CN111771249B - 用于充液壳式变压器或壳式电抗器的箱体 - Google Patents
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Abstract
公开一种用于充液壳式变压器或壳式电抗器的箱体。它包括具有底板和侧壁(21、22)的下箱体部分(20)以及具有侧壁(11、12)的上箱体部分(10)。所述上箱体部分和所述下箱体部分(10、20)沿着基本水平的周界接合线接合在一起，并限定用于容置绝缘液体以及所述壳式变压器或所述壳式电抗器的有源器件的内部空间。所述箱体还包括加强束带(100)，所述加强束带围绕并接合到所述下箱体部分(20)的侧壁(21、22)和所述上箱体部分(10)的上侧壁(11、12)，并形成密封腔(140)，所述密封腔封闭所述下箱体部分(20)和所述上箱体部分(10)之间的周界接合线。还公开了一种设置有这种箱体的壳式变压器或电抗器，以及用于组装壳式变压器或电抗器的方法。
Description
本申请要求于2018年3月7日提交的EP18382142的权益和优先权。
技术领域
本公开涉及一种用于填充有绝缘液体(例如，油)的壳式变压器或壳式电抗器的箱体。
背景技术
如果发生内部失效，电力变压器或电抗器可能会受到内部电弧能量的影响。然后，环绕变压器或电抗器的有源器件的绝缘流体可能会蒸发并产生膨胀的气泡，从而导致可能损坏变压器或电抗器箱体的过压。
这种电弧故障在壳型变压器或壳型电抗器中更为关键，壳型变压器或壳型电抗器具有机械地装配在变压器/电抗器的有源器件周围的并且比芯型技术的箱体更坚硬的适形箱体。因此，壳式变压器或电抗器的箱体柔性更小并且在受到高拉伸应力时，更不能在不发生损坏的情况下变形。如果发生内部电弧，则由此产生的过压将在箱体中引起可能超过箱体的至少某些区域或部分的极限拉伸强度的机械应力，因此，箱体可能在内部电弧的低能量水平下遭受不可容许的应变和损坏。箱体的破裂可能会导致漏油和起火的风险。
已经开发出一些方案来解决在内部电弧故障的情况下箱体破裂的问题，特别是用于芯型变压器。已知方案包括，例如，卸压装置、设置在不连续位置以加强箱体(用于壳式技术)的不同部分之间的焊接接缝并防止它们损坏的C形夹具、或者箱体的侧壁上的加强肋以及箱体尺寸的修改。
然而，如果发生内部电弧故障，已知的方案可能不足以防止壳类变压器或电抗器的箱体的破裂，因此，期望提供一种更安全并且破裂风险降低的箱体。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于充液壳式变压器或壳式电抗器的箱体。所述箱体包括具有底板和下侧壁的下箱体部分以及具有上侧壁的上箱体部分，所述下箱体部分和所述上箱体部分沿着基本水平的周界接合线接合在一起，并限定用于容置绝缘液体以及所述壳式变压器或所述壳式电抗器的有源器件的内部空间。所述箱体还包括加强束带，所述加强束带围绕并接合到所述下箱体部分的下侧壁和所述上箱体部分的上侧壁，并形成密封腔，所述密封腔封闭所述下箱体部分和所述上箱体部分之间的周界接合线。
在发生由所述变压器或所述电抗器中的内部电弧导致的过压的情况下，所述加强束带为所述箱体的两个部分(上部和下部)之间的接缝提供保护。在已知的箱体中，接缝由于其位置和缺乏柔性因而是一个脆弱且关键的区域，因为接缝通常是简单焊接的接缝，其不允许其在发生内部电弧的情况下在不损坏的情况下变形并适应过压。在这种情况下，应用于焊缝的例如使用一些离散C形夹具的已知措施是不够的。所述加强束带在接缝区域为所述箱体提供了更高的极限拉伸强度，并将最脆弱的点转移到所述箱体的其他能够更容易适应箱体壁上的过压以及随之发生的应力的区域，例如，所述箱体的上部区域。
此外，所述加强束带被配置为形成密封腔，所述密封腔围绕所述箱体的下部分与上部分之间的接缝，这意味着即使初始的焊缝可能由于非常高的过压和应力而在一个或多个点处失效或损坏，绝缘液体(例如，油)也将被限制在所述腔内，并且由于附加的保护而不会从所述箱体漏出来。因此，所述加强束带具有附加的保护环境免受漏油以及与这种漏油相关的火灾风险的优点。
本公开还提供了具有如本文所公开的箱体的充液壳式变压器或壳式电抗器。
