CN115995324A - 一种用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，该抗爆柔性油箱的油箱壁为多层结构，抗爆柔性油箱的油箱壁包括：内隔离层、中间能量吸收层和外支撑层；其中，中间能量吸收层夹设在内隔离层和外支撑层之间，并且，中间能量吸收层上设有孔隙结构，用于利用孔隙结构进行压缩变形吸收冲击能量，以缓冲抗爆柔性油箱内部爆炸的压力冲击；内隔离层用于将中间能量吸收层与抗爆柔性油箱内的油液之间隔离，以阻止油液填充中间能量吸收层的孔隙结构。本发明提供的油箱引入柔性，在受到超压冲击时，发生变形，以降低油箱内压力实现对电力设备的防护，有效地防护油浸式电力设备，避免油箱发生大变形甚至破裂，进而避免油箱破裂带来的各种严重后果。
Description
技术领域
本发明涉及油浸式电力设备技术领域，具体而言，涉及一种用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱。
背景技术
油浸式电力设备通过绝缘油实现绝缘要求，然而随着绝缘油绝缘性能下降，低电阻故障可引发电弧放电。由此，汽化、裂解绝缘油，快速生成大量高温高压油气，激发压力波。随着压力波在油箱内传递及折反射，油箱内压力激增，将破坏电力设备及油箱。油箱的破裂又将导致高温高压油气不可控泄露，引发燃烧爆炸危险，同时对环境及人员造的巨大损伤。
为抵抗电弧故障，现有油箱设计理念集中于增加油箱刚度。但现有油浸式电力设备油箱不可按照压力容器，若以电弧故障超压值进行设计制造，则油箱外壁将非常厚重，油箱整体体积重量大幅增加，油箱制造成本也将大幅提升。同时，油箱强度过高，则当电弧故障发生时，油箱内压力迅速激增将严重损坏油箱内各电力设备。现有油箱采用薄壁金属板材及加强筋，受制于材料固有力学特性，其变形程度有限即柔性不足，且电弧能量仅有少量部分被油箱材料变形吸收，大部分仍需油箱结构承担。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，旨在解决现有油箱采用薄壁金属板材及加强筋致使其柔性不足且电弧能量需油箱结构承担的问题。
本发明提出了一种用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，所述抗爆柔性油箱的油箱壁为多层结构，所述抗爆柔性油箱的油箱壁包括：内隔离层、中间能量吸收层和外支撑层；其中，所述中间能量吸收层夹设在所述内隔离层和所述外支撑层之间，并且，所述中间能量吸收层上设有孔隙结构，用于利用所述孔隙结构进行压缩变形吸收冲击能量，以缓冲所述抗爆柔性油箱内部爆炸的压力冲击；所述内隔离层用于将所述中间能量吸收层与所述抗爆柔性油箱内的油液之间隔离，以阻止油液填充所述中间能量吸收层的孔隙结构。
进一步地，上述用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，所述中间能量吸收层包括：至少两层多孔结构层；其中，各所述多孔结构层上均设有孔隙结构，并且，任意相邻两层所述多孔结构层之间设有实体分割层，用于对所述多孔结构层之间进行分割。
进一步地，上述用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，自所述中间能量吸收层的内壁至所述中间能量吸收层的外壁，各层所述多孔结构层中所述多孔结构层的孔隙率逐渐递减；其中，所述中间能量吸收层的内壁靠近所述内隔离层设置，所述中间能量吸收层外壁靠近所述外支撑层设置。
进一步地，上述用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，自所述中间能量吸收层的内壁至所述中间能量吸收层的外壁，各层所述多孔结构层中所述多孔结构层的强度逐渐增大。
进一步地，上述用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，所述多孔结构层为泡沫金属层。
进一步地，上述用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，所述多孔结构层为闭孔泡沫铝层。
进一步地，上述用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，所述中间能量吸收层为单层多孔结构层。
进一步地，上述用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，所述外支撑层的强度高于所述内隔离层的强度。
