CN110957114A - 一种防爆型变电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防爆型变电站，包括变压器主体、油路和油罐，变压器主体和油罐充满变压器油并通过油路进行循环。变压器主体包括壳体、铁芯、接线套管、匀温环、进油管和出油管，铁芯置于壳体内并通过连接在壳体内表面上的保持架进行固定，接线套管设置于壳体外表，匀温环为金属件并设置在壳体内通过支架固定，匀温环包围铁芯四周，进油管和出油管均作为油路的一部分，进油管从壳体下端连接内腔空间，出油管从壳体上端连接内腔空间，通过油路和油罐将变压器主体内的变压器油引流出来、增大油量并产生循环，有效的提高变压器内的热容量，可靠地控制铁芯的温升，消除爆炸隐患。

Description

一种防爆型变电站

技术领域

本发明涉及变电站领域，具体是一种防爆型变电站。

背景技术

变电站是电力系统中不可缺少的一部分，变压器是变电站的核心部分，而变压器由于特殊工况下导致的温升过快，散热跟不上而可能导致爆炸发生。

现有技术的变压器基本都是一个整体模块形式，其铁芯放置于壳体内部，并在壳体内充满变压器油，用于绝缘以及换热，铁芯在运行过程中的热量传递给周围的变压器油，然后变压器油传导给壳体，通过壳体外表上的散热筋进行散热，但这种散热方式散热效果有限，而且热容量有限，在特殊工况下，铁芯散发大量热量时，有限的变压器油温度升高较多，发生危险的时间短，如果相应的应急措施没有跟上，那么留给相关人员的处置时间就很短。

现有技术中，变压器油在长期的运行过程中可能发生变质，其析出的悬浮状杂质在变压器内游荡，粘附上铁芯后极易影响铁芯性能甚至造成危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防爆型变电站，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防爆型变电站，包括变压器主体、油路和油罐，变压器主体和油罐充满变压器油并通过油路进行循环。

将变压器油构成流动循环形式，使用一油罐作为变压器油的存储部分，让变压器油的容量大大增加，从而变压器内具有非常大的热容量，变压器油的温升得到有效控制，从而在发生紧急状况时，变压器主体的整体温升不会过高，造成爆炸危险。本发明将控制变压器主体温升作为防爆的主要贡献点。

进一步的，变压器主体包括壳体、铁芯、接线套管、匀温环、进油管和出油管，铁芯置于壳体内并通过连接在壳体内表面上的保持架进行固定，接线套管设置于壳体外表，铁芯通过线缆分别连接位于壳体外表面上的接线套管，接线套管有两个，作为高压与低压的接线端，铁芯以及接线套管作为变压配电的电气部分，使用现有的配线方式，在形状尺寸上进行适应性调整，匀温环为金属件并设置在壳体内通过支架固定，匀温环包围铁芯四周，进油管和出油管均作为油路的一部分，进油管从壳体下端连接内腔空间，出油管从壳体上端连接内腔空间。

变压器油从进油管进入壳体内，从出油管流出，通过油路和油罐形成循环，壳体内的变压器油一来为铁芯提供绝缘环境，二来带走变电热量，原先的变压器内油液是静止的，铁芯的热量通过热传导形式传递至壳体上然后进行表面散热，散热效果有限，本发明通过流动的变压器油进行热量转移，变压器油与铁芯的热量交换方式为对流换热，大大优于静止的表面热传导。

进一步的，匀温环设置于铁芯四周，可以起到均匀温度的作用，当变压器油在铁芯附近流动较慢时，铁芯的局部温升可能较高，由于变压器油是非金属物质，其自身内部的导热系数受材质自身物理性质限制不可能较高，从而可能发生局部变压器油温度较高的情况发生，而加入匀温环后，局部的高温变压器油可以将热量传递出来并通过匀温环快速地传递至铁芯的另一侧，从而在铁芯的周围构造出一个温度相对均匀的变压器油环境。将壳体的直径做小直至贴近铁芯也能实现前述的快速均匀铁芯周围温度的目的，但是壳体直径做小势必导致壳体的容积变小，即变压器油在壳体内的存有量减小，局部的热容量变小，所以，保持较大体积的壳体并在铁芯周围设置匀温环是优选的匀温措施。

进一步的，匀温环为蓬松絮状环体件，匀温环与壳体内壁的连接支架也是金属件。蓬松絮状材料制成的匀温环与周围变压器油的接触面积非常大，有利于提高换热效率，快速地使得铁芯周围的变压器油温度均匀，匀温环进一步的与壳体内壁也通过金属件连接，即匀温环上的热量也能快速传递往壳体上通过壳体表面进行散热。

