CN115803831B - 静电感应装置 - Google Patents
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Abstract
本公开内容涉及一种静电感应装置(1)，其包括：静电感应器件(2)，其布置在静电感应器件箱(3)中；附件箱，其包括被配置为在其中接收附件(15)的至少一个开口(26)；静电感应器件箱(3)和附件箱(5)用于填充有介电流体并且经由流体连接件(7)连接，流体连接件(7)的横截面的上部部分(71)位于第一高度(H)处，该装置包括连接到器件箱(3)的热交换器(12)，器件箱(3)包括出口(13)和入口(14)，该出口被布置成将介电流体(4)引导到热交换器(12)，该入口被布置成使介电流体(4)从热交换器(12)返回到静电感应器件箱(3)，该入口(14)被定位在与第一高度(H)相同的高度处或竖向上在第一高度(H)上方。
Description
技术领域
本发明涉及一种静电感应装置、一种包括静电感应装置的应用以及一种用以限制或防止静电感应装置中的附件过热的方法。
背景技术
静电感应器件，诸如变压器和并联电抗器，常常布置在填充有介电流体的箱内。介电流体用作绝缘介质，并且介电流体也用作冷却介质。介电流体可以是矿物油或酯。静电感应装置(诸如变压器)可以包括附件(诸如套管)。静电感应器件(诸如变压器)生成热量。变压器中热量的生成可能是由于各种损耗，诸如磁滞、涡流、铁和铜损耗。如果变压器箱中的热量迅速增加，可能使变压器的绝缘材料和/或套管的绝缘材料退化。变压器的绝缘材料和/或套管的绝缘材料的此退化可以降低变压器装置的使用寿命，变压器的效率可以降低，并且还存在变压器装置故障的风险。
JP2013219220公开了一种变压器装置，其中套管布置在套管存储部分中，其中例如密封的空间室形成在变压器箱容器和该套管存储部分之间，并且箱容器的材料被制成具有比套管容纳部分的材料更小的导热率，使得热量不能够被容易地传递到该套管存储部分。
发明内容
期望的是设计包括可以对高温敏感的附件的静电感应装置。此外，期望的是设计具有较低重量和体积的静电感应装置。
本发明的一个目的是减轻上文所讨论的问题中的至少一些，并且提供迄今已知的技术没有提供的优点和方面。
本发明的一个目的是提供一种改进的静电感应装置，例如如下静电感应装置：其中不具有高温资质的附件可以用在被配置用于高温操作或用于延长附件的使用寿命的静电感应器件中。
此外，本发明的一个目的是提供具有低重量和体积的静电感应装置。
还有一个目的是限制或防止静电感应装置中的附件过热。
所述目的通过权利要求1的主题来实现。
因此，公开了一种静电感应装置，其包括：
静电感应器件箱，所述静电感应器件箱包括顶部部分或顶板、底部部分以及在所述顶部部分和所述底部部分之间延伸的至少一个壁，所述静电感应器件箱用于填充有介电流体；
附件箱，所述附件箱包括顶部部分或顶板、底部部分以及在所述顶部部分和所述底部部分之间延伸的至少一个壁，所述附件箱用于填充有介电流体，所述附件箱还包括被配置为在其中接收附件的至少一个开口；
静电感应器件，所述静电感应器件布置在所述静电感应器件箱中，
其中所述静电感应器件箱和所述附件箱经由流体连接件连接，其中如相对于所述静电感应装置的竖向方向所见的，所述流体连接件的横截面的上部部分位于第一高度处，其中所述装置包括连接到所述静电感应器件箱的热交换器，所述静电感应器件箱包括出口和入口，所述出口被布置成将所述介电流体引导到所述热交换器，所述入口被布置成使所述介电流体从所述热交换器返回到所述静电感应器件箱，其中如相对于所述竖向方向所见的，所述入口被定位在与所述第一高度相同的高度处或竖向上在所述第一高度上方。
通过提供如本文所公开的静电感应装置，即使在静电感应箱中达到更高的温度也可以使用经受较低温度的附件，因此可以使用对温度更敏感的附件。另外，附件将不太可能故障，并且它将减少附件故障的影响。将支持静电感应装置的可靠性。此外，还可以获得具有较低重量和体积的静电感应装置。
根据一个示例实施方案，所述静电感应装置包括布置在所述附件箱的所述至少一个开口中的附件。
所述静电感应器件可以是变压器或并联电抗器。
根据一个示例实施方案，所述静电感应装置包括介电流体。
所述介电流体可以是酯、异链烷烃液体或油，诸如矿物油。
本发明还提供了一种用以限制或防止静电感应装置中的附件过热的方法，其中所述方法包括以下步骤：
提供静电感应器件箱，所述静电感应器件箱包括顶部部分、底部部分以及在所述顶部部分和所述底部部分之间延伸的至少一个壁，所述静电感应器件箱用于填充有介电流体；
提供附件箱，所述附件箱包括顶部部分、底部部分以及在所述顶部部分和所述底部部分之间延伸的至少一个壁，所述附件箱用于填充有介电流体；
在所述附件箱中设置至少一个开口，其中所述开口被配置为在其中接收附件；
提供静电感应器件，所述静电感应器件布置在所述静电感应器件箱中；
