CN1165581A - 防止变压器爆炸和着火的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
防止具有一个充满可燃冷却剂(7)的密封箱(2)的变压器(1)爆炸和着火的方法,其中使用压力传感器(11)检测变压器(1)的电绝缘体的损坏,使用阀门(15)部分排放密封箱(2)中包含的冷却剂(7),和将加压的惰性气体(16)注入到该密封箱(2)的底部,从而搅动该冷却剂(7)并排走邻近的氧气以冷却该冷却剂(7)的发热部分。
Description
本发明涉及用可燃液体进行冷却的变压器的防爆和防火领域。
变压器在绕组和铁芯内都会出现损耗,由此而产生的热量必须驱散。因此,通常使用油对高功率变压器进行冷却。所使用的油是绝缘的,能在140度的温度以上燃烧。由于变压器是非常贵重的部件,必须特别注意保护它们。
需要使用绝缘油绝缘的变压器通常由于内部的电绝缘体损坏而起火,这时,常常引起非常剧烈的爆燃,这导致该变压器密封箱的大面积断裂和油的燃烧,这将会使火势蔓延到另一个安装在现场的,可能也包含大量的可燃物质的设备。
爆炸可能由过载、电压浪涌、绝缘体的逐渐老化、油量不足、绝缘物出现潮湿、霉变或损坏而引起。
在变压器密封箱内部过压情况下启动的安全阀已是现有技术中所公知的。然而,这些安全阀并不适用于变压器的内部绝缘体损坏时的情况。
由温度检测器驱动的变压器火灾保护系统也是公知技术。但是,这些系统的启动都存在明显的时间滞后,此时变压器的油已经开始燃烧,折衷的办法就是将火势限制在事故设备,防止火焰蔓延到邻近的电厂。
本发明的目的是提供一种方法,既能防止当内部电绝缘体损坏时因爆燃引起的变压器内的过压,又能防止因绝缘体损坏而引起的大火。
本发明的另一个目的是提供一种防止爆炸和着火的设备,它能立刻检测到电绝缘体的损坏。
根据本发明,防止一个具有其内充满可燃冷却剂的密封箱的变压器爆炸和着火的方法包括以下步骤:
--利用压力传感装置检测该变压器的电绝缘体的损坏,
--利用一个阀门部分地排放该密封箱内包含的冷却剂,和
--通过将加压的惰性气体注入该密封箱的底部以冷却该冷却剂的发热部分,从而搅动该冷却剂和排走邻近的氧气。
根据本发明,防止一个具有其内充满可燃冷却剂的密封箱的变压器爆炸和着火的设备包括一个用于检测该密封箱中的压力的装置和用于部分排放该密封箱中的冷却剂的装置。
绝缘体损坏时,首先产生一个强电弧,它激活电气保护系统启动该变压器的供电开关(电路断路器)。该电弧还引起能量的流失,使该变压器的内部压力增大,足以造成其密封箱损坏。
该防止爆炸和着火的设备最好配有用于检测该变压器的供电开关启动的装置,和一个能接收由该变压器的敏感装置发射的信号并发射控制信号的控制装置。
该防止爆炸和着火的设备最好包括一个用于冷却该液体发热部分的装置,所述装置由控制装置发出的信号来控制将惰性气体注入该密封箱的底部。这一做法的原因是该冷却剂的某些部分所承受的热量足以使它们燃烧。将惰性气体注入该密封箱的底部,引起该冷却剂的搅动,从而使温度均匀,并能够排走该液体邻近的氧气。
以下结合一个特定的实施例详细描述本发明,在此,假定这是一个完全非限制性的例子,并由附图说明,其中:
图1是根据本发明的防护设备的总体概览;
图2是根据本发明的设备的操作逻辑的示意图。
如图所示,变压器1包括一个通过支架4放置在地板3上的密封箱2,通过由绝缘体6所包裹的电线5向其供电。
密封箱2充有冷却剂7例如绝缘油。为了保持冷却剂7在密封箱2中的液面恒定,变压器1配有一个补充油箱8,并通过一个导管9与该密封箱2相联。
导管9配有一个自动止回阀10,该止回阀一旦检测到液体7的快速流动便关闭导管9。因此,在密封箱2中发生爆炸的情况下,导管中的压力迅速下降,使液体7开始流动,这一过程由于自动止回阀10的关闭而迅速停止。从而防止该补充油箱8中的液体7助长该变压器1中的火势。