进一步地，上述用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，所述外支撑层和/或所述内隔离层为钢板结构层。
进一步地，上述用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，所述中间能量吸收层的内壁贴合在所述内隔离层上，所述中间能量吸收层的外壁贴合所述外支撑层上，并且，所述中间能量吸收层分别与所述内隔离层、所述外支撑层相连接。
本发明提供的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，通过内隔离层将爆炸压力冲击均匀地传递给中间能量吸收层，并将中间能量吸收层与抗爆柔性油箱内的油液之间隔离，以阻止油液填充中间能量吸收层的孔隙结构，进而避免影响中间能量吸收层吸收能量的效果；通过外支撑层进行支撑，确保该抗爆柔性油箱整体的机械可靠性；通过在内隔离层和外支撑层之间设置中间能量吸收层，中间能量吸收层上设有孔隙结构，使得中间能量吸收层具有一定的柔性特性，尤其是可利用孔隙结构进行压缩变形吸收冲击能量，缓冲抗爆柔性油箱内部爆炸的压力冲击，还可让渡容器的内部空间，可使得抗爆柔性油箱的有效容积增大，进而减小抗爆柔性油箱的内压，同时多孔材料压缩变形吸收压力冲击，大幅衰减压力波的折反射，亦可减小抗爆柔性油箱的内压。该该抗爆柔性油箱为可以抵抗内部冲击载荷的柔性容器，用于在容器发生内部爆炸时通过容器自身柔性变形吸收冲击能量，降低容器内部压力，缓冲压力冲击，进而保护容器及容器内部的机械、电子设备，且容器外形不发生破坏性大变形；相比于现有油浸式电力设备油箱，该抗爆柔性油箱1引入柔性，即油箱在受到超压冲击时，可发生安全范围内的适当变形，以降低油箱内压力实现对电力设备的防护，且具备更高能量等级电弧故障容错性，更有效地防护油浸式电力设备，同时避免油箱发生大变形甚至破裂，避免油箱破裂带来的各种严重后果，进而避免油箱破裂带来的各种严重后果，同时避免油箱外形发生大变形。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明实施例提供的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱内发生爆炸时的结构示意图；
图4为图3中B处的发生爆炸后的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱的又一结构示意图；
图6为图5中C处的局部放大图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1至图6，其为本发明实施例提供的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱的优选结构。如图2、图4和图6所示，该抗爆柔性油箱1为通过多个油箱壁拼接形成的箱体结构，该抗爆柔性油箱1的油箱壁可以为多层结构，抗爆柔性油箱1的油箱壁包括：内隔离层11、中间能量吸收层12和外支撑层13；其中，中间能量吸收层12夹设在内隔离层11和外支撑层13之间，并且，中间能量吸收层12上设有孔隙结构（图中未示出），用于利用孔隙结构进行压缩变形吸收冲击能量，以缓冲抗爆柔性油箱1内部爆炸的压力冲击；内隔离层11用于对中间能量吸收层12与抗爆柔性油箱1内的油液进行隔离，以阻止油液填充中间能量吸收层12的孔隙结构。
具体实施时，内隔离层11用于将冲击载荷传递至中间能量吸收层12上，尤其是可实现压力冲击的均匀传递，避免压力集中在中间能量吸收层12的局部位置，同时，内隔离层11还将中间能量吸收层与抗爆柔性油箱1内的油液之间隔离，以阻止油液填充中间能量吸收层12的孔隙结构，进而避免影响中间能量吸收层12吸收能量的效果。中间能量吸收层12可采用多孔结构材料，即中间能量吸收层12上设有孔隙结构，利用孔隙结构进行压缩变形，具有一定的柔性，即可进行柔性变形，通过自柔性变形吸收冲击能并缓冲压力冲击，还可让渡容器的内部空间，可使得抗爆柔性油箱1的有效容积增大，进而减小抗爆柔性油箱1的内压，同时多孔材料压缩变形吸收压力冲击，大幅衰减压力波的折反射，亦可减小抗爆柔性油箱1的内压。外支撑层13起到支撑作用，以对抗爆柔性油箱1提供足够的支撑；同时，由于中间能量吸收层12的吸能缓冲作用，减小外支撑层13的变形，可使得外支撑层13仅仅发生小幅变形，极大提升抗爆柔性油箱1整体的抗爆能力。在图3和图4中，箭头表示爆炸发生时冲击载荷的方向；如图4所示，内隔离层11、中间能量吸收层12和外支撑层13发生爆炸后的变形逐步减小。