本公开中所提出的箱体的实施例适用于单相壳式变压器和电抗器，但是也可以应用于多相壳式系统，例如，三相变压器和电抗器。
根据第二方面，本公开提供了一种用于组装充液壳式变压器或壳式电抗器的方法，所述方法包括：
-准备下箱体部分和上箱体部分，所述下箱体部分和所述上箱体部分被配置为沿着基本水平的周界接合线彼此接合，
-将下加强环部分接合到所述下箱体部分的侧壁，并将上加强环部分接合到所述上箱体部分的侧壁，
-将所述壳式变压器或壳式电抗器的有源器件安装在所述下箱体部分的内部，
-将所述上箱体部分安装在所述下箱体部分上，并沿着所述周界接合线将它们焊接在一起，以及
-将所述下加强束带部分和所述上加强束带部分接合在一起以形成密封腔，所述密封腔封闭所述下箱体部分和所述上箱体部分之间的周界接合线。
附图说明
下面将参考附图通过非限制性示例来描述本装置的特定实施例，在附图中：
图1和图2是根据本公开的一个示例的箱体的上箱体部分和下箱体部分的示意性横截面图；
图3A是局部剖开的示意性立体图，其示出了通过图1和图2的箱体部分构造的箱体的上箱体部分和下箱体部分之间的接缝的区域；
图3B是图3A的细节的沿横截面的放大图；
图4是根据一个实施例的箱体的下部分的局部立体图，示出了局部应用于两个箱体部分之间的接缝的加强束带；以及
图5是示出用于组装充液壳式变压器或壳式电抗器的方法的示例的流程图。
具体实施方式
根据本文所公开的实施例的箱体适用于且旨在容置电力变压器或电抗器的有源器件，并且更特别地为壳型方案。用于壳式技术的箱体通常包括其中布置有绕组封装的下箱体部分，该绕组封装由重叠且串联连接的多个饼形成。然后，变压器芯围绕绕组封装堆叠在箱体的底板上，并且然后，上箱体部分围绕芯而安置在下箱体部分上，并被焊接到下箱体部分。最后，箱体盖被焊接到上箱体部分的顶部，并且箱体中的其余空间填充有绝缘液体，例如油。
因此，下箱体部分和上箱体部分在它们之间限定了用于壳型有源器件(绕组、芯等)和绝缘液体的内部空间。箱体(因此，上箱体部分和下箱体部分)可以是棱柱状的。通常，它可以是矩形棱柱。
在本公开中，表述“上”、“下”、“竖直”、“水平”等是参考变压器和箱体在使用时的预期位置给出的。
在本公开中，表述“变压器”也意在包括自动变压器。
图1以横截面示出了例如棱柱状箱体的上箱体部分10的细节，该上箱体部分10可以包括侧壁11，该侧壁是基本竖直的并且在其下端处终止于水平凸缘12，完全围绕上箱体部分10的周界延伸。凸缘12可以通过如示出的焊缝13焊接到侧壁11的竖直部分，或者可以通过将侧壁11的端部部分弯曲而形成。
上加强环110示出为接合到侧壁11，该上加强环可以是空心的，并且例如可以具有如示出的U形横截面，但是也可以具有为矩形的或具有任何其他形状和尺寸的横截面。上加强环110可以比凸缘12从竖直侧壁11水平地伸出更多。
上加强环110可以围绕整个上箱体部分10而形成连续件，并且可以通过焊接，例如通过形成两个连续的完全围绕的角焊缝111和112，接合到上箱体部分10的侧壁11。
图2类似地以横截面示出了下箱体部分20的细节，该下箱体部分20与图1的上箱体部分10的形状相匹配，使得两个部分可以接合以形成用于容纳例如壳式变压器或壳式电抗器(未示出)的有源器件的箱体。
下箱体部分20可以包括底板、侧壁21，侧壁是基本竖直的并且在其上端处终止于水平凸缘22，完全围绕下箱体部分20的周界延伸。下箱体部分20可以相对于上箱体部分10具有更小的内部水平和竖直尺寸，但是上箱体部分10的凸缘12和下箱体部分20的凸缘22的尺寸可以被配置为相匹配并在它们之间形成上箱体部分10和下箱部分20之间的水平的周界接合线。
下加强环120示出为接合到侧壁21的凸缘22，该下加强环可以是空心的，并且例如可以具有如示出的G形横截面，但是也可以具有为矩形的或具有任何其他形状和尺寸的横截面。下加强环120可以比水平凸缘22从竖直侧壁21水平地伸出更多。
下加强环120可以围绕整个下箱体部分20而形成连续件，并且它可以通过焊接，例如通过形成两个连续的角焊缝121和122，接合到下箱体部分20的凸缘22。