作为优化，壳体外表设有若干翅片。翅片增强壳体外表的散热能力，作为壳体内变压器油的辅助散热手段。

作为优化，壳体为球形或纺锤形，进油管与壳体的连接处的出流方向沿壳体内壁切向。变压器油从进油管流出进入壳体后，因为壳体是一个绕竖直轴线的回转体，所以，变压器油可以低阻力地进行螺旋上升并在顶部流出壳体，相比于传统的四方形截面的变压器，球形或纺锤形的壳体其内部没有变压器油的流动死角，从而变压器油循环充分，也不存在变压器油中可能析出的杂物在壳体内部的死角上堆积造成隐患。

进一步的，油路包括四个三通接头、四个通断阀、两个过滤件、循环泵和四个管口，四个三通接头分别为第一接头、第二接头、第三接头、第四接头，四个通断阀分别为第一阀、第二阀、第三阀、第四阀、两个过滤件分别为第一滤片和第二滤片，四个管口分别为第一管口、第二管口以及与进油管、出油管相连的端部；

第一接头分别连接出油管、第一阀、第二阀，第二接头分别连接第一阀、第三阀、第一滤片，第三接头分别连接第三阀、第四阀、循环泵的入口端，第四接头分别连接第二阀、第四阀、第二滤片，循环泵的出口端连接进油管，第一滤片的另一侧连接第一管口，第二滤片的另一侧连接第二管口，第一管口、第二管口均连接至油罐。

变压器油在循环过程中经历不断的升温降温过程，温度的变化可能导致变压器油发生性质变化，析出一些悬浮物等杂质，降温导致的析蜡还可能在温度升高时重新回归液态，而由于变质导致的悬浮物析出则较难回归液态，如果这些悬浮物存留在铁芯周围的空间，那么可能会粘附上铁芯，积聚的过多的话可能会引发铁芯性能受损乃至发生危险，所以，变压器油受温度变化影响而导致的悬浮物应当受到控制并被截留，防止其到达铁芯附近，铁芯附近的变压器油是温度升高的过程，悬浮物的析出基本都发生在油罐内。

滤片是为了充分过滤掉油罐内的一些杂质，使得进入壳体内的变压器油是纯净的，如果只是单路的过滤，那么过滤处会堆积杂质，时间长了的话滤网的过流阻力会大大增加且可能有细小杂物穿过滤片进入到壳体内并粘附上铁芯，单路过滤需要较为频繁地去人工处理滤片，而设置交叉形的油路并在各支路上分别设置阀门就可以获得冲洗功能。

油路的过滤、冲洗过程是：

第一阀、第四阀打开，第二阀、第三阀关闭，变压器油的流动路径是：第二管口、第二滤片、第三接头、第四阀、第四接头、循环泵、进油管、出油管、第一接头、第一阀、第二接头、第一滤片、第一管口，此流动路径下，油罐内过来的杂质被截留在第二滤片朝向油罐的一侧，并冲洗掉第一滤片朝向油罐一侧的上周期的杂物；

第一阀、第四阀关闭，第二阀、第三阀打开，变压器油的流动路径是：第一管口、第一滤片、第二接头、第三阀、第四接头、循环泵、进油管、出油管、第一接头、第二阀、第三接头、第二滤片、第二管口，此流动路径下，油罐内过来的杂质被截留在第一滤片朝向油罐的一侧，并冲洗掉第二滤片朝向油罐一侧的上周期的杂物；

以上两种阀门开关状态交替变化，过滤与冲洗连续进行。

作为优化，第一滤片和第二滤片分别通过对夹法兰安装在管路中，对夹法兰带有柔性端部。第一滤片和第二滤片虽然在运行中会不断冲洗，但冲洗效果有限，长时间地使用后，还是会有一些蜡状物质存留在滤片上，所以滤片需要进行更换，滤片通过对夹法兰安装在管路中，对夹法兰带有柔性端部，从而可以直接进行拆装而不影响周围管路。

进一步的，油罐包括罐体和换热管，罐体分别与第一管口、第二管口连接，换热管置于罐体内，换热管内通入冷却剂用于冷却罐体内的变压器油。

换热管进行热量交换，有效控制罐体内变压器油的温度，从而间接控制变压器主体内的温度。

作为优化，换热管内通入的冷却介质为气态冷却剂，位于罐体内的换热管部分按其内部冷却剂流向管径渐增。

冷却介质流经换热管经历升温过程，管径一定的换热管中通入冷却介质，在罐体内对变压器油进行的冷却不均匀，可能引发变质，改为气态冷却介质后并将换热管做成管径渐增的，从而冷却介质经换热而温度升高后可以有一个膨胀过程，膨胀后的冷却介质温度降低，部分抵消掉换热引起的温升，从而使得在整条换热管上，冷却介质的温度相对稳定，为罐体内的变压器油提供均匀的降温。

