于近侧位置。
根据可能的构造变型(图2至图7),致动销5的第一部分53包括用于与一个或更多个开关装置6的开关销6联接的有槽联接表面531。
作为一个示例,联接表面531可以是致动销5的圆柱形表面部分,如引用的附图所示,该圆柱形表面部分绕其外周设有环形凹槽。这样,当开关销61与第一部分53联接时,开关销61可以搁置在这种环形凹槽的外边缘上。
这种解决方案显著有助于将与致动销5联接的开关销6稳定地保持在压缩位置E,即使当致动销5发生相关的不期望的振动时。
根据其他构造变型(图8至图10),致动销5的第一部分53包括用于与一个或更多个开关装置6的开关销6联接的平直联接表面532。
作为示例,联接表面532可以是致动销5的圆柱形表面部分。
优选地,当所述致动销5处于升高位置D时,每个开关装置6的开关销61与致动销5的第二部分54操作性地联接,这适于允许开关销61采取释放位置F。
具体地,致动销5的第二部分54适于在相应的第二弹性构件62施加的力的作用下允许开关销61向释放位置F移动。
优选地,致动销5的第二部分54位于相对于致动销5的第二端52的远侧位置(然而方便地靠近第一部分53)。
优选地,致动销5的第二部分54包括第一座541,当开关销61采取释放位置F时,开关销61至少部分插入第一座541中。
优选地,第一座541由一个或更多个壁542限定,壁542的形状有利于开关销61插入座541本身。
作为示例(图2至图10),第一座541可以由致动销5的第一部分53附近的倒锥形壁542限定。
该解决方案使得开关销61响应于致动销5从降低位置C到升高位置D的移动而更快更容易地移动,这显著提高了开关装置6的信号可靠性,即使当致动销5发生相关的不期望的振动时。
已经证明,开关销6插入致动销5的第一座541允许将致动销稳定地保持在升高位置D,即使阀元件3返回到关闭位置A。
致动销5因此可以操作指示绝缘液体从箱101溢出发生的发出视觉信号的元件。
根据本发明的一些实施例,当致动销5从降低位置C移动到升高位置D时,其可以机械地致动附加的发出视觉信号的元件。
优选地,当致动销5布置成穿过保护覆盖物4的开口45并从保护覆盖物4的外表面42突伸时,开关装置6布置在保护覆盖物4的外表面42上靠近开口45处。作为一个示例(图2至图10),多个开关装置6可以径向布置成使得它们的开关销61方便地面向致动销5。
优选地,当致动销5插入通过保护覆盖物4的套管44时,致动销5包括第三部分55,在第三部分55处布置有O形环元件8,O形环元件8与套管44可操作性地联接。
O形环元件8方便地适于增加致动销5与套管44的摩擦,一旦阀元件3在分离移动之后返回到关闭位置A,这有助于将致动销5保持在升高位置D。
另外,O形环元件8防止外部液体(例如水)向阀元件3泄漏,并且更一般地,防止外部液体泄漏到由保护覆盖物4限定的内部容积中。
优选地,致动销51的第三部分55包括用于容纳O形环元件8的第三座551(例如环形凹槽)。
优选地,当致动销5插入通过保护覆盖物4的套管44时,致动销5包括第四部分56,在第四部分56处布置有与套管44可操作性地联接的运行结束元件9。
运行结束元件9方便地适于响应于阀元件3从关闭位置A到打开位置B的分离移动来限制所述致动销的移动。因此,运行结束元件9为致动销5提供安全阻挡功能。
优选地,致动销51的第四部分54包括用于容纳运行结束元件9的第四座561(例如,环形凹槽),第四座561可以方便地由金属材料的圆形垫圈形成。
根据本发明的替代实施例(如图11至图12所示),阀元件3包括致动部31。
作为一个示例,这种致动部31可以由形成阀元件3的倒杯形体的侧向成形边缘形成。
根据本发明的这些实施例,开关装置6被布置成与阀元件3的致动部31机械地相互作用。
具体地,开关装置6的开关销61与致动部31操作性地联接,使得它们的开关销61从压缩位置E到释放位置F的移动(直接)响应于阀元件3从关闭位置A到打开位置B的分离移动。
换句话说,开关装置6的开关销61与致动部31操作性地联接,使得当阀元件3从关闭位置A移动到打开位置B时,它们的开关销61从压缩位置E移动到释放位置F。
优选地,当阀元件3处于关闭位置A时,致动部31将每个开关装置6的开关销61推压于压缩位置E。
特别地,致动部31将开关销61稳定地保持在压缩位置E,并防止其在相应的第二弹性构件62施加的力的作用下向释放位置F移动。
优选地,当阀元件3处于打开位置B时,致动部31与每个开关装置6的开关销61分离(图12)。因此,在相应的第二弹性构件62施加的力的作用下,每个开关装置6的开关销61可以自由地向释放位置F移动。
优选地,开关装置6布置在支撑凸缘2的专用支撑件25上。
根据本发明,压力释放装置1允许实现预期的目标和目的。
本发明提供了开关装置6的启动机构,该启动机构响应于阀元件3从关闭位置A到打开位置B的分离移动,将每个开关装置的开关销从压缩位置E移动到释放位置F。
这种启动机构即使在涉及压力释放装置的相关振动现象存在的情况下也显示出高水平的可靠性。这允许显著减少电力变压器100的箱101中过压现象的错误信号事件或丢失信号事件。
此外,这种启动机构允许减小致动每个开关装置6的开关销61所需的致动力。此外,这种致动力的强度基本上独立于压力释放装置1中包括的开关装置6的数量。这些优点允许开关装置6以非常短的响应时间发出阀元件3分离移动的信号。
本发明提供的上述解决方案允许简化开关装置6的实际布置。作为一个示例,相关数量的开关装置6可以被适当地布置成实现电力变压器的改进的控制功能或用于冗余目的。
压力释放装置1可以使用已知类型的机械连接构件容易地安装在变压器100的箱101上。
相对于相同类型的传统装置而言,压力释放装置1具有相对简单的结构,其总体制造工业成本是非常有竞争力的成本。