密封箱2配有一个压力传感器11,能够立刻检测到由于该变压器1的电绝缘体的损坏而引起的爆燃所产生的压力变化。特定情况下,该压力传感器11可以由一个配有一个电接触头的安全阀构成,因此能够传递所检测到的有关压力变化的信息。密封箱2还配有温度传感器12,放置在该密封箱2中的几个点上,以确定该液体7的温度。但是,由于热比压力传播的慢,这些温度传感器12相对于压力传感器11滞后约20或30秒。
密封箱2包含一个传感器13,用于检测冷却剂蒸汽,又称为buchholz,它封装在密封箱2中的上部,通常在导管9上。因电绝缘体的损坏而产生的爆燃立刻引起在该密封箱2中从液体7释放蒸汽。因此,一个蒸汽传感器13非常适合用于检测该电绝缘体的损坏。
变压器1通过一个供电开关(未显示)进行供电,它包括用于切断供电的装置,例如电路断路器,并配有启动传感器21。
密封箱2配有排放装置,包括一个在所希望的排放高度上与其连接的导管14。该导管14被一个大直径的,例如100到150毫米的阀门15关闭。密封箱2还包括一个通过注入惰性气体16如氮气到该密封箱2的底部来冷却液体7的装置。该惰性气体16存储在加压的罐17中,该加压的罐17配有阀门18、减压器19和将气体16传送到密封箱2的管道20。
压力传感器11,温度传感器12,蒸汽传感器13,启动传感器21,导管14的阀门15和管道20的阀门18都与一个控制单元22相连,用于控制该设备的操作。该控制单元22配有数据处理装置,可以接收来自各种传感器的信号并向阀门15和18发射控制信号。
该设备由来自压力传感器11的压力信号和来自该变压器1的供电开关的启动传感器21的启动信号同时作用而激活,从而防止爆炸和着火。该设备还可由来自温度传感器12的高温信号和来自蒸汽传感器13的蒸汽存在信号同时作用而激活,从而启动灭火过程。为了防止过早的启动,让两个传感器提供协调一致的信息是非常必要的。
在正常条件下,该设备由有关供电开关启动的信息和高压力信息一起启动,它立刻开始步骤23,打开排放阀15,从而立刻减轻变压器1的密封箱2的压力,由此,变压器的大部分部件都不会受到影响,只有那些位于离由于绝缘体损坏而产生的电弧很近的区域的部件除外。当惰性气体16注入可能受损的密封箱2中时,打开阀门15可以避免燃烧液体7的溢出。最后,打开阀门15减轻了导管9的压力,从而使自动止回阀10关闭。因此,补充油箱8被隔绝,其所包含的液体7就不会助长火势。迅速打开阀门15还可降低爆炸的危险,提高了变压器1的密封箱2不受损的可能性。
着火的危险由此而降低,但是,在密封箱2部分排放以后,将惰性气体16注入到密封箱2的底部的步骤24在一个给定的时间延迟例如20秒之后开始,从而搅动液体7,使其温度均匀,并通过排走氧气窒息在液体7表面上的任何可能的火苗。这一做法的理由是,液体7,通常是油,只能在高于其闪点比如说140度以上的温度燃烧,。此外,在变压器1中因电弧起火情况下,只有液体7的表面达到这一温度,而平均温度最多只有80度。搅动液体7就可以降低最热部分的温度。为了安全的原因,含有惰性气体16的罐17应能在45分钟的时间里持续注入惰性气体16,这一时间要比用于灭火的预计时间长得多。
变压器1可以配有一个或多个负载抽头转换器25,用作该变压器1和与其相连的电网之间的接口,以保证电压恒定,尽管输送到电网的电流有变化。该负载抽头转换器25通过一个导管26连接到用于排放的导管14。该负载抽头转换器25实际上也由一种易燃冷却剂进行冷却。由于其体积小,负载抽头转换器的爆炸是非常剧烈的,并伴随冷却剂的喷溅燃烧。导管26配有一个校正的膜片27,它在短路情况下从而在该负载抽头转换器25内产生过压时破裂。这可防止该负载抽头转换器25的外壳爆炸。该转换器还包含一个压力传感器28,它一方面与变压器1的供电开关相连,从而启动它,另一方面与控制单元22相连,从而在该负载抽头转换器25中出现短路的情况下开始设备的保护操作。