在所述静电感应器件箱和所述附件箱之间设置流体连接件，并且如相对于所述静电感应装置的竖向方向所见的，所述流体连接件的横截面的上部部分位于第一高度处；
将热交换器连接到所述静电感应器件箱；
将所述静电感应器件箱设置有出口和入口，所述出口被布置成将所述介电流体引导到所述热交换器，所述入口被布置成使所述介电流体从所述热交换器返回到所述静电感应器件箱；以及
将所述入口定位在与所述第一高度相同的高度处或竖向上在所述第一高度上方，如相对于所述竖向方向所见的。
根据一个示例实施方案，所述方法包括将附件布置在所述附件箱的所述至少一个开口中。
所述静电感应器件可以具有绝缘材料，并且所述至少一个开口布置在限定所述绝缘材料的最高水平的第二高度上方的水平上。由此，可以更容易的方式更换附件，并且所述绝缘材料将不被暴露于空气。这将进一步支持所述静电感应装置的可靠性。
根据一个示例实施方案，所述静电感应装置可以包括一个附件，所述附件布置在位于限定所述绝缘材料的最高水平的第二高度上方的水平上的所述至少一个开口中。
此外，所述至少一个开口可以布置在所述附件箱的顶部部分中。
根据一个示例实施方案，所述静电感应装置可以包括布置在所述附件箱的顶部部分中的所述至少一个开口中的附件。
可选地，所述附件箱的顶部部分可以被定位成在竖向方向上在与所述静电感应器件箱的顶部部分大约相同的水平或高度处。
局部屏障可以布置在所述流体连接件中或所述流体连接件处，用于至少部分地防止介电流体流动到所述流体连接件中。这将进一步阻碍热的介电流体进入附件箱，因此避免附件被暴露于来自所述静电感应器件箱的热的介电流体。
所述局部屏障可以由不导电材料制成。如果所述材料是导电的，它可以通过将导体连接到接地而使器件短路。
所述局部屏障可以包括选自以下材料中的至少一种：纤维素基材料，诸如压制板(pressboard)；或聚合物材料，诸如热固性材料，特别是环氧树脂。环氧树脂可以特别地被填充有无机材料。
翅片(fin)或肋状物(rib)可以布置在所述附件箱外部。由此，来自所述附件箱的热量散发将增加。
附加的热交换器可以连接到所述附件箱。这将增加将被传递远离所述附件箱的热量，并且所述附件箱将借助于所述热交换器冷却。
热屏障可以布置在所述静电感应器件箱外部或在所述附件箱外部，且在所述静电感应器件箱和所述附件箱之间，其中所述热屏障可以由热绝缘材料或热辐射阻碍材料制成。所述热绝缘材料可以是聚合物材料，并且所述热辐射阻碍材料可以是金属。来自所述静电感应器件箱的热辐射然后将被阻碍传递到所述附件箱。
所述附件可以是分接头变换器、电流互感器、电缆终端或套管，诸如插入式套管、干式套管或充油套管。
所述附件可以连接到电缆盒或GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘开关设备)连接。
所述介电流体可以包括高温液体，其中所述高温液体具有＞160℃、优选地＞190℃或更优选地＞250℃的闪点温度；诸如选自矿物油、天然酯、合成酯和异链烷烃液体的液体。如果减小所述装置重量和/或体积，则将在所述静电感应器件箱中将达到更高的温度。由此，使用承受高温的介电流体将是合适的。
当所述静电感应器件在使用中时，所述装置可以被配置为使得所述介电流体仅通过自然对流循环。因此，具有阻碍热的介电流体进入所述附件箱的效果的优点将通过更可靠的仅自然对流而成为可能，因为其不依赖于主动冷却。因此，冷却系统可以被配置为利用被动冷却来满足在全负荷时所要求的温度限制。
当所述静电感应器件在使用中时，所述装置可以被构造为使得所述介电流体通过泵循环，诸如通过布置在所述热交换器中的泵。这将改善阻碍热的介电流体进入所述附件箱的效果。
所述静电感应器件箱的热交换器可以被布置成相对于所述竖向方向大体上在所述静电感应器件箱上方。这具有增强浮升力和增加通过所述热交换器的循环的效果，从而改善冷却性能。例如，所述热交换器的一部分可以布置在所述静电感应器件箱上方。例如，所述热交换器的体积的至少50％可以布置在所述静电感应器件箱上方。此外，所述热交换器的体积的至少70％可以布置在所述静电感应器件箱上方，或进一步，所述热交换器的体积的至少80％可以布置在所述静电感应器件箱上方。此外，所述热交换器可以被布置成完全在所述静电感应器件箱上方。
所述热交换器可以被布置成至少部分地在所述静电感应器件箱的顶部部分上方。
所述入口可以被装置成靠近所述静电感应器件箱的顶部部分。
所述入口可以布置成直接靠近所述流体连接件。当所述附件箱的流体连接件和所述入口被布置成彼此靠近时，可以获得更紧凑的构造。所述附件箱和所述静电感应器件箱的热交换器可以例如布置在所述静电感应器件箱的同一侧。
所述静电感应装置可以包括不止一个如本文所公开的附件箱。所述静电感应装置可以包括例如一个、两个或三个附件箱。所述附件箱可以相同的方式配置。然而，所述附件箱可以不同的方式配置。此外，所述附件箱可以相同或不同的方式配置在所述静电感应装置中。
静电感应装置的应用可以是海上能量系统、移动式应急功率变压器系统、诸如太阳能系统和陆上风力系统的可再生能源应用中的一种。
附图说明