进一步的，罐体侧面底部设有泄放口。罐体内的变压器油需要定期更换，泄放口用于排空所有的变压器油。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过油路和油罐将变压器主体内的变压器油引流出来、增大油量并产生循环，有效的提高变压器内的热容量，可靠地控制铁芯的温升，消除爆炸隐患；通过在铁芯周围设置匀温环，使得铁芯周围的局部空间热量均匀，防止局部温升过快导致危险；球形或纺锤形的壳体不存在流动死角；循环起来的变压器油被油路进行过滤，使得进入壳体内的变压器油是绝对纯净的，而过滤下来的杂质亦可以被油路的相关设置而冲洗回油罐内，防止杂质积聚而导致循环阻力增大；管径渐变的换热管内通入气态冷却介质，有效控制整段换热管上的温度分布，使得对于罐体内的变压器油是均匀的。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明变压器主体的结构示意图；

图3为本发明变压器主体内变压器油的流动示意图；

图4为本发明壳体为纺锤形的结构示意图；

图5为本发明油路的结构示意图；

图6为本发明油罐的结构示意图。

图中：1-变压器主体、11-壳体、12-铁芯、13-接线套管、14-匀温环、15-翅片、16-进油管、17-出油管、2-油路、211-第一接头、212-第二接头、213-第三接头、214-第四接头、221-第一阀、222-第二阀、223-第三阀、224-第四阀、231-第一滤片、232-第二滤片、24-循环泵、25-第一管口、26-第二管口、3-油罐、31-罐体、32-泄放口、33-换热管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种防爆型变电站，包括变压器主体1、油路2和油罐3，变压器主体1和油罐3充满变压器油并通过油路2进行循环。

将变压器油构成流动循环形式，使用一油罐3作为变压器油的存储部分，让变压器油的容量大大增加，从而变压器内具有非常大的热容量，变压器油的温升得到有效控制，从而在发生紧急状况时，变压器主体1的整体温升不会过高，造成爆炸危险。本发明将控制变压器主体1温升作为防爆的主要贡献点。

如图2所示，变压器主体1包括壳体11、铁芯12、接线套管13、匀温环14、进油管16和出油管17，铁芯12置于壳体11内并通过连接在壳体11内表面上的保持架进行固定，接线套管13设置于壳体11外表，铁芯12通过线缆分别连接位于壳体11外表面上的接线套管13，接线套管13有两个，作为高压与低压的接线端，铁芯12以及接线套管13作为变压配电的电气部分，使用现有的配线方式，在形状尺寸上进行适应性调整，匀温环14为金属件并设置在壳体11内通过支架固定，匀温环14包围铁芯12四周，进油管16和出油管17均作为油路2的一部分，进油管16从壳体11下端连接内腔空间，出油管17从壳体11上端连接内腔空间。

变压器油从进油管16进入壳体11内，从出油管17流出，通过油路2和油罐3形成循环，壳体11内的变压器油一来为铁芯12提供绝缘环境，二来带走变电热量，原先的变压器内油液是静止的，铁芯12的热量通过热传导形式传递至壳体11上然后进行表面散热，本发明通过流动的变压器油进行热量转移，变压器油与铁芯12的热量交换方式为对流换热，大大优于静止的表面热传导。

匀温环14设置于铁芯12四周，可以起到均匀温度的作用，当变压器油在铁芯12附近流动较慢时，铁芯12的局部温升可能较高，由于变压器油是非金属物质，其自身内部的导热系数受材质自身物理性质限制不可能较高，从而可能发生局部变压器油温度较高的情况发生，而加入匀温环14后，局部的高温变压器油可以将热量传递出来并通过匀温环14快速地传递至铁芯12的另一侧，从而在铁芯12的周围构造出一个温度相对均匀的变压器油环境。将壳体11的直径做小直至贴近铁芯12也能实现前述的快速均匀铁芯12周围温度的目的，但是壳体11直径做小势必导致壳体11的容积变小，即变压器油在壳体11内的存有量减小，局部的热容量变小，所以，保持较大体积的壳体11并在铁芯12周围设置匀温环14是优选的匀温措施。

匀温环14为蓬松絮状环体件，匀温环14与壳体11内壁的连接支架也是金属件。蓬松絮状材料制成的匀温环14与周围变压器油的接触面积非常大，有利于提高换热效率，快速地使得铁芯12周围的变压器油温度均匀，匀温环14进一步的与壳体11内壁也通过金属件连接，即匀温环14上的热量也能快速传递往壳体11上通过壳体11表面进行散热。