在本实施例中，抗爆柔性油箱1的油箱壁可采用多层夹心结构，任意相邻两层之间均紧密贴合，并且，任意相邻两层之间均相连接，即中间能量吸收层12的内壁（如图2所示的右侧壁）紧密贴合在内隔离层11上，中间能量吸收层12的外壁（如图2所示的左侧壁）紧密贴合外支撑层13上，并且，中间能量吸收层12分别与内隔离层11、外支撑层13相连接，例如可内隔离层11与中间能量吸收层12的内壁之间可通过胶水粘接，亦可通过其他连接方式固定连接例如焊接等，中间能量吸收层12的外壁和外支撑层13可通过胶水粘接，亦可通过其他连接方式固定连接例如焊接等，本实施例中对任意相邻两层之间的连接方式不做限定。中间能量吸收层12分别与内隔离层11、外支撑层13相连接，可确保爆炸后发生变形时紧密贴合。
在本实施例中，外支撑层13和内隔离层11均可以为金属层例如钢板结构层，当然亦可为其他材料，本实施例中对其不做任何限定。其中，为进一步提高外支撑层13的支撑强度，优选地，外支撑层13采用强度较高的材料，以进一步确保对抗爆柔性油箱1提供足够支撑，同时，可承受抗爆柔性油箱1内外之间的压力差，提高该抗爆柔性油箱1的机械可靠性；内隔离层11采用强度较低的材料，可进行较大的柔性变形，以确保内隔离层11可均匀传递冲击载荷至中间能量吸收层12；优选地，外支撑层13的厚度可大于内隔离层11的厚度，以进一步确保外支撑层13的强度高于内隔离层11的强度。
在本实施例中间能量吸收层12的一种实施方式中，如图2所示，中间能量吸收层12为单层多孔结构层，该多孔结构层上设有孔隙结构，可利用孔隙结构进行压缩变形以吸收冲击能量。其中，该多孔结构层的两侧侧壁（如图2所示的左侧壁和右侧壁）分别连接在内隔离层11和外支撑层13上。在本实施例中，该多孔结构层可以为泡沫金属层例如泡沫铝层或泡沫钢层，优选为泡沫铝层，泡沫铝层的韧性强于泡沫钢层，可提高多孔结构层的变形量。在本实施例中，该多孔结构层可以为闭孔泡沫金属层，与开孔泡沫金属层相比，闭孔泡沫金属层可使得巢结构之间隔离，相比于开孔泡沫金属层，吸能效果更好；进一步优选地，该多孔结构层可以为闭孔泡沫铝层。
在本实施例中间能量吸收层12的另一种实施方式中，如图6所示，中间能量吸收层12可以为多层结构，中间能量吸收层12包括：至少两层多孔结构层121；其中，各多孔结构层121上均设有孔隙结构，并且，任意相邻两层多孔结构层121之间设有实体分割层122，用于对多孔结构层121之间进行分割。具体地，各多孔结构层121上均设有孔隙结构，可利用孔隙结构进行压缩变形以吸收冲击能量。任意相邻两层多孔结构层121之间设有实体分割层122，以实现相邻两侧多孔结构层121之间的连接，尤其是孔隙率和孔隙位置不同的两层多孔结构层121之间的连接，同时，可通过实体分割层122实现相邻两层多孔结构层121之间的冲击力的均匀传递。其中，实体分割层122可以为实体金属层例如铝层或钢层，当然亦可为其他材质，本实施例中对实体分割层122的材质不做限定。
在本实施例中，如图6所示，最左侧多孔结构层121的左侧壁与外支撑层13相连接，最右侧多孔结构层121的右侧壁与内隔离层11相连接，通过胶水粘接，亦可通过其他连接方式固定连接例如焊接等，本实施例中对任意相邻两层之间的连接方式不做限定；实体分割层122的两侧侧壁（如图6所示的左右侧壁）分别紧密贴合在两侧的多孔结构层121上，且连接在多孔结构层121上，可通过胶水粘接，亦可通过其他连接方式固定连接例如焊接等，本实施例中对任意相邻两层之间的连接方式不做限定。
在本实施例中，自中间能量吸收层12的内壁至中间能量吸收层12的外壁，即如图6所示中自右至左，各层多孔结构层121中多孔结构层121的孔隙率逐渐递减，即右侧的多孔结构层121的孔隙率大于左侧的多孔结构层121的孔隙率，以便自右至左，各层多孔结构层121中各个多孔结构层121的孔隙率逐步变小；其中，中间能量吸收层12的内壁靠近内隔离层11设置，即如图6所示的右侧壁，中间能量吸收层12的外壁靠近外支撑层13设置，即如图6所示的左侧壁。
在本实施例中，自中间能量吸收层12的内壁至中间能量吸收层12的外壁，即如图6所示中自右至左，各层多孔结构层121中多孔结构层121的强度逐渐增大，以便自右至左，各层多孔结构层121中各个多孔结构层121的变形进一步地逐步变小。
在本实施例中，该多孔结构层可以为泡沫金属层例如泡沫铝层或泡沫钢层，优选为泡沫铝层，泡沫铝层的韧性强于泡沫钢层，可提高多孔结构层的变形量。在本实施例中，该多孔结构层可以为闭孔泡沫金属层，与开孔泡沫金属层相比，闭孔泡沫金属层可使得巢结构之间隔离，相比于开孔泡沫金属层，吸能效果更好；进一步优选地，该多孔结构层可以为闭孔泡沫铝层。