图1公开了根据本发明的一种静电感应器件装置的示意图；
图2公开了根据本发明的另一种静电感应器件装置的示意图；以及
图3公开了根据本发明的另一种静电感应器件装置的示意图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述本发明。本发明可以呈多种不同的形式，并且不应被解释为限于本文或附图中所公开的任何实施方案。通过示例的方式提供实施方案，使得本公开内容将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。在整个说明书中，相同的数字指代相同的元件。
本发明涉及一种静电感应装置。静电感应装置包括布置在静电感应箱中的静电感应器件。该静电感应器件浸没在包括介电流体的箱中，该介电流体是绝缘介质和冷却介质。此外，该装置包括附件箱，该附件箱包括被配置为在其中接收附件的至少一个开口。该静电感应器件在使用期间生成热量。当该静电感应器件生成热量时，该附件将被暴露于热量，并且可能使该附件的绝缘材料劣化。此外，期望的是该附件不应被暴露于在静电感应器件箱中生成的热的介电流体。事实上，附件材料可能比静电感应器件的材料对热量更敏感。此外，期望的是获得更紧凑的静电感应装置以节省重量和体积。这例如在装置需要被长距离移动到安装位置时或在装置应是可移动的时可以是有利的。特别是对于海上应用，诸如海上风力发电或油和气开采，装备的尺寸和重量直接影响需要在海洋环境中构造的支撑结构和平台的成本和复杂性。静电感应器件减小的尺寸可以增加静电感应器件的电流，这可以生成损耗，并且还意味着静电感应器件箱中的介电液体的温度将增加。
图1是根据所公开的发明的静电感应装置1。装置1包括静电感应器件箱3，该静电感应器件箱3包括顶部部分8、底部部分9以及在顶部部分8和底部部分9之间延伸的至少一个壁20，该静电感应器件箱3用于填充有介电流体4。该装置还包括附件箱5，该附件箱5包括顶部部分10、底部部分11以及在顶部部分10和底部部分11之间延伸的至少一个壁19，该附件箱5用于填充有介电流体6。所述附件箱(5)还包括被配置为在其中接收附件(15)的至少一个开口(26)。装置1包括静电感应器件2，该静电感应器件布置在静电感应器件箱3中，
其中静电感应器件箱3和附件箱5经由流体连接件7连接，其中如相对于静电感应装置1的竖向方向v所见的，流体连接件7的横截面的上部部分71位于第一高度H处。装置1包括连接到静电感应器件箱3的热交换器12，静电感应器件箱3包括出口13和入口14，该出口13被布置成将介电流体4引导到热交换器12，该入口14被布置成使介电流体4从热交换器12返回到静电感应器件箱3，其中入口14位于与第一高度H相同的高度处或竖向上在第一高度H上方，如相对于竖向方向v所见的。
根据一个示例实施方案，静电感应装置1可以包括布置在附件箱5的至少一个开口26中的附件15。
热交换器12可以呈管式热交换器或板式热交换器的形式。此外，热交换器12可以是散热器。
静电感应器件3中的介电流体4和附件箱5中的介电流体6是相同的。
例如，通过如本文所公开的解决方案，入口14和第一高度H以这样的方式定位：在诸如变压器的静电感应器件2的最大长时间负荷下，在第一高度H附近的静电感应器件箱3中的流体的温度比静电感应器件箱3的顶部中(即，在静电感应器件箱3内部靠近顶部部分8)的介电流体4的温度低至少10℃。
通过将附件15放置于在静电感应箱3外部位于单独的隔间中附件箱5中，附件15被放置在较冷的环境中，并且通过将从热交换器12到静电感应箱3内的入口14放置或定位在与第一高度H相同的高度处或竖向上在第一高度H上方——如相对于竖向方向v所见的——来获得附件箱5中的较冷的环境。入口14为静电感应箱3提供来自热交换器12的返回流体，其中该流体已经被冷却。经由入口14进入的较冷的介电流体4将向下或在侧向或水平方向上移动，而已经由静电感应器件2升高温度的较热的介电流体4将朝着静电感应器件箱3的顶部向上移动。较热的流体具有较低的密度并且将向上移动。然后，较冷的介电流体将经由在高度H处的入口14进入，或将经由在高度H上方的入口14进入，并且将在到高度H的方向上向下移动。较冷的介电流体将位于流体连接件7的区域中，因为较热的介电流体将移动远离流体连接件7，而较冷的介电流体4将保持或朝向流体连接件7移动，或保持或朝向流体连接件7的横截面移动。因此，将避免热的介电流体4进入流体连接件7。这允许增加静电感应器件箱3中的介电流体4的温度，而不受附件15的热性能限制。避免了具有高温的油进入附件箱5，然后附件15将被暴露于附件箱5的较低温度。通过允许增加静电感应器件箱3中的介电流体4的温度而不危害附件15，可以设计例如具有较低的重量和体积的变压器。
如上文所陈述的，如相对于静电感应装置1的竖向方向v所见的，流体连接件7的横截面的上部部分71位于第一高度H处。第一高度H可以布置在静电感应器件箱3的高度的一半或更低的水平上，并且在附件箱5的底部部分11上方。