图3A以局部剖开的立体图示出了组装在一起以形成箱体的图1的上箱体部分10和图2的下箱体部分20：水平凸缘12可以重叠在水平凸缘22上，并且两个凸缘可以通过焊缝30焊接在一起，所述焊缝完全围绕基本水平的周界接合线接合并密封箱体的两个部分10和20。
如图3A所示，封闭板或带130可以抵靠上加强环110和下加强环120并接合到两者。例如，它可以被焊接到上加强环110和下加强环120。
上加强环110、下加强环120以及带130的组装形成了加强束带100，该加强束带在上箱体部分10和下箱体部分20的侧壁11和21之间的周界接合线的水平处，围绕上箱体部分和下箱体部分的侧壁；加强束带100接合到、例如被焊接到侧壁11的竖直部分和侧壁21的凸缘22。上加强环110是上加强束带部分的实施例，并且下加强环120是下加强束带部分的实施例，上加强束带部分和下加强束带部分在这种情况下可通过封闭板或带130接合在一起。
图3B是图3A的细节的放大截面图，示出了例如带130如何分别通过两个连续的角焊缝131和132接合到上加强环110和下加强环120。
可以施加带130，其以连续且密封的方式围绕整个箱体。
在图3A和3B中将理解，加强束带100可以围绕焊缝30形成密封腔140，封闭在上箱体部分10和下箱体部分20之间的整个周界接合线。
腔140可以是完全围绕箱体周界的、单个的、基本类似环形的腔，或者例如可以通过竖直板(未示出)划分成多个单独的隔室。
在其他实施例中，加强束带100也可以由与以上所描述的加强元件不同的加强元件形成：例如，其可以包括具有不同形状或沿着箱体的周界具有可变的几何结构和/或配置的加强环。例如，在用于壳式变压器并在下箱体部分的两个相对侧上具有短路梁的箱体中，下加强环在下箱体部分的不同侧上可以具有不同的形状，并且可以接合到下箱体部分的不同部分或以不同的方式接合。在其他示例中，加强环可以由非空心梁(例如工字梁、丁字梁或其他)形成；上加强环和下加强环可以伸出不同的长度，和/或它们可以通过不同于带或封闭板130的封闭元件接合；或具有的形状可以允许上加强环和下加强环形成密封腔并彼此焊接，而无需封闭板或带。
在其他实施例中，接缝中的至少一些，例如带130与加强环110和120之间的接缝之一或两者可以由螺接代替焊接而形成。
图4示出了具有例如参考图1、图2和图3详细描述的加强束带100的上箱体部分10和下箱体部分20的立体图部分。加强束带100的带130已局部剖开，以示出在其后面的密封腔140的内部。
从图3B和图4将理解，加强束带100增强并保护了将上箱体部分10和下箱体部分20接合在一起的焊缝30。
变压器绕组中的短路或类似故障可能会导致生成例如20MJ能量的内部电弧。箱体的上部分和下部分之间的焊缝30是脆弱的点，并且不能承受由此产生的过压，并且往往倾向于损坏：然而，加强束带100为焊缝区域提供了更高的极限拉伸强度，使得焊缝可以承受高得多的过压而不会失效和损坏。
此外，假使焊缝30在箱体的周界的一个或多个点处失效且绝缘油流出，加强的密封腔140将约束这些油，因此防止严重危险，例如环境泄露以及火灾风险。
实际上，加强束带100使得箱体的最脆弱的点从焊缝30转移到箱体壁的其他更容易被配置为吸收能量并在不会产生破裂的情况下变形的区域。
如本文所公开的箱体的实施例可以附加地在上箱体部分10的侧壁11上设置有竖直肋，使得具有肋的侧壁可以被构造成具有足够的柔性以吸收电弧能量并变形，而不会破裂。在强度和柔性之间提供适当妥协的肋的数量、位置和配置将取决于每种特定情况。
上箱体部分10的两个侧壁11之间的边缘和/或下箱体部分20的两个侧壁21之间的边缘可以是倒圆的，以更好地抵抗过压。
充液壳式变压器或壳式电抗器的实施例可以设置有如以上所公开的且如图4所示的、具有加强束带100的箱体，其中，图4中示出了这种壳式变压器或壳式电抗器的下部分。
具有根据本公开的箱体的变压器或电抗器可以通过一方法的实施例来组装，如图5所示，该方法包括：
-在框200中：提供下箱体部分20和上箱体部分10；
-在框210中，将下加强束带部分120接合到下箱体部分20的侧壁21、22，并且将上加强部分110接合到上箱体部分10的侧壁11、12；
-在框220中：将壳型有源器件安装到下箱体部分20的内部；