综上，本实施例提供的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，通过内隔离层11将爆炸压力冲击均匀地传递给中间能量吸收层12，并将中间能量吸收层与抗爆柔性油箱1内的油液之间隔离，以阻止油液填充中间能量吸收层12的孔隙结构，进而避免影响中间能量吸收层12吸收能量的效果；通过外支撑层13进行支撑，确保该抗爆柔性油箱1整体的机械可靠性；通过在内隔离层11和外支撑层13之间设置中间能量吸收层12，中间能量吸收层12上设有孔隙结构，使得中间能量吸收层12具有一定的柔性特性，尤其是可利用孔隙结构进行压缩变形吸收冲击能量，缓冲抗爆柔性油箱内部爆炸的压力冲击，还可让渡容器的内部空间，可使得抗爆柔性油箱1的有效容积增大，进而减小抗爆柔性油箱1的内压，同时多孔材料压缩变形吸收压力冲击，大幅衰减压力波的折反射，亦可减小抗爆柔性油箱1的内压。该抗爆柔性油箱1为可以抵抗内部冲击载荷的柔性容器，用于在容器发生内部爆炸时通过容器自身柔性变形吸收冲击能量，降低容器内部压力，缓冲压力冲击，进而保护容器及容器内部的机械、电子设备，且容器外形不发生破坏性大变形；相比于现有油浸式电力设备油箱，抗爆柔性油箱1引入柔性，即油箱在受到超压冲击时，发生安全范围内的适当变形，以降低油箱内压力实现对电力设备的防护，且具备更高能量等级电弧故障容错性，更有效地防护油浸式电力设备，避免油箱发生大变形甚至破裂，进而避免油箱破裂带来的各种严重后果。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，所述抗爆柔性油箱的油箱壁为多层结构，所述抗爆柔性油箱的油箱壁包括：内隔离层、中间能量吸收层和外支撑层；其中，
所述中间能量吸收层夹设在所述内隔离层和所述外支撑层之间，并且，所述中间能量吸收层上设有孔隙结构，用于利用所述孔隙结构进行压缩变形吸收冲击能量，以缓冲所述抗爆柔性油箱内部爆炸的压力冲击；
所述内隔离层用于将所述中间能量吸收层与所述抗爆柔性油箱内的油液之间隔离，以阻止油液填充所述中间能量吸收层的孔隙结构。
2.根据权利要求1所述的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，所述中间能量吸收层包括：至少两层多孔结构层；其中，
各所述多孔结构层上均设有孔隙结构，并且，任意相邻两层所述多孔结构层之间设有实体分割层，用于对所述多孔结构层之间进行分割。
3.根据权利要求2所述的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，
自所述中间能量吸收层的内壁至所述中间能量吸收层的外壁，各层所述多孔结构层中所述多孔结构层的孔隙率逐渐递减；其中，所述中间能量吸收层的内壁靠近所述内隔离层设置，所述中间能量吸收层外壁靠近所述外支撑层设置。
4.根据权利要求2所述的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，
自所述中间能量吸收层的内壁至所述中间能量吸收层的外壁，各层所述多孔结构层中所述多孔结构层的强度逐渐增大。
5.根据权利要求2所述的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，所述多孔结构层为泡沫金属层。
6.根据权利要求6所述的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，所述多孔结构层为闭孔泡沫铝层。
7.根据权利要求1所述的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，所述中间能量吸收层为单层多孔结构层。
8.根据权利要求1至7任一项所述的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，所述外支撑层的强度高于所述内隔离层的强度。
9.根据权利要求1至7任一项所述的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，所述外支撑层和/或所述内隔离层为钢板结构层。
10.根据权利要求1至7任一项所述的用于油浸式变压器的抗爆柔性油箱，其特征在于，
所述中间能量吸收层的内壁贴合在所述内隔离层上，所述中间能量吸收层的外壁贴合所述外支撑层上，并且，所述中间能量吸收层分别与所述内隔离层、所述外支撑层相连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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