静电感应器件箱3和附件箱5可以一直延伸到竖向上在静电感应箱的底部部分9上方大约相同的水平。
静电感应器件2包括芯23和至少一个绕组24。芯23和至少一个绕组24在使用期间生成热量，并且它例如可以是变压器芯和变压器绕组。此外，静电感应器件2包括绝缘材料21、22。绝缘材料22、21的顶部部分和底部部分分别可以在图中看到。然而，绝缘材料在静电感应器件2的竖向方向v上延伸遍及整个高度，但这并未在图中公开。
附件15可以布置在附件箱5的至少一个开口26中，其中开口26被布置在限定绝缘材料21、22的最高水平的第二高度h上方的水平上，如相对于竖向方向所见的。这具有的优点是，可以在不将静电感应器件2暴露于空气的情况下更换附件15。如果需要从箱中部分地排空然后再填充介电流体，暴露静电感应器件绝缘材料(诸如变压器绝缘)要求整个绝缘材料经受干燥和真空浸渍。这通过将附件箱5的至少一个开口26布置在第二高度h上方的水平上而被避免。
附件15可以被可释放地布置在至少一个开口26中。
附件箱5可以具有不止一个开口26，用于在其中接收附件15。一个附件15可以布置在一个开口26中。因此，不止一个附件可以布置在附件箱5中。通过描述，已经公开了其中布置有一个附件15的一个开口26。
在当今已经使用的不具有单独的附件箱的一些装置中，附件布置在静电感应器件箱的顶部中。将附件放置在静电感应器件箱的顶部附近使它/它们暴露于介电流体的最高温度。较热的油将移动到静电感应器件箱的顶部，并且这将是该装置的具有最高油温度的部分。这意味着附件的最大允许温度限制顶部介电流体的最大温度。通过本文的解决方案，由于附件布置在附件箱5中并且具有位于与第一高度相同的高度处或竖向上在第一高度H上方的入口14，并且当开口26位于限定绝缘材料的最高水平的第二高度h上方的水平上时，可以使用经受较低温度的附件15。如果需要，可以更换附件15而不使绝缘材料暴露于空气。因此，在更换附件时，将不需要将介电液体排空到使绝缘材料暴露的高度下方。
附件15布置在附件箱5中，并且入口14可以位于与第一高度H相同的高度或竖向上在第一高度H上方。这将阻碍热油进入附件箱5，并且由于热油将不进入附件箱3，则静电感应器件箱3中的油的温度可能更高。这使得可以设计例如具有较低重量和体积的变压器。
附件15可以布置在附件箱5的顶部部分10的至少一个开口26中。
附件箱5的顶部部分10可以在竖向方向v上位于与静电感应器件箱3的顶部部分8大约相同水平或高度处。
附件箱5的最高水平或高度可以延伸到静电感应箱3的最高水平或高度，并且如果开口26布置在限定绝缘材料21、22的最高水平的第二高度h上方，则可以实现附件15的容易更换。此外，附件箱5的高度可以在与静电感应器件箱3的高度相同的水平处。
附件15可以延伸到附件箱5的至少一个开口26下方。套管可以例如延伸穿过开口26并且延伸到开口26下方。附件15可以至少部分地浸没在附件箱5中。
现在参考图2。公开了静电感应器件2。公开了静电感应器件箱3，该静电感应器件箱3与附件箱5处于流体连接件7中。静电感应器件2布置在静电感应器件箱3中。热交换器12连接到静电感应器件箱3，其中热交换器12经由入口14和出口13连接到静电感应器件箱3，该入口14和出口13被布置成将流体引导到静电感应器件箱3内和将液体从静电感应器件箱3引导出。流体连接件7具有横截面，该横截面具有在第一高度H处的上部部分71。入口14布置在与第一高度H相同的水平处或在第一高度H上方的水平处。
局部屏障16可以布置在流体连接件7中或在流体连接件7处，用于至少部分地防止介电流体4流动到该流体连接件内。这将避免任何热的介电流体4将进入到附件箱5内。图2中公开了示意性屏障16。
局部屏障16可以包括选自以下材料中的至少一种：纤维素基材料，诸如压制板；或聚合物材料，诸如热固性材料，特别是环氧树脂。该材料可以是多孔的，以使介电液体缓慢地传递通过局部屏障16。
翅片或肋状物可以布置在附件箱5外部(未示出)。翅片或肋状物将冷却附件箱5，这进一步增加附件15不被暴露于高温的可能性。附件15还有助于增加附件箱5中的温度。然后，通过引导热量远离附件箱5，翅片或肋状物可以有利地冷却附件箱5中的介电流体。
图2公开了附加的热交换器17，该热交换器17可以连接到附件箱5。如果需要具有附件箱5的额外冷却，这将以非常有效的方式冷却附件箱5。热交换器17可以呈管式热交换器或板式热交换器的形式。
热屏障18可以布置在静电感应器件箱3外部或在附件箱5外部、在静电感应器件箱3和附件箱5之间。热屏障18可以由热绝缘材料或热辐射阻碍材料制成。热绝缘材料可以是聚合物材料，并且热辐射阻碍材料可以是金属。热屏障18将阻碍热量从静电感应器件箱3传递到附件箱5。可能期望使静电感应器件箱3外部没有任何附加材料，以使外部空气从静电感应器件箱3自由循环，并且在这样情况下，热绝缘材料或热辐射材料布置在附件箱5外部。
附件15可以是分接头变换器、电流互感器、电缆终端或套管，诸如插入式套管、干式套管或充油套管。它们是可以用在静电感应装置或变压器装置中的附件的示例。
