电力设备及相关制造方法与流程

1.本发明示例性实施方案通常涉及绝缘介质的改进，并更具体地，涉及电力设备和提供电力设备的方法。


背景技术：

2.液体绝缘介质(如变压器油或合成油)已广泛用于高压电力设备中，以使高压部分与低压部分绝缘。在这类应用中，液体绝缘油可以为电力设备提供增强的介电强度。此外，当应用自然或强制冷却系统时，液体绝缘介质或称绝缘油，也可以用作热交换介质，例如：高压电力变压器。在这类应用中，液体绝缘介质在温度升高下的膨胀对绝缘系统而言是一种挑战。
3.已提出一些方法来应对绝缘油的膨胀。例如，可以使用波纹管来避免由于热膨胀对绝缘结构的任何损害。然而，波纹管会增加电力设备的整体成本。还提出使用某些具有较低热膨胀系数的液体绝缘介质。此外，对于液体绝缘介质的选择，多年来已被证明性能可靠的现有液体绝缘介质很难被取代，因为成本总是很高且很难平衡其他技术要求。如何在不影响油的绝缘性能的情况下，以经济高效的方式使高压部分与低压部分绝缘，成为对设计者的挑战。
4.因此，仍然需要一种更简单、更便宜的设计来缓解绝缘油的膨胀。


