一种油浸式电力设备顶盖及油浸式电力设备

1.本发明涉及电力设备技术领域，具体而言，涉及一种油浸式电力设备顶盖及油浸式电力设备。


背景技术：

2.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的下降，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，油箱内的压力激增，将破坏电力设备及油箱。油箱顶盖是油箱薄弱环节，其破裂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。现有油浸式电力设备油箱不可按照压力容器，以电弧故障超压值进行设计制造，如此则油箱外壁将非常厚重，油箱整体体积重量大幅增加，且大幅提升油箱的制造成本。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。部分现有油箱在顶盖边缘设置预设薄弱点，当油箱内出现电弧故障引发超压压力冲击时，该薄弱点破坏打开泄放通道以泄放油箱内高压油气。而该薄弱点破坏后，使得油箱内油液直接与外界连通，无法密闭油箱，仍存在安全隐患。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明提出了一种油浸式电力设备顶盖及油浸式电力设备，旨在解决现有油浸式电力设备顶盖在泄压后无法密闭油浸式电力设备导致设备存在较大安全隐患的问题。本发明提出了一种油浸式电力设备顶盖，包括：相连接的第一盖板和吸能泄压层；其中，所述第一盖板的底部用于与设备本体连接，所述吸能泄压层设置在所述第一盖板上方，二者相互贴合，且所述吸能泄压层中设置有多孔结构件，用以在接收到所述第一盖板传递的设备本体内的压力冲击作用时，发生压缩变形吸收能量，并使得所述第一盖板与所述设备本体顶部的连接件之间形成泄压通道；所述吸能泄压层的顶部用于与外部零部件相连接，以在泄压完毕后，在所述外部零部件的重力作用下下移，使得所述第一盖板再次接触并密封所述设备本体。
4.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，所述吸能泄压层为多层。
5.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，任意相邻两层所述吸能泄压层之间设置有隔板。
6.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，各层所述吸能泄压层中的多孔结构件的孔隙率自下层向上层逐渐递减。
7.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，所述多孔结构件采用泡沫金属制成。
8.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，所述泡沫金属为泡沫铝或泡沫钢。
9.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，所述多孔结构件的形状与所述第一盖板的形状相适配。
10.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，所述多孔结构件包括：相拼接的第一圆弧件和第二圆弧件；其中，所述第一圆弧件的两个端部分别设置第一对接部，所述第二圆弧件的两个端部对应设置有第二对接部，所述第一对接部和所述第二对接部均为相配合使用的台阶状结构，以实现所述第一圆弧件和所述第二圆弧件的连接。
11.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，还包括：第二盖板；其中，所述第二盖板设置在吸能泄压层上方，并且所述第二盖板的顶部用于与外部零部件相连接，以在泄压完毕后，在所述外部零部件的重力作用下下移，使得所述第一盖板再次接触并密封所述设备本体。
12.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，所述第一盖板、各所述吸能泄压层和所述第二盖板之间通过螺栓连接。
13.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，所述吸能泄压层的强度高于所述外部零部件的重力，小于所述设备本体内的冲击压力。
14.进一步地，上述油浸式电力设备顶盖中，所述第二盖板的强度大于所述第一盖板的强度。
15.本发明中的油浸式电力设备顶盖，通过在第一盖板上设置吸能泄压层，以在设备本体内发生电弧故障时，接收第一盖板传递的冲击载荷而压缩变形，使得第一盖板脱离设备本体的连接件，在二者之间形成泄压通道，以泄放电弧放电引发的高温高压油气，并通过吸能泄压层吸收短路电弧释放的能量，提升电力设备的结构可靠性，且在泄放完毕后可使第一盖板在外部零部件的重力作用下下移，再次密封设备本体，能有效保护设备及其内部的机械和电子设备，较现有油浸式电力设备而言，具备更高能量等级的电弧故障容错性，并有利于避免由于顶盖破裂及不可控高压油液喷射带来的各种严重后果。