附件15可以连接到电缆盒或气体绝缘开关设备(GIS)连接。
介电流体4、6包括高温液体，其中该高温液体具有＞160℃、优选地＞190℃或更优选地＞250℃的闪点温度；诸如选自矿物油、天然酯、合成酯和异链烷烃液体的液体。当减小静电感应器件2的尺寸时，介电流体的温度将升高。较小的静电感应器件2将增加器件的电流，这将增加导致温度升高的损耗。高温液体将适合于在静电感应器件箱3中使用。
当较小的静电感应器件2布置在箱3中时，将仍然可以使用不承受在静电感应器件箱3中获得的高温的附件。诸如套管的附件可以承受高达大约90℃的油温。当如本文所公开的静电感应器件箱3的尺寸被减小时，箱3的顶部中的介电流体的温度可以高达大约130℃。然而，如果附件箱5中的油或介电流体具有在115℃以下、或在110℃以下或在90℃以下的温度，则它对于如上文所提及的套管将是可接受的。干式套管具有例如环氧树脂的绝缘材料。这样的套管对高温更敏感。该材料在静电感应器件箱中的介电流体的温度范围内在机械强度上变弱。油纸套管可以在短时间内承受高温，但是如果在延长的时间段内暴露于高温，则将经历热老化。
附件箱中的介电流体的温度可以在115℃以下、或在110℃以下或在90℃以下。在静电感应箱5的顶部中的介电流体与在附件箱3的顶部中的介电流体之间的温度差异可以是至少10℃、或至少20℃或至少40℃。
当静电感应器件2在使用中时，该装置可以被构造为使得介电流体仅通过自然对流循环。被动冷却可以更可靠并且不要求维护，并且对于在偏远地区的应用特别良好。将不需要能量来操作冷却系统，该冷却系统可以是例如与泵结合的热交换器12。装置1被配置为使得介电流体4通过自然对流循环，并且通过被动冷却满足在全负荷时所要求的温度限制。
当静电感应器件2在使用中时，装置1可以被配置为使得介电流体通过泵(未示出)循环，诸如通过布置在热交换器12中的泵。可以实现更有效地阻碍热的介电流体进入附件箱5。仍然必须考虑自然对流效应，使得冷却系统被配置为以混合对流方式(regime)而不是纯强制对流方式操作。
现在参考图3。图3示出了一个实施方案，其中静电感应器件箱3的热交换器12布置成大体上在静电感应器件箱3上方，如相对于竖向方向v所见的。热交换器12可以被布置成至少部分地在静电感应器件箱3的顶部部分8上方。此放置将增强浮升力并且增加通过热交换器的循环，从而改善冷却性能。如上文所提及的，例如热交换器12的一部分可以布置在静电感应器件箱3上方。例如，热交换器12的体积的至少50％可以布置在静电感应器件箱3上方。此外，热交换器12的体积的至少70％可以布置在静电感应器件箱3上方，或进一步，热交换器12的体积的至少80％可以布置在静电感应器件箱3上方。此外，热交换器12可以被布置成完全在静电感应器件箱3上方。图3中所示出的实施方案的其它特征可以与关于例如图1和图2所示出的特征类似。
静电感应装置1可以包括不止一个如本文所公开的附件箱5。装置1例如可以包括两个附件箱5，或该装置可以包括三个附件箱5。此外，该装置可以包括更多个附加箱，诸如4、5、6或7个附加箱5。在图1-图3中仅示出了一个附件箱5。附件箱可以以相同的方式配置。此外，附件箱5可以以不同的方式配置。相同的目的是获得静电感应装置1，其中例如获得低重量、小体积的静电感应装置1。此外，附件箱5以相同的方式配置在静电感应装置中。另外，附件箱5可以不同的方式配置在静电感应装置中。通过说明书和附图，主要描述了包括一个附件箱5的装置，但是如上文所描述的，数个附件箱5是可能的。
三相变压器在高电压侧具有可以布置在三个附件箱中的三个套管，并且在低电压侧具有可以布置在另外三个附件箱中的三个套管，总共六个附件箱。分接头变换器可以布置在一个另外的附件箱中。因此，包括变压器器件的静电感应装置1可以具有七个附件箱5。每个附件箱包括一个附件，该附件可以是套管或分接头变换器。
包括如本文所公开的静电感应装置的应用可以是海上能量系统、移动式应急功率变压器系统、诸如太阳能系统和陆上风力系统的可再生能源应用中的一种。具有大负荷变化的可再生能源应用(诸如太阳能和陆上风力)的应用是合适的。温度可以在负荷变化期间变化。在如本文所公开的小尺寸静电感应器件中，承受当负荷在应用中变化时可以获得的高温是可能的。本文所公开的装置1可以承受高温。因此，如本文所公开的装置对于具有大负荷变化的应用是有利的。优点是该装置将更易于运输并且将使用更少的材料。
本发明的益处在于，其允许静电感应箱3中的介电流体温度(诸如油温度)增加超过附件15的热限制。通过增加所允许的介电流体温度，可以利用紧凑得多的静电感应器件设计来既减小重量又减小体积。对于某些应用，例如海上或移动式应急变压器，重量和体积的显著减小提供了大到足以抵消建造附件箱5的额外成本的消费者利益。
为了例示，在图3中公开了将附件15与静电感应器件2连接的电缆25。
本文还公开了一种限制或防止静电感应装置1中的附件15过热的方法。该方法包括以下步骤：