技术实现要素：

5.本发明的示例性实施方案提出一种解决方案，以便捷经济的方式来缓解膨胀并改善介电性能。
6.在第一方面，本发明的实施方案涉及电力设备。电力设备包含：高压部分；低压部分；和绝缘油，所述绝缘油适合于浸渍所述高压部分并使所述高压部分与所述低压部分绝缘；其中所述绝缘油部分地填充有热膨胀系数低于所述绝缘油的聚合物颗粒。
7.根据本发明的实施方案，可以通过经济高效的方式降低绝缘介质的膨胀程度。
8.在一些实施方案中，所述聚合物颗粒由选自以下的组的材料制成：聚乙烯、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰胺(pa)、尼龙66、聚碳酸酯(pc)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氧化甲烯/聚甲醛(pom)和/或其组合。
9.在一些实施方案中，所述聚合物颗粒具有高于或等于绝缘油的击穿强度。
10.在一些实施方案中，电力设备为配置有管式绝缘子的高压互感器，所述管式绝缘子与高压互感器的低压部分耦合，并且高压部分和管式绝缘子之间的间隙填充有绝缘油，并且高压部分被绝缘油完全浸渍。
11.在一些实施方案中，电力设备为配置在低压部分中的电力电容器，并且低压部分为电力电容器的长方体形外壳；并且高压部分和低压部分之间的间隙填充有绝缘油，并且高压部分被绝缘油完全浸渍。
12.在一些实施方案中，所述绝缘油选自包括以下的组：faradol 670、faradol 600、
faradol 810、pxe和/或其组合。
13.在一些实施方案中，电力设备为配置在低压部分中的电力变压器，并且低压部分为电力变压器的长方体形壳体，电力变压器包含：轭，其配置在所述长方体形壳体中；和铁盘，其配置在轭中；其中高压部分配置在铁盘周围，并且绝缘油配置在长方体形容器和轭之间、轭和铁盘之间以及铁盘和高压部分之间。
14.在一些实施方案中，绝缘油包含氢化处理的轻质环烷烃(naphthenic)。
15.在一些实施方案中，低压部分接地。
16.在第二方面，本发明的实施方案涉及提供电力设备的方法。所述方法包括：提供高压部分；提供低压部分；提供绝缘油，其适合于浸渍所述高压部分并使所述高压部分与所述低压部分绝缘；以及，用热膨胀系数低于所述绝缘油的聚合物颗粒部分地填充绝缘油。
17.在一些实施方案中，所述聚合物颗粒由选自以下的组的材料制成：聚乙烯、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰胺(pa)、尼龙66、聚碳酸酯(pc)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氧化甲烯/聚甲醛(pom)和/或其组合。
附图说明
18.通过以下参考附图的详细描述，本文公开的示例性实施方案的上述和其他目的、特征和优势将变得更容易理解。在附图中，本文公开的几个示例性实施方案将以示例和非限制性方式进行说明，其中：
19.图1示出本发明的第一示例性实施方案的电力设备的示意图；
20.图2示出本发明的第二示例性实施方案的电力设备的示意图；
21.图3示出本发明的第三示例性实施方案电力设备的示意图；以及
22.图4示出本发明的一个示例性实施方案提供电力设备的示例性方法。
23.在整个附图中，相同或相应的参考标记指代相同或相应的部分。
具体实施方式
24.现将参考一些示例性实施方案来讨论本文所述的主题。讨论这些实施方案的目的仅在于使本领域的技术人员能够更好地理解并实现本文所述的主题，并非对主题的范围进行任何限制。
25.术语“包含”或“包括”及其变体应理解为“包括但不限于”的开放术语。术语“或”应理解为“和/或”，除非上下文另有明确指示。术语“基于”应理解为“至少部分基于”。术语“可操作”是指可通过用户或外部机制诱发的操作实现的功能、动作、运动或状态。术语“一实施方案”和“一个实施方案”应理解为“至少一个实施方案”。术语“另一个实施方案”应理解为“至少一个其他实施方案”。
26.除非另有规定或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变体被广泛使用，包括直接和间接安装、连接、支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。在下面的描述中，相似的参考数字符号和标记用于描述附图中相同、相似或对应的部件。下文可能包括其他明确和隐含的定义。
27.第一示例性实施例
28.图1示出电力设备的第一示例性实施例。如图所示，这个实施例中电力设备为高压
互感器10。
29.高压互感器10包含高压部分14和低压部分16。绝缘油包含在高压互感器10中，所述绝缘油适合于使所述高压部分14与所述低压部分16绝缘。如图1所示，所述绝缘油部分地填充有聚合物颗粒5并且浸渍所述高压部分14。聚合物颗粒5具有低于所述绝缘油的热膨胀系数。
30.通过将聚合物颗粒5引入高压互感器10中，一部分绝缘油会被聚合物颗粒5占据，从而降低混合物中绝缘油的比例。本发明的实施例可以显著减少绝缘油的使用以节省成本。
31.此外，由于聚合物颗粒5的热膨胀系数低于所述绝缘油的热膨胀系数，混合物的膨胀会更少，从而降低膨胀部件的失效风险。
32.在一些实施方案中，高压互感器10中的聚合物颗粒5可由选自以下的组的材料制成：聚乙烯、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰胺(pa)、尼龙66、聚碳酸酯(pc)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氧化甲烯/聚甲醛(pom)和/或其组合。在该种方式中，聚合物颗粒5可以商购且便宜。因此，颗粒-绝缘油混合物的总成本可以保持较低。
33.应理解，本文列出的材料仅用于示例性目的，并且具体材料不限于本发明的实施方案，只要其与绝缘油相容即可。
34.在一些实施方案中，高压互感器10中的绝缘油可以为包含氢化处理的轻质环烷烃的变压器油。热膨胀系数为650-800
×
10-6
/k。
35.应理解，上述列出的材料和值仅为说明性的，而不是限制性的。绝缘油的具体形式不限于本文。
36.表1示出聚合物颗粒5的一些示例性材料的热膨胀系数的值。
37.表1
[0038][0039]
从表1中可以看出，聚合物颗粒5的热膨胀系数低于变压器油。
[0040]
在一些实施方案中，变压器油的介电常数在50hz下可以为2.2-2.4。应理解，上述列出的值仅为说明性的，而不是限制性的。在一些实施方案中，变压器油的介电常数可以为其他值，其取决于用户的实际需求。
[0041]
表1还示出聚合物颗粒5的一些示例性材料的介电常数。由于聚合物颗粒5的介电常数与变压器油基本相同，混合物的击穿场强不会受影响。在一些实施方案中，聚合物颗粒的介电常数甚至低于绝缘油，混合物的击穿强度会增加。
[0042]
在该种方式中，通过将聚合物颗粒引入绝缘油中，电力设备的介电损耗在某些频谱下相当低，例如20hz-1mhz。此外，聚合物颗粒5和绝缘油的这种混合物对高压互感器10中的电应力控制没有太大影响。应理解，上述列出的值仅为说明性的，而不是限制性的。