16.本发明还提供了一种油浸式电力设备，包括：设备本体和上述油浸式电力设备顶盖；其中，所述设备本体的顶部开口，所述顶盖盖设于所述设备本体的顶部开口处，且二者通过连接件相连。
17.本发明中的油浸式电力设备，由于采用了设置有吸能泄压层的顶盖，可以吸收短路电弧释放的能量，并泄放电弧放电引发的高温高压油气，提高了设备的安全性能。
附图说明
18.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油浸式电力设备顶盖的局部剖视图；图2为本发明实施例提供的油浸式电力设备顶盖中多孔结构件的结构示意图；图3为本发明实施例提供的油浸式电力设备顶盖中多孔结构件的安装结构示意图；
图4为本发明又一实施例提供的油浸式电力设备顶盖的局部剖视图；图5为本发明实施例提供的油浸式电力设备顶盖在设备本体内发生电弧故障时的结构示意图；图6为本发明实施例提供的油浸式电力设备顶盖在设备本体内的电弧故障结束时的结构示意图。
具体实施方式
19.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。
20.实施例1参阅图1，本发明第一种实施例的油浸式电力设备顶盖包括：相连接的第一盖板1和吸能泄压层2；其中，所述第一盖板1的底部用于与设备本体连接，所述吸能泄压层2设置在所述第一盖板1上方，二者相互贴合，且所述吸能泄压层2中设置有多孔结构件21，用以在接收到所述第一盖板1传递的设备本体内的压力冲击作用时，发生压缩变形吸收能量，并使得所述第一盖板1与所述设备本体顶部的连接件之间形成泄压通道；所述吸能泄压层2的顶部用于与外部零部件3相连接，以在泄压完毕后，在所述外部零部件3的重力作用下下移，使得所述第一盖板1再次接触并密封所述设备本体。
21.具体而言，第一盖板1可以为圆形或方形钢板，设备本体顶部的连接件可以为连接法兰7，第一盖板1通过连接法兰7密封设备本体，且第一盖板1的下表面中间部分与设备本体内的油液4接触。第一盖板1的钢板强度较低，以在设备本体内发生电弧故障时，在压力波的作用下向上移动，脱离设备本体，与连接法兰7之间形成泄压通道，以降低设备本体内的压力，同时传递冲击载荷至吸能泄压层2，由于第一盖板1顶部连接有外部零部件3，当设备本体内的压力释放完毕后，第一盖板1会在外部零部件3的重力作用下，再次下移，并与设备本体再次接触，实现对设备本体的密封。本实施例中，第一盖板1的形变主要发生在与变压器油及压力直接接触的部位，第一盖板1与螺栓接触的密封位置，其形变很小，泄压完毕后，仍可以保证设备密封。
22.本实施例中的设备本体可以为任意带有顶盖的油浸式电力设备，例如油浸式变压器油箱本体。
23.在本实施例的一种具体实施方式中，第一盖板1和吸能泄压层2的接触面之间可以胶水粘接或焊接成一整体。进一步优选的，吸能泄压层2夹持于第一盖板1和外部零部件3之间，第一盖板1和外部零部件3之间通过螺栓连接，实现了彼此的进一步固定连接。吸能泄压层2可以为一层或多层，当吸能泄压层2为多层时，每层中可以包括多个多孔结构件21，在一种实施方式中，各个多孔结构件21依次并列排布在外部零部件3的基板与第一盖板1之间的同一层内，相邻两层中的多孔结构件21相互叠置在一起，各层多孔结构件21可以对齐叠置也可以错位叠置，本实施例对其不作任何限定；当在另一种实施方式中，多孔结构件21为环状结构时，多个多孔结构21也可以为不同直径的多孔结构相互套设的形式布置在同一平面
内，即直径较小的多孔结构件21套设在直径较大的多孔结构件21内，呈同心圆形式布置在同一层内；相邻两层中的多孔结构件21相互叠置在一起，各层多孔结构件21可以对齐叠置也可以错位叠置，本实施例对其不作任何限定。
24.多孔结构件21采用泡沫金属制成；优选的，泡沫金属为泡沫铝或泡沫钢；更优选的，多孔结构件21采用高孔隙率闭孔泡沫铝制成，其具备较低抗压强度和较长塑性变形平台，能够更好的缓冲设备本体内的压力冲击作用。多孔结构件21可以为环状结构。
25.吸能泄压层2的强度高于外部零部件3的重力，小于所述设备本体内的冲击压力，以克服外部零部件3的重力，通过自身大变形吸收设备本体内的冲击能，降低螺栓受到的冲击载荷，进而使得外部零部件3的基板在外力作用下的变形极大减小，提升设备结构可靠性，也大大提升了设备整体的抗爆性能。
26.本实施例中的外部零部件3可以为升高座或套管部件。本发明的顶盖可以适用于各类油浸式电力设备，例如油浸式变压器油箱。
27.上述显然可以得出，本实施例中提供的油浸式电力设备顶盖，通过在第一盖板上设置吸能泄压层，以在设备本体内发生电弧故障时，接收第一盖板传递的冲击载荷而压缩变形，使得第一盖板脱离设备本体的连接件，在二者之间形成泄压通道，以泄放电弧放电引发的高温高压油气，并通过吸能泄压层吸收短路电弧释放的能量，提升设备结构可靠性，且在泄放完毕后可使第一盖板在外部零部件的重力作用下下移，再次密封设备本体，能有效保护设备及其内部的机械和电子设备，较现有油浸式电力设备而言，具备更高能量等级的电弧故障容错性，并有利于避免由于顶盖破裂及不可控高压油液喷射带来的各种严重后果。