如图2所示，壳体11外表设有若干翅片15。翅片15增强壳体11外表的散热能力，作为壳体11内变压器油的辅助散热手段。

如图3、4所示，壳体11为球形或纺锤形，进油管16与壳体11的连接处的出流方向沿壳体11内壁切向。变压器油从进油管16流出进入壳体11后，因为壳体11是一个绕竖直轴线的回转体，所以，变压器油可以低阻力地进行螺旋上升并在顶部流出壳体11，相比于传统的四方形截面的变压器，球形或纺锤形的壳体11其内部没有变压器油的流动死角，从而变压器油循环充分，也不存在变压器油中可能析出的杂物在壳体11内部的死角上堆积造成隐患。

如图5所示，油路2包括四个三通接头、四个通断阀、两个过滤件、循环泵24和四个管口，四个三通接头分别为第一接头211、第二接头212、第三接头213、第四接头214，四个通断阀分别为第一阀221、第二阀222、第三阀223、第四阀224、两个过滤件分别为第一滤片231和第二滤片232，四个管口分别为第一管口25、第二管口26以及与进油管16、出油管17相连的端部；

第一接头211分别连接出油管17、第一阀221、第二阀222，第二接头212分别连接第一阀221、第三阀223、第一滤片231，第三接头213分别连接第三阀223、第四阀224、循环泵24的入口端，第四接头214分别连接第二阀222、第四阀224、第二滤片232，循环泵24的出口端连接进油管16，第一滤片231的另一侧连接第一管口25，第二滤片232的另一侧连接第二管口26，第一管口25、第二管口26均连接至油罐3。

变压器油在循环过程中经历不断的升温降温过程，温度的变化可能导致变压器油发生性质变化，析出一些悬浮物等杂质，降温导致的析蜡还可能在温度升高时重新回归液态，而由于变质导致的悬浮物析出则较难回归液态，如果这些悬浮物存留在铁芯12周围的空间，那么可能会粘附上铁芯12，积聚的过多的话可能会引发铁芯12性能受损乃至发生危险，所以，变压器油受温度变化影响而导致的悬浮物应当受到控制并被截留，防止其到达铁芯12附近，铁芯12附近的变压器油是温度升高的过程，悬浮物的析出基本都发生在油罐3内。

滤片是为了充分过滤掉油罐3内的一些杂质，使得进入壳体11内的变压器油是纯净的，如果只是单路的过滤，那么过滤处会堆积杂质，时间长了的话滤网的过流阻力会大大增加且可能有细小杂物穿过滤片进入到壳体11内并粘附上铁芯，单路过滤需要较为频繁地去人工处理滤片，而设置交叉形的油路并在各支路上分别设置阀门就可以获得冲洗功能。

油路2的过滤、冲洗过程是：

第一阀221、第四阀224打开，第二阀222、第三阀223关闭，变压器油的流动路径是：第二管口26、第二滤片232、第三接头213、第四阀224、第四接头214、循环泵24、进油管16、出油管17、第一接头211、第一阀221、第二接头212、第一滤片231、第一管口25，此流动路径下，油罐3内过来的杂质被截留在第二滤片232朝向油罐3的一侧，并冲洗掉第一滤片231朝向油罐3一侧的上周期的杂物；

第一阀221、第四阀224关闭，第二阀222、第三阀223打开，变压器油的流动路径是：第一管口25、第一滤片231、第二接头212、第三阀223、第四接头214、循环泵24、进油管16、出油管17、第一接头211、第二阀222、第三接头213、第二滤片232、第二管口26，此流动路径下，油罐3内过来的杂质被截留在第一滤片231朝向油罐3的一侧，并冲洗掉第二滤片232朝向油罐3一侧的上周期的杂物；

以上两种阀门开关状态交替变化，过滤与冲洗连续进行。

第一滤片231和第二滤片232分别通过对夹法兰安装在管路中，对夹法兰带有柔性端部。第一滤片231和第二滤片232虽然在运行中会不断冲洗，但冲洗效果有限，长时间地使用后，还是会有一些蜡状物质存留在滤片上，所以滤片需要进行更换，滤片通过对夹法兰安装在管路中，对夹法兰带有柔性端部，从而可以直接进行拆装而不影响周围管路。

如图6所示，油罐3包括罐体31和换热管33，罐体31分别与第一管口25、第二管口26连接，换热管33置于罐体31内，换热管33内通入冷却剂用于冷却罐体31内的变压器油。