因此,本发明提供一种用于防止变压器爆炸和着火的方法和一种设备,只需对现有的部件作少许改动,就可迅速检测到绝缘体的损坏,它们几乎同时起作用以限制后果。这能确保变压器和负载抽头转换器没有损失,还可减少因短路造成的损害。
Claims (14)
1.防止包含一个由可燃冷却剂(7)填充的密封箱(2)的变压器(1)爆炸和着火的方法,其特征在于:
使用压力传感器(11)检测变压器(1)的电绝缘体的损坏的步骤,
使用阀门(15)部分排放密封箱(2)中包含的冷却剂(7)的步骤(23),和
通过将加压的惰性气体(16)注入到该密封箱(2)的底部,从而搅动该冷却剂(7)并排走邻近的氧气以冷却该冷却剂(7)的发热部分的冷却步骤(24)。
2.根据权利要求1所述的防护方法,其特征在于使用一个止回阀(10)隔绝冷却剂(7)的补充油箱(8),从而防止该冷却剂(7)的扩散,一旦检测到该冷却剂(7)的快速流动便关闭该止回阀(10)的步骤。
3.根据上述任一权利要求所述的防护方法,其特征在于使用能引起该冷却剂(7)的部分排放和将惰性气体(16)注入的蒸汽传感器(13)检测在变压器(1)的密封箱(2)中是否存在冷却剂蒸汽(7)的步骤。
4.根据上述任一权利要求所述的防护方法,其特征在于使用能引起该冷却剂(7)的部分排放和将惰性气体(16)注入的温度传感器(12)检测该冷剂(7)的温度的步骤。
5.根据上述任一权利要求所述的防护方法,其特征在于使用能引起该冷却剂(7)的部分排放和将惰性气体(16)注入的启动传感器(21)检测该变压器的供电开关的启动的步骤。
6.根据权利要求3至5的任一项所述的防护方法,其特征在于部分排放液体(7)的步骤(23)只在两个传感器同时命令该步骤(23)开始时才开始。
7.防止包含一个由可燃冷却剂(7)填充的密封箱(2)的变压器(1)爆炸和着火的设备,其特征在于一个用于检测该密封箱(2)中压力的装置,和一个用部分排放密封箱(2)中包含的冷却剂(7)的装置。
8.根据权利要求7所述的防护设备,其特征在于一个用于检测该密封箱(2)中冷却剂(7)的蒸汽的装置(13),用于检测该密封箱(2)中冷却剂(7)的温度的装置(12),和一个检测该变压器(1)的供电开关启动的的装置(21)。
9.根据权利要求7或8所述的防护设备,其特征在于该压力传感装置包括一个配有电接触头的安全阀。
10.根据权利要求7至9的任一项所述的防护设备,其特征在于一个控单元(22),用于接收由变压器(1)的检测装置发射的信号并可以发射控制信号。
11.根据权利要求10所述的防护设备,其特征在于用于排放该密封箱(2)的装置包括一个阀门(15),它在收到来自控制单元(22)的控制信号时打开。
12.根据权利要求10和11的任一项所述的防护设备,其特征在于一个用于通过将惰性气体(16)注入到该密封箱(2)的底部而冷却该冷却剂(7)的发热部分的装置。
13.根据权利要求12所述的防护设备,其特征在于用于注入惰性气体(16)的装置包括一个加压的气体罐(17),一个减压器(19)和一个在收到来自控制单元(22)的控制信号时打开的阀门(18)。
14.根据权利要求7至13的任一项所述的防护设备,其特征在于它包括一个用于测量在变压器(1)负载抽头转换器(25)中压力的检测装置(28)和一为防止其爆炸而将该负载抽头转换器设置在大气压下的装置。
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