CN110945610A

CN110945610A - 用于维护变压器的方法以及变压器装置

Info

Publication number: CN110945610A
Application number: CN201880053330.3A
Authority: CN
Inventors: L.延森
Original assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2020-03-31
Also published as: US20200258669A1; WO2019034513A1; EP3649658B1; ES2875787T3; EP3649658A1; DK3649658T3

Abstract

一种用于维护变压器、尤其是风力涡轮机的变压器的方法，其中，使用提升装置（7）来从壳体（3）提升封闭变压器（2）的壳体（3）的盖（4），以暴露变压器（2）的连接到盖（4）的至少一个电气部件（5、6），以用于更换或维护电气部件（5、6），其中，提升装置（7）包括相对于壳体（3）固定的至少一个固定部件（8、19）和联接到盖（4）的至少一个可动部件（14、16、17），其中，可动部件（14、16、17）通过至少一个致动器（10）可相对于固定部件（8、19）移动，以提升盖（4）。

Description

用于维护变压器的方法以及变压器装置

技术领域

本发明涉及一种用于维护变压器、尤其是风力涡轮机的变压器的方法。本发明还涉及一种变压器装置。

背景技术

风力涡轮机，例如离岸风力涡轮机，使用高性能变压器进行功率调节。这些高性能变压器通常放置在壳体内，所述壳体例如可以用于油冷却变压器。变压器的绕组通过所谓的衬套杆连接到壳体的外部。这些杆是由例如铜的金属制成的杆，并且这些杆连接到在杆的内侧上的相应绕组并且穿过壳体。如果使用导电壳体，则可以使用布置在衬套杆和壳体之间的衬套或隔离件。

例如当风力涡轮机被雷电击中时，变压器的高压侧和/或低压侧上的衬套杆可能被损坏。当变压器用于离岸风力涡轮机中时，这尤其是有问题的，因为通常需要将整个变压器或容纳变压器的容器运输到海岸以进行修复。现场修复通常是不可能的，因为将变压器的壳体拆卸以到达衬套杆将是必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于维护变压器的改进方法，该方法优选地允许在不拆卸变压器的情况下现场更换或维护变压器的至少一些部件。

该问题通过一种用于维护变压器、尤其是风力涡轮机的变压器的方法来解决，其中，使用提升装置以将封闭变压器的壳体的盖从壳体提升，以露出变压器的连接到盖的至少一个电气部件，用于更换或维护电气部件，其中，提升装置包括相对于壳体固定的至少一个固定部件以及联接到盖的至少一个可动部件，其中，可动部件通过至少一个致动器可相对于固定部件移动，以提升盖。

所提出的方法允许在不拆卸壳体的情况下接近变压器的部件。可以在现场实现对相关部件的直接接近，并且因此可以在不从其正常使用位置拆卸变压器的情况下实现变更或维护电气部件。因此，可以减少变压器的停机时间，且因此可以减少风力涡轮机的停机时间，以及减少为更换或维护部件而产生的工作量。

当可动部件移动时，盖优选地可以相对于壳体线性地移动。在这种情况下，附接到盖的部件保持它们与壳体的侧壁的距离。可动部件优选地相对于固定部件线性地移动。这可以通过使用线性致动器或通过使用传动装置以将例如致动器的圆周运动转换为线性运动来直接实现。致动器可以是将电气控制信号转换成运动的电气致动器。替代地或附加地，液压或机械致动器可以用于引起可动部件相对于固定部件的运动。

除了待维护或更换的电气部件（例如衬套杆）之外，附加部件（例如绕组中的至少一个或变压器芯）可以附接到盖以确保当盖从壳体提升时的机械稳定性。当应当更换的衬套杆由于例如雷电对衬套杆造成的损坏而被削弱时，这是尤其有利的。

电连接到变压器的相应绕组并穿过盖的导电连接元件（例如，衬套杆）可以被替换为电气部件。连接元件尤其可以经由隔离元件（例如衬套）联接到盖。

提升装置可以包括至少一个伸缩杆，其中，通过经由致动器伸展伸缩杆来提升盖。优选地，多个（例如四个）伸缩杆和相应的致动器围绕壳体布置，以从壳体的若干侧提升盖。伸缩杆优选地包括相对于壳体固定的固定杆以及直接或间接地连接到盖的可动杆。当可动杆相对于固定杆移动时，盖被向上推。

