专利名称：密封的电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用绝缘流体填充的密封电设备、优选为变压器和用于容纳 包含在该变压器内的绝缘流体由于受热而引起的体积变化的装置。本发明可以实现变压器的密封并由此而可以明显降低绝缘流体的老化和 该设备的以纤维素为基制造的绝缘材料的老化。另外采用本发明的装置还可以 取消空气干燥器和从属的管道。
背景技术：
已知变压器和其他电设备为了冷却和绝缘用油或其他绝缘流体来填充。在 变压器工作时由于负荷变化和其他影响会导致变压器的绝缘流体温度明显变 化。为了容纳由于温度变化而引起的变压器绝缘流体的体积变化在现有技术中 采用了油膨胀箱，其通过一个具有坡度的管道与变压器的箱体相连。这样的膨胀箱例如已记载在DE19527763C2中。这种膨胀箱的缺点是油面与外部空气接 触，这要求采用所谓的空气干燥器。在该空气干燥器中空气通过干燥剂导引并 在那里被干燥。在这种情况下是利用干燥剂的吸收能力(吸湿性)并必须定期 更新干燥剂。周期性的必要的视觉观察和定期更换干燥剂、尤其在高空气湿度 的地区意味着显著的成本因素(建议的维护间隔3个月)。此外这种空气干燥 器不能提供通过绝缘流体防止吸收湿度和氧气的可靠密封性，尤其在快速冷却 变压器时。为了防止由于大气影响使油变坏，相宜地将油箱用油密封并耐压地封闭。 对此对于更小功率不久以来采用具有波形壁箱的变压器。对于较大功率变压器 这种箱结构形状基于所要求的真空强度和所要求的大的体积变化是不适用的。 但是对于这些变压器的密封要求也在不断增长。此外，由DE1971624U1和DE10010737C2已知一些方案，在这些方案中 绝缘流体的体积变化由特殊的膨胀散热器接收。该方案的缺点是，补偿过程引 起散热器的机械变形，由此损害其强度。另外由于散热器的变形导致油和空气循环的横截面变化。这些方案所需的 膨胀散热器导致高成本，因此不能够进行热镀锌并且目前在市场上不能自由提 供使用。此外这些膨胀散热器不能够按分级构件制造，而这对于其冷却装置应 该处于铁路运输的装载界限内的大功率变压器而言是必要的。此外已知一些膨胀箱，其在主腔室内采用薄膜将绝缘流体与周围空气分隔开。在DE3206368中记载了一种这样的膨胀箱。这些膨胀箱尽管提供了将绝缘 流体与周围空气可靠隔绝的密封性，但是还是需要空气干燥器，这又牵扯到上面已阐述的缺点。另外与周围空气的接触导致所述薄膜老化以及因此导致技术 上的不安全性。另外已知直接在变压器盖的下方装入气垫(DE710389, US3544938 )。但 是该方案不能提供分离气垫和有害气体的可能性并要求高成本地延长绝缘套管 的在油 一侧的绝缘构件。直接在油面上方设置气垫导致在变压器变热时热量传 输到气垫上。气塾的这种加热导致在气垫内附加的压力升高并进而使整个变压 器箱内的压力升高。除了对于压力必要地设计变压器箱外，这种强烈的温度及 压力波动可能导致形成气垫的惰性气体在绝缘流体内的溶解性。这在快速冷却 变压器时导致在绝缘流体中形成气泡。由DE2308955已知一种具有气垫的变压器方案，其中尝试通过一个悬浮在 绝缘流体上的圓盘达到减小气垫与油温的热耦合。这一点基于气垫所保持的位 置直接在油上方仅能在局部达到。发明内容下面所描述的发明可以实现在避免上述缺点的同时补偿在变压器运行时 油体积的变化。本发明为了容纳绝缘流体由于受热引起的体积波动而采用了气 垫。对于该气垫采用惰性气体、优选为氮气。该气垫按照本发明利用薄膜与绝 缘流体分隔开。通过这种分隔很大程度上避免气体溶解在绝缘流体中并因此避 免在由于电设备冷却而使压力急剧降低情况下绝缘流体的气体溶解性降低时形 成所谓的气泡。由此能够在无有害气泡形成的情况下采用更大的压力间隙。按照本发明设置的薄膜不受大气(氧气、臭氧、氢气)的影响并达到高的 使用寿命。用于分隔绝缘流体与气垫的薄膜(气袋)按照本发明不是针对气垫的大小， 而是仅针对容纳绝缘流体的体积波动来设计的。附加的容器提供对于限制最大压力所需的气体体积。由此可以采用小的气袋，这不仅可以降低成本，而且通 过气体与绝缘流体之间小的薄膜面达到进一步降低气体扩散。在所有运行状态下通过不饱和油实现正常运行。要避免由于油分解产生的 气体与气垫的气体的混合。杜绝部分气垫气体溶解在绝缘流体中自然要求将气 体压缩室的体积增大一些。