[发明专利]包括绕组和用于监测绕组中温度的传感器系统的静态电感应装置

说明书

本发明涉及一种静态电感应装置(1b)，包括：绕组(2)，包括多个绕组单元(3)；至少一个第一间隔体元件(5)，被布置在绕组单元(3)之间，并且包括在至少一个第一间隔体元件的表面中限定的第一凹槽(18)；以及传感器系统，用于监测装置中温度，其中传感器系统包括设置在第一凹槽中的细长并且柔性的温度感测元件(16)。第一凹槽(18)具有弯曲部分，该弯曲部分接纳柔性的温度感测元件，该柔性的温度感测元件在第一凹槽(18)中缠绕至少一圈。第一凹槽在第一间隔体元件的同一端部进入和离开第一间隔体元件。该装置包括细长的第二间隔体元件(14a)，第二间隔体元件(14a)在绕组(2)的外侧沿轴向方向延伸。第二间隔体元件(14a)包括细长的第二凹槽(22)，第二凹槽(22)被布置成与第一凹槽连通，并且柔性的温度感测元件(16)被设置在第一和第二凹槽中。

技术领域

本发明涉及一种静态电感应装置，其包括绕组和用于监测绕组中的温度的传感器系统。更具体地，本发明涉及一种高压变压器，其包括绕组和用于监测绕组中的温度的传感器系统。

背景技术

已知的静态电感应装置(例如变压器和并联电抗器)包括含有有源部分(其包括芯)的箱、以及围绕芯缠绕多匝的一个或多个载流绕组。图1以立体视图和横截面A-A示出了包括绕组2的现有电感应装置1a的示例。绕组2可以包括多个盘形的绕组单元3，它们彼此叠置。绕组单元3中的每个绕组单元包括一匝或多匝的导体电缆。电绕组也可以是螺旋形的。当使用感应装置时，绕组生成热量，该热量需要通过冷却流体(例如油或酯基液体)消散。热量降低了感应装置的预期寿命，因此通常需要通过使用有效且稳健的冷却系统来冷却感应装置。绕组单元3通常通过水平间隔体元件5在竖直方向上间隔开，以形成用于两个绕组单元之间或两匝螺旋绕组之间的冷却液体的水平流体管道7。绕组通常是圆柱形的。围绕绕组的绝缘系统通常包括外绝缘圆筒4a和内绝缘圆筒4b，并且绕组2设置在外绝缘圆筒与内绝缘圆筒之间。竖直流体管道通常形成在外绝缘圆筒4a与堆叠绕组单元3之间以及形成在内绝缘圆筒4b与堆叠绕组单元3之间。在大多数情况下，竖直流体管道被竖直间隔元件14限制或限定在水平或圆周方向，竖直间隔体元件14用于将外绝缘圆筒4a保持就位。EP2851912公开了上述电感应装置的示例。

变压器和并联电抗器是电力系统的重要且昂贵的元件。过度的局部温度升高导致绝缘的快速热退化和随后的热击穿。为了从变压器获取最大功率并同时避免热事故，必须仔细研究其所有实体的热行为。为了规定变压器的短期和长期负载能力的限制，有必要尽可能高精确度地测量变压器绕组的最热点温度(HST)。

通常，使用在热运行测试中测量的参数，从非常简单的模型估计变压器绕组中的HST。由于基于有限元的计算软件的出现，结构设计和沿绕组的流体流动的许多细节得以估计。尽管有这种发展，例如由于建模假设、建模简化、制造公差和生产中的其他差异，今天不可能非常精确地计算HST幅度和位置以实现电力变压器的最佳使用。为了缓解这种情况，变压器通常需要大幅降额以避免HST超过国际标准规定的限制。

存在包括光纤温度传感器的传感器系统，该光纤温度传感器适于测量变压器中的单个点处的温度，其永久地安装在变压器中的一些关键位置。在离散点处使用光纤传感器不能提供对HST的可靠评估。线匝之间的传感器位置使得不能测量绕组内的实际HST。此外，最热区域的实际位置通常不同于传感器安装点。为了高精度地测量变压器绕组中的HST，需要大量的传感器。然而，每个传感器需要单独的连接电缆，这需要非常复杂且不实用的制造过程。此外，这些连接电缆阻挡了冷却流体的自由通过，因此降低了变压器的热性能。

US9484146公开了一种高压变压器，其具有用于监测物理特征变量(例如温度)的传感器系统。传感器系统包括多个传感器，每个传感器包括具有传感器头的玻璃纤维。传感器头支持多个布拉格光栅。使用间隔体将传感器布置在高压变压器的绕组的连续线匝之间。评估单元与传感器系统相关联，并经由玻璃纤维连接到传感器头。该传感器系统具有单点传感器的上述缺点。