提供静电感应器件箱3，该静电感应器件箱包括顶部部分8、底部部分9以及在顶部部分8和底部部分9之间延伸的至少一个壁20，该静电感应器件箱用于填充有介电流体4；
提供附件箱5，该附件箱包括顶部部分10、底部部分11以及在顶部部分10和底部部分11之间延伸的至少一个壁19，该附件箱用于填充有介电流体6，
在附件箱5中设置至少一个开口26，其中开口26被配置为在其中接收附件15；
提供布置在静电感应器件箱3中的静电感应器件2。该方法还包括：
在静电感应器件箱3和附件箱5之间设置流体连接件7，并且如相对于静电感应装置1的竖向方向v所见的，流体连接件7的横截面的上部部分位于第一高度H处；
将热交换器12连接到静电感应器件箱3；
将静电感应器件箱3设置有出口13和入口14，该出口13被布置成将介电流体4引导到热交换器12，该入口14被布置成使介电流体4从热交换器12返回到静电感应器件箱3。此外，该方法包括将入口14定位在与第一高度H相同的高度处或竖向上在第一高度H上方，如相对于竖向方向v所见的。
根据一个示例实施方案，该方法包括将附件15布置在附件箱5的至少一个开口26中。
此外，在附件箱5和变压器箱3之间可以存在流体连接件，该流体连接件被布置成高于允许流体连通的入口14。这样的连接是流体连接件7的补充。附加的流体连接件可以避免在用介电流体填充附件箱时在附件箱中形成气穴。该连接可以被配置为避免静电感应器件箱3的顶部部分或顶板附近的流体和附件箱5的顶部部分或顶板附近的流体之间的热传递。这可以通过具有阻止来自静电感应器件箱3的流体的阀来实现，或通过使连接足够长和薄使得来自静电感应箱的顶部的流体在到达附件箱5之前冷却下来来实现。
用以限制或防止静电感应装置1中的附件过热的方法——其中静电感应器件2具有绝缘材料21、22——可以包括以下步骤：将至少一个开口26设置于在限定绝缘材料21、22的最高水平的第二高度h上方的水平上。
此外，该方法可以包括在附件箱5的顶部部分10中设置至少一个开口26。
该方法还可以包括以下步骤：在流体连接件7中或在流体连接件7处提供局部屏障16，用于至少部分地防止介电流体流动到流体连接件中。
该方法还可以包括以下步骤：在所述附件箱外部设置翅片或肋状物。
此外，该方法可以包括以下步骤：将附加的热交换器17连接到附件箱5。
该方法可以包括以下步骤：将热屏障18设置在静电感应器件箱3外部或在附件箱5外部、在静电感应器件箱和附件箱之间。
该方法还可以包括以下步骤：仅通过自然对流使介电流体循环。
此外，该方法可以包括以下步骤：通过泵(诸如布置在热交换器中的泵)使介电流体循环。
该方法可以包括以下步骤：将该热交换器12设置成大体上在静电感应器件箱3上方。
本文所公开的静电感应器件装置、应用和方法对于具有66kV或更高的电压电平的功率变压器是特别有用的。静电感应器件可以是具有66kV或更高的电压水平的功率变压器。
可以在以下要点中的任何一个中描述本发明的实施方案。
1、一种静电感应装置1，包括：
静电感应器件箱3，所述静电感应器件箱包括顶部部分8、底部部分9以及在所述顶部部分8和所述底部部分9之间延伸的至少一个壁20，所述静电感应器件箱用于填充有介电流体4；
附件箱5，所述附件箱包括顶部部分10、底部部分11以及在所述顶部部分10和所述底部部分11之间延伸的至少一个壁19，所述附件箱用于填充有介电流体6，所述附件箱5还包括被配置为在其中接收附件15的至少一个开口26；
静电感应器件2，所述静电感应器件布置在所述静电感应器件箱3中，
其中所述静电感应器件箱3和所述附件箱5经由流体连接件7连接，其中如相对于所述静电感应装置的竖向方向v所见的，所述流体连接件7的横截面的上部部分71位于第一高度H处，其特征在于，
所述装置包括连接到所述静电感应器件箱3的热交换器12，所述静电感应器件箱包括出口13和入口14，所述出口被布置成将所述介电流体4引导到所述热交换器12，所述入口被布置成使所述介电流体4从所述热交换器12返回到所述静电感应器件箱3，
其中如相对于所述竖向方向v所见的，所述入口14被定位在与所述第一高度H相同的高度处或竖向上在所述第一高度H上方。
2、根据要点1所述的静电感应装置，其特征在于，所述静电感应器件具有绝缘材料21、22，并且所述至少一个开口26布置在限定所述绝缘材料的最高水平的第二高度h上方的水平上。
3、根据要点1或2中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，所述至少一个开口26布置在所述附件箱5的顶部部分10中。
4、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，局部屏障16布置在所述流体连接件7中或在所述流体连接件7处，用于至少部分地防止介电流体流动到所述流体连接件中。
5、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，翅片或肋状物布置在所述附件箱5外部。