28.上述实施例中，所述吸能泄压层2为多层，以提升整体泄压效果。
29.优选的，任意相邻两层所述吸能泄压层2之间设置有隔板。隔板可以为与多孔结构件21形状匹配的金属平板，设置在相邻的两层多孔结构件21之间，以使得多孔结构件21受力均匀，并有利于逐层缓冲冲击压力。
30.进一步的，各层所述吸能泄压层2中的多孔结构件21的孔隙率自下层向上层逐渐递减。孔隙率逐层减小，对应的强度逐层增大，可以有效减少外部零部件3的变形程度，极大提升设备整体抗爆能力。
31.优选的，每层吸能泄压层2中的多孔结构件21的孔隙率保持一致，以防止局部应力集中，影响压力缓冲效果。
32.实施例2本实施例中，多孔结构件21的形状与第一盖板1的形状相适配。
33.具体而言，多孔结构件21可以为圆形或方形结构。
34.实施例3参见图2至图3，本实施例中，所述多孔结构件21包括：相拼接的第一圆弧件211和第二圆弧件212；其中，所述第一圆弧件211的两个端部分别设置第一对接部a，所述第二圆弧件212的两个端部对应设置有第二对接部b，所述第一对接部和所述第二对接部均为相配合使用的台阶状结构，以实现所述第一圆弧件211和所述第二圆弧件212的连接。
35.具体而言，第一圆弧件211和第二圆弧件212的结构可以相同，二者可以均为半圆弧状结构。所述第一圆弧件211和所述第二圆弧件212上一一对应的设置有多个连接孔c，以
通过若干螺栓5实现多孔结构2与第一盖板1和顶部的外部零部件3或者第二盖板6的稳固连接。第一对接部和第二对接部可以为相匹配的台阶部，将多孔结构件21设置成两个圆弧件对接的形式，以便于加工及安装和拆卸，有利于提高生产效率。
36.实施例4参阅图4至图6，上述各实施例中，还可以包括：第二盖板6；其中，所述第二盖板6设置在吸能泄压层2上方，并且所述第二盖板6的顶部用于与外部零部件3相连接，以在泄压完毕后，在所述外部零部件3的重力作用下下移，使得所述第一盖板1再次接触并密封所述设备本体。
37.也即，在本发明的另一种实施例中：所述第一盖板1的底部用于与所述设备本体连接，所述吸能泄压层2设置在所述第一盖板1和所述第二盖板6之间，并分别与所述第一盖板1和所述第二盖板6相互贴合，且所述吸能泄压层2中设置有若干多孔结构件21，用以在接收到所述第一盖板1传递的设备本体内的压力冲击作用时，发生压缩变形吸收能量，并使得所述第一盖板1与所述设备本体顶部的连接件之间形成泄压通道；所述第二盖板6的顶部用于与外部零部件3相连接，以在泄压完毕后，在所述外部零部件3的重力作用下下移，从而使得所述第一盖板1再次接触并密封所述设备本体。
38.所述第一盖板1、各所述吸能泄压层2和所述第二盖板6之间通过螺栓5连接，并通过螺母8紧固。本实施例中，第二盖板6与第一盖板1的形状可以一致，例如均为方形或圆形钢板。
39.优选的，第二盖板6的强度大于所述第一盖板1的强度，在受到冲击力时，变形较小，可以有效的提升设备的抗爆能力。
40.关于结构参见上述实施例即可，此处不再赘述。例如多孔结构件21可以为多个，各个多孔结构件21可以均匀分布在第一盖板1和第二盖板6之间，以均匀的分散吸收第一盖板1传递的设备本体内部的压力冲击。
41.继续参阅图5至图6，本发明实施例的工作原理如下：如图5所示，设备本体内发生电弧故障时，压力波推动第一盖板1上移并挤压吸能泄压层2，第一盖板1与连接法兰7脱离形成泄压通道，泄放油箱内的高压油气，降低油箱内压。多孔结构件21缓冲吸收压力冲击，降低连接螺栓所受冲击载荷。
42.如图6所示，电弧故障泄压结束后，第二盖板6在其上方的外部零部件3重力及自重作用下下移，第一盖板1与连接法兰7再次接触并密封设备。
43.由以上可以看出，本发明提供的油浸式电力设备顶盖，通过在第一盖板和第二盖板之间设置吸能泄压层，以在设备本体内发生电弧故障时，接收第一盖板传递的冲击载荷而压缩变形，使得第一盖板脱离设备本体的连接件，在二者之间形成泄压通道，以泄放电弧放电引发的高温高压油气，并通过吸能泄压层吸收短路电弧释放的能量，提升油箱结构可靠性，且在泄放完毕后可使第二盖板在外部零部件的重力作用下下移，再次密封设备本体，能有效保护油箱及其内部的机械和电子设备，较现有油浸式电力设备油箱而言，具备更高能量等级电弧故障容错性，可更有效地保护油浸式电力设备，并避免油箱顶盖破裂及不可控高压油液喷射带来的各种严重后果。
44.实施例5本发明还提供了一种油浸式电力设备，包括：设备本体和上述任一实施例所述的
油浸式电力设备顶盖；其中，所述设备本体的顶部开口，所述顶盖盖设于所述设备本体的顶部开口处，且二者通过连接件相连。
45.电力设备实施例与上述顶盖实施例中的相关之处可互相参照，此处不再赘述。
46.综上，本发明提供的油浸式电力设备，通过在顶盖中引入柔性的多孔结构件，能在设备本体受到超压冲击时，在安全范围内发生适当变形，通过降低设备本体内的压力实现对电力设备的防护，大大提高了设备的安全性能。
47.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。