所述至少一个可动部件可以是在至少两个分开的位置处联接到所述盖的提升框架、包括所述提升框架或形成所述提升框架。这种提升框架也可以被称为提升轭。提升框架可以具有矩形形状，并且例如由四个正交的杆形成。

提升装置可以包括所述伸缩杆中的至少两个或三个，其中，提升框架连接到所有伸缩杆，尤其是连接到伸缩杆的可动杆。到伸缩杆的连接尤其可以在提升框架的角部处或靠近提升框架的所述角部处。固定杆可以围绕壳体布置并且附接到壳体或公共承载结构。伸缩杆可以被布置成使得它们在盖被提离壳体的方向上延伸。当壳体用于容纳例如油的冷却剂时，使用放置在被向上提升的壳体的顶部上的盖是有利的。在这种情况下，不需要从壳体移除冷却剂以维护或更换电气部件。

盖可以被提升，直到盖和壳体之间的距离为至少200 mm，优选地为至少300 mm。在这种情况下，高度通常足以到达相关的电气部件并且能够维护和/或更换它们。

在提升盖之后，可以通过锁定装置将盖锁定到位。附加地或替代地，在更换或维护电气部件之前，至少一个阻挡元件（优选地两个或三个阻挡元件）可以放置在盖和壳体之间。这两种方法都允许将盖固定在升高位置中，即使在使用相对简单的提升机构时也是如此。需要避免盖的意外掉落，因为维护人员可能正在盖下方工作。同时，所讨论的用于固定盖的方法可以非常简单并且成本有效地实施，并且避免了需要例如在提升装置内的冗余层来固定盖。在更换或维护电气部件之前，盖和壳体之间的间隙可以至少部分地由覆盖件或防水布覆盖。这种覆盖件或防水布可以安装在盖和壳体（例如可以是油管）之间。这可以有助于避免灰尘或物体掉落到变压器内部。这允许在盖周围和下面安全地工作，而没有污染冷却剂例如变压器油的风险。

本发明还涉及一种变压器装置，尤其是用于风力涡轮机的变压器装置，变压器装置包括变压器，该变压器包括壳体、封闭壳体的盖、以及连接到盖的至少一个电气部件，其中该装置还包括提升装置，以相对于壳体提升盖以暴露电气部件，用于更换或维护电气部件，其中该提升装置包括相对于所述壳体固定的至少一个固定部件以及联接到所述盖的至少一个可动部件，其中所述可动部件通过至少一个致动器可相对于所述固定部件移动以提升所述盖。变压器装置、尤其是提升装置可以包括能够控制致动器的控制单元。优选地，控制单元控制多个致动器以允许致动器的协调操作。例如，多个伸缩杆可以一致地伸展以确保盖的均匀提升。电气部件可以是衬套杆、衬套、变压器的芯或绕组。

变压器可以包括具有至少两个绕组和至少一个连接元件的变压器芯，该连接元件导电地连接到相应的绕组并且延伸穿过盖。连接元件可以是要更换和/或维护的暴露部件。连接元件可以经由隔离元件例如衬套联接到盖。

所述至少一个可动部件可以是在至少两个分开的位置处联接到所述盖的提升框架、包括所述提升框架或形成所述提升框架。提升装置可以包括至少一个伸缩杆，其中，通过经由致动器伸展伸缩杆来提升盖。优选地，提升装置包括所述伸缩杆中的至少两个或三个，其中，提升框架连接到伸缩杆的相应的可动部件。伸缩杆优选地沿壳体的周界分布，尤其是在壳体的角部处分布。伸缩杆的固定部件可以附接到壳体，或者固定部件和壳体两者可以连接到公共承载结构。承载结构可以是例如其中布置有变压器的容器或风力涡轮机的任何其它部件，例如风力涡轮机的平台。

关于本发明方法所讨论的特征可以转移到本发明的变压器装置，并且关于本发明的变压器装置的所有讨论的优点可以转移到本发明的方法。

附图说明

从结合附图的下述详细描述将更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征和其他优点，附图示意性地示出：