6、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，附加的热交换器17连接到所述附件箱5。
7、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，热屏障18布置在所述静电感应器件箱3外部或在所述附件箱5外部，且在所述静电感应器件箱3和所述附件箱5之间，其中所述热屏障18可以由热绝缘材料或热辐射阻碍材料制成。
8、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，所述附件15是分接头变换器、电流互感器、电缆终端或套管，诸如插入式套管、干式套管或充油套管。
9、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，所述附件15连接到电缆盒或GIS连接。
10、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，所述介电流体4、6包括高温液体，其中所述高温液体具有＞160℃、优选地＞190℃或更优选地＞250℃的闪点温度；诸如选自矿物油、天然酯、合成酯和异链烷烃液体的液体。
11、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，当所述静电感应器件2在使用中时，所述装置被构造为使得所述介电流体仅通过自然对流循环。
12、根据要点1-10中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，当所述静电感应器件2在使用中时，所述装置被构造为使得所述介电流体通过泵循环，诸如通过布置在所述热交换器12中的泵。
13、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置，其特征在于，所述静电感应器件箱3的热交换器12被布置成相对于所述竖向方向v大体上在所述静电感应器件箱上方。
14、根据前述要点中的任一项所述的静电感应装置的应用，其中所述应用是海上能量系统、移动式应急功率变压器系统、诸如太阳能系统和陆上风力系统的可再生能源应用中的一种。
15、一种用以限制或防止静电感应装置1中的附件15过热的方法，其中所述方法包括以下步骤：
提供静电感应器件箱3，所述静电感应器件箱包括顶部部分8、底部部分9以及在所述顶部部分8和所述底部部分9之间延伸的至少一个壁20，所述静电感应器件箱用于填充有介电流体4；
提供附件箱5，所述附件箱包括顶部部分10、底部部分11以及在所述顶部部分10和所述底部部分11之间延伸的至少一个壁19，所述附件箱用于填充有介电流体6；
在所述附件箱5中设置至少一个开口26，其中所述开口26被配置为在其中接收附件15；
提供静电感应器件2，所述静电感应器件布置在所述静电感应器件箱3中；
在所述静电感应器件箱3和所述附件箱5之间设置流体连接件7，并且如相对于所述静电感应装置的竖向方向v所见的，所述流体连接件7的横截面的上部部分71位于第一高度H处；以及
将热交换器12连接到所述静电感应器件箱3；
将所述静电感应器件箱设置有出口13和入口14，所述出口被布置成将所述介电流体4引导到所述热交换器12，所述入口被布置成使所述介电流体4从所述热交换器12返回到所述静电感应器件箱3；
以及将所述入口14定位在与所述第一高度H相同的高度处或竖向上在所述第一高度H上方，如相对于所述竖向方向v所见的。
Claims (20)
1.一种静电感应装置(1)，包括：
静电感应器件箱(3)，所述静电感应器件箱包括顶部部分(8)、底部部分(9)以及在所述顶部部分(8)和所述底部部分(9)之间延伸的至少一个壁(20)，所述静电感应器件箱用于填充有介电流体(4)；
附件箱(5)，所述附件箱包括顶部部分(10)、底部部分(11)以及在所述顶部部分(10)和所述底部部分(11)之间延伸的至少一个壁(19)，所述附件箱用于填充有介电流体(6)，所述附件箱(5)还包括被配置为在其中接收附件(15)的至少一个开口(26)；
静电感应器件(2)，所述静电感应器件布置在所述静电感应器件箱(3)中，
其中所述静电感应器件箱(3)和所述附件箱(5)经由流体连接件(7)连接，其中相对于所述静电感应装置的竖向方向(v)，所述流体连接件(7)的横截面的上部部分(71)位于第一高度(H)处，
其特征在于，
所述静电感应装置(1)包括介电流体(4、6)，
所述装置包括连接到所述静电感应器件箱(3)的热交换器(12)，所述静电感应器件箱包括出口(13)和入口(14)，所述出口被布置成将所述介电流体(4)引导到所述热交换器(12)，所述入口被布置成使所述介电流体(4)从所述热交换器(12)返回到所述静电感应器件箱(3)，
其中相对于所述竖向方向(v)，所述入口(14)被定位在与所述第一高度(H)相同的高度处或竖向上在所述第一高度(H)上方，并且其中所述静电感应器件箱(3)的所述热交换器(12)被布置成相对于所述竖向方向(v)在所述静电感应器件箱上方。