容器的分离提供了这样的可能性，即，通过有利地布设气体压缩室而保持 明显低于变压器最大运行温度的最大气体温度。这提供了减小所需体积或最大 运行压力的方法。可柔性地布设气体压缩室。在一种独特的实施方式中包含薄 膜的分箱体方便接触地设置在变压器的下部区域内。这能够减小变压器的结构 高度并减小大功率的可运输的满装备变压器的造型。通过按照本发明构造的变压器可以达到彻底将绝缘流体与大气/周围空气 隔绝。防止绝缘流体吸收湿气和氧气。避免由于湿气影响绝缘流体的绝电强度 以及明显降低绝缘流体和绝缘构件的纤维素的老化。可以取消空气干燥器以及从属的管道。可以省略定期检查空气干燥器内的 干燥剂状态并由于取消定期更换干燥剂的高成本而因此节约了费用。避免了由 于耗费干燥剂而造成的环境污染以及垃圾处理等问题。通过按照本发明构造的变压器可以达到在取消需要高维护成本的部件同 时密封地封闭该变压器。此外所述解决方案还确保了双浮子继电器的完整功能性。在本发明中所描 述的变压器可以顺利地如此构造，即，对于密封功能所需的所有部件都设置在 变压器的本身主体之外以及如传统结构形式的变压器那样采用相同的外部接 头。由此提供了后续补充装备现有变压器的可能性。与其他方案相比按照本发 明构造的变压器在缺少密封的体积补偿装置的情况下不会导致变压器失效，而 且该变压器可以作为传统变压器继续工作。在另一种实施方式中用于气垫的附加容器与该变压器分开地建立，由此使 该设备适应于现有面积。对于建立用于气垫的容器的有利方式是利用具有较小 温度波动的地方。在一项有利的扩展设计中，所述气体容器通过遮阳板防止被过度加热。 在本发明的另一项优选实施方式中，所述气体压缩室装有附加的压力阀， 该压力阀在压力明显较小时作为大面积的、相对无惯性工作的、保护该电设备 免受在故障状态下由于绝缘流体的分解而产生的压力波影响的减压阀起作用。如果该变压器在通常环境温度下过载运行，则针对最大环境温度设计的气体压 缩室能够容纳绝缘流体的附加的体积增大。如果在最大环境温度时发生超负荷， 则在按照本发明设计的变压器中不会使减压阀或密封防护装置动作和与之相关 地切断变压器，以及不会导致如在其他密封变压器中与该监控装置相关的油损 耗，而是通过在压力较小时响应的排气阀仅发生较小的气体损耗。变压器通常 可以继续运行。仅需要直至达到相反的极限运行情况(在最小环境温度时空载 运行或断开的情况下)弥补流失的气体量。如果这一点也实施的话，则仅存在 对密封系统危害加剧的可能，但是排除使箱体和其他部件变形的可能，因为该 变压器为了能实现通常的填充过程而设计成耐真空的。
具体实施方式
下面借助具体实施例详细阐述本发明。
图1示出了具有密封壳体4的变压器2，该壳体填充有绝缘流体5.1。通过 装有双浮子继电器B1的管道15由于绝缘流体因受热引起的体积波动使其流入 到膨胀箱11中。在该膨胀箱内安装了将绝缘流体5.2与气体6.1分隔开的薄膜 14。该膨胀箱11通过管道16装设有其他用于气垫12的腔室，这些腔室布设成， 使得实现气垫6.2与变压器内的绝缘流体温度热脱耦。在本实施例中膨胀箱11 以及与变压器热脱耦的气体压缩室12由薄板圆柱体构成。将气体压缩罐作为外 部圓柱体的实施方式能够实现以极低成本建立所需要的压缩体积。图2示出了本发明的一个实施例，其中用于绝缘流体11的膨胀箱设置在 变压器的壳体4.2的上棱边下方并借助于连接管道15这样与箱体4连接，即， 使得可以确保双浮子继电器的全部功能作用。在发生故障时由于绝缘流体分解 而产生的气体上升并汇聚在双浮子继电器B1中。与其他解决方案相比，按照本发明的气体压缩室12的布设结构通过绝缘 流体流过相应大横截面15的连接管道能够采用集成在双浮子继电器B1中的放 流防护装置。在能量卸载时通过产生气体形成的压力波导致绝缘流体朝膨胀箱 11方向急剧流动并致使要操纵双浮子继电器B1的设置在液流中的闸门。通过该实施例示出的膨胀箱11的布局结构能够显著地降低变压器的整体遮阳板29防止了气体压缩室12被过度加热。另外气体压缩室12装有附加的压力阀D3，该压力阀在压力明显较小时作为大面积的、相对无惯性工作的、保护该电设备免受在故障状态由于绝缘流体的分解而产生的压力波影响的减压阀Dl而起作用。若变压器在通常环境温度下超负荷运行，则针对最大环境温度设计的气体 压缩室12能够接受绝缘流体的附加的体积增大。如果在最大环境温度时发生超 负荷，则在按照本发明设计的变压器中不会使减压阀Dl和密封防护装置动作 和与之相关地切断变压器，并且不会导致如在其他密封变压器中与该监控装置 相关的油损耗，而是通过在压力较小时响应的排气阀仅发生较小的气体损耗。