[0043]
在一些实施方案中，聚合物颗粒5可以具有高于或等于绝缘油的击穿强度。因此，聚合物颗粒5可以与绝缘油一起承受电压。在该种方式中，高压互感器10的现有结构没有很多改变，但聚合物颗粒5和绝缘油的混合物能够承受更高的电压。
[0044]
在一些实施方案中，如图1所示，在高压部分14和管式绝缘子18之间形成间隙15，并且间隙15填充有绝缘油。在一些实施方案中，高压部分14被绝缘油完全浸渍。
[0045]
在一些实施方案中，低压部分16可以接地。因此，可以确保高压互感器10的安全性。
[0046]
由于聚合物颗粒5的杂质少得多，因此可以通过大规模工业生产来保证清洁度，这也有助于进一步降低价格。
[0047]
示例性实施例的高压互感器10的整体绝缘性能可以被改善。此外，由于聚合物颗粒5与绝缘油具有良好的材料相容性，在正常运行下可以多年保持它们的原有性能，不会影响设备的结构布置。这令用户满意。
[0048]
第二示例性实施例
[0049]
图2示出电力设备的第二示例性实施例。如图所示，这个实施例中的电力设备为电力电容器20。
[0050]
如图所示，所述电力电容器20包含高压部分24和低压部分26。低压部分26与高压部分24绝缘。较低压部分26为电力电容器20的长方体形外壳并且电力电容器20配置在较低压部分26中。应理解，电力电容器20的外壳的形状不限于本文。根据具体运行环境，其他形状也是可能的。
[0051]
如图2所示，在高压部分24和低压部分26形成间隙25。间隙25填充有绝缘油。在一些实施方案中，高压部分24被绝缘油完全浸渍。
[0052]
在该种方式中，绝缘油的体积比更小，降低膨胀体积，并进一步降低容器的机械应力，相应地降低容器发生机械故障和绝缘液体泄漏的风险。更“干”的特点还降低减少运输/地震振动带来的风险。
[0053]
在一些实施方案中，电力电容器20中的绝缘油可以选自包括以下的组：faradol 670、faradol 600、faradol 810、pxe和/或其组合。在一些实施方案中，电力电容器20中绝缘油的热膨胀系数可以为700-780
×
10-6
/k。应理解，上述列出的值仅为说明性的，而不是限制性的。
[0054]
在一些实施方案中，高压互感器10中的聚合物颗粒5可由选自以下的组的材料制成：聚乙烯、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰胺(pa)、尼龙
66、聚碳酸酯(pc)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氧化甲烯/聚甲醛(pom)和/或其组合。
[0055]
关于表1，聚合物颗粒5的热膨胀系数低于绝缘油。因此，能够降低电力电容器20内部的绝缘介质的膨胀程度。
[0056]
在一些实施方案中，低压部分26可以接地。因此，可以确保高压互感器10的安全性。
[0057]
相比于传统设计，本发明的实施例的电力电容器20能够避免因绝缘的热膨胀导致的问题。
[0058]
第三示例性实施例
[0059]
图3示出电力设备的第三示例性实施例。如图所示，这个实施例中的电力设备为电力变压器30。
[0060]
如图3所示，电力变压器30包含高压部分34和低压部分36，并且低压部分为电力变压器30的长方体形壳体。电力变压器还包含轭32和铁盘38。轭32配置在长方体形壳体中并且铁盘布置在轭32中。应理解，电力变压器30的壳体的形状不限于本文。根据用户需求，其他形状也是可能的。
[0061]
如图所示，高压部分34配置在铁盘38周围。绝缘油填充长方体形容器和轭32之间、轭32和铁盘38之间以及铁盘38和高压部分34之间的空间。
[0062]
在一些实施方案中，电力变压器30中的绝缘油可以包含热膨胀系数为650-800
×
10-6
/k的氢化处理的轻质环烷烃。应理解，上述列出的值仅为说明性的，而不是限制性的。
[0063]
在一些实施方案中，高压互感器10中的聚合物颗粒5可由选自以下的组的材料制成：聚乙烯、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰胺(pa)、尼龙66、聚碳酸酯(pc)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氧化甲烯/聚甲醛(pom)和/或其组合。
[0064]
关于表1，聚合物颗粒5的热膨胀系数低于绝缘油。因此，能够降低电力变压器30内部的绝缘介质的膨胀程度。
[0065]
在一些实施方案中，低压部分36可以接地以确保电力变压器30的安全性。
[0066]
相比于传统设计，通过简单地将聚合物颗粒5引入绝缘油中，能够保证电力变压器30内部的绝缘介质的绝缘性能。
[0067]
示例性方法
[0068]
本发明的实施例涉及提供电力设备的方法。图4示出本发明的示例性实施例的提供电力设备的方法400。
[0069]
在方框402，提供高压部分14、24、34。在方框404，提供低压部分。在方框406，提供适合于浸渍所述高压部分14、24、34的绝缘油并且绝缘油适合于使所述高压部分14、24、34与所述低压部分绝缘。在方框408，用热膨胀系数低于所述绝缘油的聚合物颗粒5部分地填充绝缘油。
[0070]
在一些实施方案中，所述聚合物颗粒5由选自以下的组的材料制成：聚乙烯、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰胺(pa)、尼龙66、聚碳酸酯(pc)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氧化甲烯/聚甲醛(pom)和/或其组合。
[0071]
应理解，除非另有明确说明，否则针对特定实施例讨论的或相关的元素和方面可以与其他实施例的元素和方面适当组合。应理解，图4中涉及的装置和结构已在上文中参考图1-3进行了描述，为了简洁起见在下文将不再描述细节。
[0072]
相比于传统设计，本发明的实施方案提出一种简单却有效的方法，来缓解绝缘介质的膨胀并且还改善介电性能。
[0073]
虽然按特定顺序对操作进行描述，但这不应理解为要求按照所示的特定顺序或按顺序执行此类操作，或执行所有所示操作，以获得期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。类似地，虽然在上述讨论中包含了若干具体实施细节，但这些细节不应被解释为对本发明范围的限制，而应解释为对特定实施方案可能的具体特征的描述。在各独立的实施方案的上下文中描述的某些特征也可以在单一实施方案中组合实现。另一方面，在单一实施方案的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方案中独立实现或在任何合适的子组合中实现。
[0074]
尽管主题已经用特定于结构特征和/或方法行为的语言描述，但应理解，所附权利要求中定义的主题不一定限于上述特定特征或行为。相反，以上描述的具体特征和行为作为实施权利要求的示例性形式公开。