2.根据权利要求1所述的静电感应装置，其特征在于，所述静电感应器件具有绝缘材料(21、22)，并且所述至少一个开口(26)布置在限定所述绝缘材料的最高水平的第二高度(h)上方的水平上。
3.根据权利要求1所述的静电感应装置，其特征在于，所述至少一个开口(26)布置在所述附件箱(5)的顶部部分(10)中。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，局部屏障(16)布置在所述流体连接件(7)中或在所述流体连接件(7)处，用于至少部分地防止介电流体流动到所述流体连接件中。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，翅片或肋状物布置在所述附件箱(5)外部。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，附加的热交换器(17)连接到所述附件箱(5)。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，热屏障(18)布置在所述静电感应器件箱(3)外部或在所述附件箱(5)外部，且在所述静电感应器件箱(3)和所述附件箱(5)之间，其中所述热屏障(18)可以由热绝缘材料或热辐射阻碍材料制成。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，所述附件(15)是分接头变换器、电流互感器、电缆终端或套管。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，所述附件(15)连接到电缆盒或GIS连接。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，所述介电流体(4、6)包括高温液体，其中所述高温液体具有＞160℃的闪点温度。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，当所述静电感应器件(2)在使用中时，所述装置被构造为使得所述介电流体仅通过自然对流循环。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的静电感应装置，其特征在于，当所述静电感应器件(2)在使用中时，所述装置被构造为使得所述介电流体通过泵循环。
13.根据权利要求8所述的静电感应装置，其特征在于，所述套管是插入式套管、干式套管或充油套管。
14.根据权利要求10所述的静电感应装置，其特征在于，所述高温液体具有＞190℃的闪点温度。
15.根据权利要求10所述的静电感应装置，其特征在于，所述高温液体具有＞250℃的闪点温度。
16.根据权利要求10所述的静电感应装置，其特征在于，所述高温液体是选自矿物油、天然酯、合成酯和异链烷烃液体的液体。
17.根据权利要求12所述的静电感应装置，其特征在于，所述泵是布置在所述热交换器(12)中的泵。
18.一种根据前述权利要求中任一项所述的静电感应装置的应用，其中所述应用是海上能量系统、移动式应急功率变压器系统、可再生能源应用中的一种。
19.根据权利要求18所述的应用，其中所述可再生能源应用是太阳能系统和陆上风力系统。
20.一种用以限制或防止静电感应装置(1)中的附件(15)过热的方法，其中所述方法包括以下步骤：
提供静电感应器件箱(3)，所述静电感应器件箱包括顶部部分(8)、底部部分(9)以及在所述顶部部分(8)和所述底部部分(9)之间延伸的至少一个壁(20)，所述静电感应器件箱用于填充有介电流体(4)；
提供附件箱(5)，所述附件箱包括顶部部分(10)、底部部分(11)以及在所述顶部部分(10)和所述底部部分(11)之间延伸的至少一个壁(19)，所述附件箱用于填充有介电流体(6)；
在所述附件箱(5)中设置至少一个开口(26)，其中所述开口(26)被配置为在其中接收附件(15)；
提供静电感应器件(2)，所述静电感应器件布置在所述静电感应器件箱(3)中；
在所述静电感应器件箱(3)和所述附件箱(5)之间设置流体连接件(7)，并且相对于所述静电感应装置的竖向方向(v)，所述流体连接件(7)的横截面的上部部分(71)位于第一高度(H)处；以及
将热交换器(12)连接到所述静电感应器件箱(3)；
将所述静电感应器件箱设置有出口(13)和入口(14)，所述出口被布置成将所述介电流体(4)引导到所述热交换器(12)，所述入口被布置成使所述介电流体(4)从所述热交换器(12)返回到所述静电感应器件箱(3)；
相对于所述竖向方向(v)，将所述入口(14)定位在与所述第一高度(H)相同的高度处或竖向上在所述第一高度(H)上方；以及
将所述静电感应器件箱(3)的所述热交换器(12)设置成相对于所述竖向方向(v)在所述静电感应器件箱上方。
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