图1是根据本发明的变压器装置的实施例，

图2示出了在用于维护根据本发明的变压器的方法的实施例中在盖被提升之后的图1中所示的变压器装置，以及

图3是图1和图2所示的装置的俯视图。

具体实施方式

图1示出了可以在离岸风力涡轮机中使用的变压器装置1。变压器装置1包括变压器2，其包括壳体3、封闭壳体3的盖4、以及连接到盖4的至少一个电气部件5、6。在图1中所示的示例中，电气部件5、6是通过穿过盖4将相应的绕组12连接到外部世界的高压和低压衬套杆。杆可以通过例如衬套的隔离元件13附接到盖4。

绕组12仅示意性地示出，因为芯11和绕组12的详细构造对于所讨论的示例具有有限的相关性，并且芯11和绕组12的多种可能构造在现有技术中是公知的。在该示例中，仅示出了两个高压衬套杆（即部件5）和两个低压衬套杆（即部件6）。例如，三个低压衬套杆和四个高压衬套杆可以用于接触变压器2。此外，未示出变压器的附加部件，例如用于评估壳体3的内部的真空阀。壳体3可以例如由油或另一种冷却剂填充以冷却芯11和绕组12。

例如，由于长期使用或当雷电击中风力涡轮机时，电气部件5、6可能被损坏。更换这些电气部件5、6是有问题的，因为它需要接近壳体3的内部。可以首先从壳体3移除冷却剂，然后拆卸壳体，并且然后接近电气部件5、6。这通常需要将变压器从其操作位置移除，并且可能仅可以在岸上才能进行。

为了允许更容易地接近电气部件5、6，变压器装置1包括提升装置7，以相对于壳体3提升盖4，以暴露电气部件5、6，用于更换或维护电气部件。提升装置7包括相对于壳体3固定的固定部件8、19和与盖4的运动相关联的可动部件14、16、17。可动部件14、16、17通过致动器10可相对于固定部件8、19移动。变压器2和提升装置7都固定到公共承载结构18，例如容纳变压器2的容器。

实际的提升由四个伸缩杆9执行，其中每个伸缩杆9包括固定部件8中的一个和可动部件14中的一个。伸缩杆9的固定部件8和可动部件14的相对位置可以通过相应的致动器10来调节。致动器10可以是电气致动器，例如电动机，其可以由控制单元20控制。致动器10和控制单元20之间的布线未示出。致动器可以例如旋转嵌齿，并且可动部件14可以配备有竖直的齿轮齿条，并且因此可以通过旋转嵌齿而竖直地移位。

当通过驱动致动器10使可动部件14竖直向上移动时，包括作为正交杆的可动部件16、17的提升框架15也被提升。由于盖4在至少两个位置21处例如通过钩联接到提升框架15，所以盖4将与提升框架15一起被提升。

图2示出了在通过驱动致动器10使伸缩杆9伸展之后与图1相同的装置。如箭头24所示，盖4被提升到壳体3上方一定距离，例如至少300mm。因此，电气部件5、6可容易地被接近，并且可以由维护人员更换或维护。为了避免灰尘或设备落入壳体3中，并因此落入例如变压器2的冷却剂中，可以在壳体3和盖4之间安装覆盖件23或防水布。

虽然提升装置7已经提供了一定的冗余以通过使用分开的致动器提升盖4来确保盖4不会意外地落回到壳体3上，但是可以增加附加的冗余，例如通过在盖4被提升到期望位置之后在壳体3和盖4之间增加至少一个阻挡元件22来实现。

在维护和/或更换需要维护或更换的电气部件5、6之后，可以移除盖23和阻挡元件22，并且通过从控制单元20向致动器10提供控制信号以使伸缩杆9收缩，可以将盖4降低回到壳体3上。

为了更清楚地示出变压器装置的结构，图3示出了变压器装置1的俯视图。固定部件19是围绕变压器2的壳体3的框架，在壳体3的四个角部处布置有伸缩杆9。伸缩杆9的可动部件14以及因此伸缩杆9的上端附接到可动部分16，并且可动部分16联接到可动部件17以形成提升框架15。提升框架15在至少两个位置处联接到盖4，以允许盖4的均匀提升。