-在框230中：将上箱体部分10安装在下箱体部分20上，并通过沿着周界接合线利用焊缝30焊接凸缘12和22而将它们接合在一起；以及
-在框240中：例如通过施加和焊接带130，将下加强束带部分120和上加强束带部分110接合在一起以形成封闭周界接合线和焊缝30的密封腔140。
尽管本文仅公开了一些特定实施例和示例，但是本领域技术人员将理解，其他替代实施例和/或所公开的创新形式和显而易见的修改形式以及它们的等同形式的使用是可能的。此外，本公开涵盖所描述的特定实施例的所有可能的组合。本公开的范围不应由特定实施例限制，而应仅通过对所附权利要求的公正的解读来确定。
Claims (13)
1.一种用于充液壳式变压器或壳式电抗器的箱体，所述箱体包括：
-下箱体部分(20)和上箱体部分(10)，所述下箱体部分具有底板和下侧壁(21)，所述上箱体部分具有上侧壁(11)，
-所述下箱体部分(20)和所述上箱体部分(10)沿着基本水平的周界接合线接合在一起，并限定用于容置绝缘液体和所述壳式变压器或所述壳式电抗器的有源器件的内部空间，
-所述箱体包括加强束带(100)，所述加强束带围绕并接合到所述下箱体部分(20)的下侧壁(21)和所述上箱体部分(10)的上侧壁(11)，并形成密封腔(140)，所述密封腔封闭所述下箱体部分(20)和所述上箱体部分(10)之间的周界接合线。
2.根据权利要求1所述的箱体，所述下箱体部分(20)和所述上箱体部分(10)通过焊缝(30)沿着所述周界接合线接合在一起。
3.根据权利要求2所述的箱体，相对于在所述下箱体部分(20)和所述上箱体部分(10)之间不存在加强束带时焊缝(30)将具有的极限拉伸强度，所述加强束带具有更高的极限拉伸强度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的箱体，所述加强束带(100)通过焊接，接合到所述下箱体部分(20)的下侧壁(21)的水平凸缘(22)，并接合到所述上箱体部分(10)的上侧壁(11)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的箱体，所述加强束带(100)包括下加强环(120)和上加强环(110)，所述下加强环围绕并接合到所述下箱体部分(20)的下侧壁(21)的水平凸缘(22)，所述上加强环围绕并接合到所述上箱体部分(10)的上侧壁(11)。
6.根据权利要求5所述的箱体，所述加强束带(100)包括接合到所述下加强环(120)和所述上加强环(110)的带或封闭板(130)。
7.根据权利要求5所述的箱体，所述下加强环(120)通过焊接接合到所述下箱体部分(20)。
8.根据权利要求5所述的箱体，所述上加强环(110)通过焊接接合到所述上箱体部分(10)。
9.根据权利要求6所述的箱体，所述带或封闭板(130)通过焊接接合到所述下加强环(120)和所述上加强环(110)。
10.根据权利要求5所述的箱体，所述下加强环(120)和所述上加强环(110)通过焊接彼此接合。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的箱体，所述上箱体部分(10)和所述下箱体部分(20)是棱柱状的。
12.一种充液壳式变压器或壳式电抗器，其包括如前述权利要求中任一项中所请求保护的箱体。
13.一种用于组装充液壳式变压器或壳式电抗器的方法，所述方法包括：
-提供下箱体部分(20)和上箱体部分(10)，所述下箱体部分和所述上箱体部分被配置为沿着基本水平的周界接合线彼此接合，
-将下加强环部分接合到所述下箱体部分(20)的下侧壁(21)，并将上加强环部分接合到所述上箱体部分(10)的上侧壁(11)，
-将所述壳式变压器或壳式电抗器的有源器件安装在所述下箱体部分(20)的内部，
-将所述上箱体部分(10)安装在所述下箱体部分(20)上，并沿着所述周界接合线将它们焊接在一起，以及
-将所述下加强环部分和所述上加强环部分接合在一起以形成密封腔(140)，所述密封腔封闭所述下箱体部分(20)和所述上箱体部分(10)之间的周界接合线。
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