权利要求
1.一种具有密封的用绝缘冷却流体(5.1)填充的壳体(4)的变压器(2)，该壳体(4)用于借助气垫(6)来接受该绝缘流体(5.1)由于受热而引起的体积变化，其特征在于，将用于绝缘流体(5.2)的膨胀箱(11)的尺寸和结构设计为，使得该设备的箱体(4)在所有运行状态下都完全填充绝缘流体(5.2)，其中，接受绝缘流体的体积变化的气垫通过薄膜(14)与绝缘流体(5.2)分隔开以及该薄膜(14)密封地与周围大气隔绝。
2. 如权利要求1所述的变压器(2),其特征在于，所述气垫(6.2)的主 要部分安置在与绝缘流体(5 )的原有膨胀箱(11 )分开的容器(12)中以及至 少该气体压缩室(12 )布设成，使得确保与绝缘流体(5.1 )的处于该电设备(2 ) 上部区域内的热流体层热脱耦。
3. 如权利要求1或2所述的变压器(2)，其特征在于，该电设备(4)的 箱体与所述膨胀箱(11)之间的连接管道安置成，使得上升的气体被可靠地送 往双浮子继电器(Bl)。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的变压器(2),其特征在于，该电设 备(2)的箱体(4)、所述用于绝缘流体(5.2)的膨胀箱(11)以及所述气体 压缩室构成一个耐压密封的封闭单元。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的变压器(2)，其特征在于，所述用 于绝缘流体(11 )的膨胀箱设置在该电设备的壳体(4.2)的上棱边下并借助于 连接管道(15)这样与所述箱体(4)连接，使得可以确保双浮子继电器(Bl) 的全部功能作用。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的变压器(2),其特征在于，当在该 设备内部超过规定的压力时通过打开节流装置(Dl)来降低该变压器箱体内的 过压。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的变压器(2),其特征在于，该变压器装有用于收集和排放本身所产生的气体的装置。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的变压器(2)，其特征在于，包含所 述气垫(6.2)的绝大部分的容器通过适当的措施(例如遮阳板(29)、着色) 来防止通过直接的阳光照射被加热。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的变压器(2),其特征在于，在所述 气体压缩室(12)上安装惯性工作的减压阀(D3),该减压阀在压力明显较小 时作为大面积的、相对无惯性工作的、保护该电设备免受在故障状态时由于绝 缘流体的分解而产生的压力波影响的减压阀(Dl)起作用。
10. 如权利要求1至9中任一项所述的变压器(2),其特征在于，所述包 含薄膜的膨胀箱装有用于检测绝缘流体的填充状态或检测压力的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用绝缘流体填充的密封的电设备、优选为变压器以及用于接受由于受热而引起的在该变压器内包含的绝缘流体体积变化的装置。按照本发明通过气垫补偿这种体积变化，该气垫与绝缘流体热脱耦。气垫的绝大部分安置在与绝缘流体的膨胀箱分开的容器中。体积补偿装置的所有部分构造成，能保留通用监控设备的功能、尤其是还能保留双浮子继电器的放流防护的功能。本发明能够实现变压器的密封并由此而可以明显降低绝缘流体的老化和该设备的以纤维素为基制造的绝缘材料的老化。此外采用按照本发明的装置还可以省去空气干燥器及相关的管道。
文档编号H01F27/14GK101223613SQ200680025996
公开日2008年7月16日 申请日期2006年7月14日 优先权日2005年7月17日
发明者乔格·芬戴森 申请人:西门子公司