换热管33进行热量交换，有效控制罐体31内变压器油的温度，从而间接控制变压器主体1内的温度。

换热管33内通入的冷却介质为气态冷却剂，位于罐体31内的换热管33部分按其内部冷却剂流向管径渐增。

冷却介质流经换热管33经历升温过程，管径一定的换热管33中通入冷却介质，在罐体31内对变压器油进行的冷却不均匀，可能引发变质，改为气态冷却介质后并将换热管33做成管径渐增的，从而冷却介质经换热而温度升高后可以有一个膨胀过程，膨胀后的冷却介质温度降低，部分抵消掉换热引起的温升，从而使得在整条换热管33上，冷却介质的温度相对稳定，为罐体31内的变压器油提供均匀的降温。

罐体31侧面底部设有泄放口32。罐体31内的变压器油需要定期更换，泄放口32用于排空所有的变压器油。

本发明的主要运行过程是：油罐3和变压器主体1内的变压器油通过循环泵24进行循环，大部分热量被罐体31内的换热管33带走，壳体11内流动的变压器油充分带走铁芯12上的热量，有效控制变压器主体1的温升，防止发生爆炸。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种防爆型变电站，包括变压器主体（1），其特征在于：所述变电站还包括油路（2）和油罐（3），所述变压器主体（1）和油罐（3）充满变压器油并通过油路（2）进行循环。

2.根据权利要求1所述的一种防爆型变电站，其特征在于：所述变压器主体（1）包括壳体（11）、铁芯（12）、接线套管（13）、匀温环（14）、进油管（16）和出油管（17），所述铁芯（12）置于壳体（11）内并通过连接在壳体（11）内表面上的保持架进行固定，所述接线套管（13）设置于壳体（11）外表，所述匀温环（14）为金属件并设置在壳体（11）内通过支架固定，匀温环（14）包围铁芯（12）四周，所述进油管（16）和出油管（17）均作为油路（2）的一部分，进油管（16）从壳体（11）下端连接内腔空间，出油管（17）从壳体（11）上端连接内腔空间。

3.根据权利要求2所述的一种防爆型变电站，其特征在于：所述匀温环（14）为蓬松絮状环体件，匀温环（14）与壳体（11）内壁的连接支架也是金属件。

4.根据权利要求2所述的一种防爆型变电站，其特征在于：所述壳体（11）外表设有若干翅片（15）。

5.根据权利要求2所述的一种防爆型变电站，其特征在于：所述壳体（11）为球形或纺锤形，所述进油管（16）与壳体（11）的连接处的出流方向沿壳体（11）内壁切向。

6.根据权利要求2所述的一种防爆型变电站，其特征在于：所述油路（2）包括四个三通接头、四个通断阀、两个过滤件、循环泵（24）和四个管口，四个三通接头分别为第一接头（211）、第二接头（212）、第三接头（213）、第四接头（214），四个通断阀分别为第一阀（221）、第二阀（222）、第三阀（223）、第四阀（224）、两个过滤件分别为第一滤片（231）和第二滤片（232），四个管口分别为第一管口（25）、第二管口（26）以及与进油管（16）、出油管（17）相连的端部；

所述第一接头（211）分别连接出油管（17）、第一阀（221）、第二阀（222），所述第二接头（212）分别连接第一阀（221）、第三阀（223）、第一滤片（231），所述第三接头（213）分别连接第三阀（223）、第四阀（224）、循环泵（24）的入口端，所述第四接头（214）分别连接第二阀（222）、第四阀（224）、第二滤片（232），所述循环泵（24）的出口端连接进油管（16），所述第一滤片（231）的另一侧连接第一管口（25），所述第二滤片（232）的另一侧连接第二管口（26），所述第一管口（25）、第二管口（26）均连接至油罐（3）。

7.根据权利要求6所述的一种防爆型变电站，其特征在于：所述第一滤片（231）和第二滤片（232）分别通过对夹法兰安装在管路中，对夹法兰带有柔性端部。

8.根据权利要求2所述的一种防爆型变电站，其特征在于：所述油罐（3）包括罐体（31）和换热管（33），所述罐体（31）分别与第一管口（25）、第二管口（26）连接，所述换热管（33）置于罐体（31）内，换热管（33）内通入冷却剂用于冷却罐体（31）内的变压器油。

9.根据权利要求8所述的一种防爆型变电站，其特征在于：所述换热管（33）内通入的冷却介质为气态冷却剂，位于罐体（31）内的换热管（33）部分按其内部冷却剂流向管径渐增。

10.根据权利要求8所述的一种防爆型变电站，其特征在于：所述罐体（31）侧面底部设有泄放口（32）。

Images