尽管已经参照优选实施例详细描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制，本领域技术人员在不脱离本发明的范围的情况下从所公开的示例能够得到其它变型。

Claims

1.一种用于维护变压器、尤其是风力涡轮机的变压器的方法，其中，使用提升装置（7）来从变压器（2）的壳体（3）提升封闭所述壳体（3）的盖（4），以暴露所述变压器（2）的连接到所述盖（4）的至少一个电气部件（5、6），以用于更换或维护所述电气部件（5、6），其中，所述提升装置（7）包括相对于所述壳体（3）固定的至少一个固定部件（8、19）以及联接到所述盖（4）的至少一个可动部件（14、16、17），其中，所述可动部件（14、16、17）通过至少一个致动器（10）能够相对于所述固定部件（8、19）移动，以提升所述盖（4）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电连接到所述变压器的相应绕组并且穿过所述盖（4）的导电连接元件被替换成所述电气部件（5、6）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述提升装置（7）包括至少一个伸缩杆（9），其中，通过经由所述致动器（10）伸展所述伸缩杆（9）来提升所述盖（4）。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个可动部件（14、16、17）是提升框架（15）、包括提升框架（15）或形成提升框架（15），所述提升框架在至少两个分开的位置（21）处联接到所述盖（4）。

5.根据权利要求3和4所述的方法，其特征在于，所述提升装置（7）包括所述伸缩杆（9）中的至少两个或三个，其中，所述提升框架（15）连接到所有所述伸缩杆（9）。

6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述盖（4）提升直到所述盖（4）与所述壳体（3）之间的距离为至少200 mm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在提升所述盖（4）之后，通过锁定装置将所述盖（4）锁定到位；和/或在更换或维护所述电气部件（5、6）之前，至少一个阻挡元件（22）被放置在所述盖（4）和所述壳体（3）之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在更换或维护所述电气部件（5、6）之前，所述盖（4）与所述壳体（3）之间的间隙至少部分地由覆盖件（23）或防水布覆盖。

9.一种变压器装置，尤其是用于风力涡轮机的变压器装置，其包括变压器（2），所述变压器包括壳体（3）、封闭所述壳体（3）的盖（4）、和连接到所述盖（4）的至少一个电气部件（5、6），其特征在于，所述装置包括提升装置（7），以相对于所述壳体（3）提升所述盖（4）以暴露所述电气部件（5、6），以用于更换或维护所述电气部件（5、6），其中，所述提升装置（7）包括相对于所述壳体（3）固定的至少一个固定部件（8、19）以及联接到所述盖（4）的至少一个可动部件（14、16、17），其中，所述可动部件（14、16、17）通过至少一个致动器（10）能够相对于所述固定部件（8、19）移动，以提升所述盖（4）。

10.根据权利要求9所述的变压器装置，其特征在于，所述变压器（2）包括具有至少两个绕组（12）和至少一个连接元件的变压器芯（11），所述至少一个连接元件导电地连接到相应的绕组（12）并且延伸穿过所述盖（4）。

11.根据权利要求9或10所述的变压器装置，其特征在于，所述至少一个可动部件（14、16、17）是提升框架（15）、包括提升框架（15）或者形成提升框架（15），所述提升框架（15）在至少两个分开的位置（21）处联接到所述盖（4）。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的变压器装置，其特征在于，所述提升装置（7）包括至少一个伸缩杆（9），其中，通过经由所述致动器（10）使所述伸缩杆（9）伸展来提升所述盖（4）。

13.根据权利要求11和12所述的变压器装置，其特征在于，所述提升装置（7）包括所述伸缩杆（9）中的至少两个或三个，其中，所述提升框架（15）连接到所述伸缩杆（9）的相应的可动部件（14）。

14.根据权利要求12或13所述的变压器装置，其特征在于，所述伸缩杆（9）沿着所述壳体（3）的周界分布，尤其是在所述壳体的角部处分布。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的变压器装置，其特征在于，所述伸缩杆（9）的固定部件（8）附接到所述壳体（3），或者所述固定部件（8）和所述壳体（3）连接到公共承载结构（18）。