[其他]感应设备的改进

说明书

本发明是关于静止感应设备用的冷却系统。

静止感应设备一般由一个磁芯和若干绕组组成，运行时产生热损失。为了对这类设备进行冷却并使其具有一定的绝缘强度，通常的作法是把设备封装在一个容器槽中通上循环冷却流体。这类设备包括变压器。变压器是通过电磁感应将两个或多个线圈之间的交流电压和电流变换成同频率、通常为不同值的电压和电流。

一般用途的变压器是油浸式的，具有气密式密封或排气孔。油有两个作用：使变压器具有一定的绝缘强度，和为铁心和绕组所产生的热损失进行冷却。任何液浸式变压器的主要问题是其中所装的大量液体，这些液体有漏泄的危险，造成环境性灾难。

干式变压器虽然无需液体冷却剂，但却具有若干技术缺陷，其中包括散热能力差，因电气和散热方面的原因需要更大的空间，而且易受环境污染。此外，它们价格昂贵。

有人设计和研究过充有诸如SF₆、C₂F₆或C₄F₈等非冷凝性气体的变压器，这些气体使变压器具有一定的绝缘强度，气体中的小量液体经过抽运或雾化，以瀑布的方式淋遍整个铁心和绕组进行冷却。这种配置方式由于非冷凝性气体与蒸汽产生不希望有的混合物产生了大问题。有一些已获批准的专利提出了若干解决上述混合问题的建议，但这些建议迄今还没有发现是有商业实用价值。另外还有这样的缺点：要在变压器槽和带活动部件的设备中提升液体需要很高的操作压力。对只使用小量电介质和冷却流体的变压器来说，就需要有一个提升液体的装置以除去铁心和绕组运行时所产生的热。电动泵由于具有运动部件和密封部分，因而相当不可靠。此外，采用小量液体的变压器需要一个足够容量的泵进行喷淋，确保润湿绕组的各个部分，不然绕组会“烧焚”。这个要求说明，现有技的蒸汽扬液泵不足以给绕组导体表面提供足量的液体。

本发明提供的是静止式感应设备，特别是电力变压器，该变压器包括一个绕有电气线圈安装在一个槽中的铁心，各套绕组在槽中都配备有一个容器，该容器具有一个至少部分敞开供盛装电介质和冷却液用的顶部;此外还设有扬液泵，用以将液体从槽底部提升到各容器中，槽则与位于各绕组上方的外部冷凝器相连，从而使冷却液蒸汽可以从槽通到冷凝器中，在冷凝器中冷凝之后，（在重力的作用下）返回到围绕组的容器中。

这里所使用的扬液泵一词是指这样一种静止式扬液装，该装置有一根或若干根管，液体即借助于部分液体的沸腾在管中提升，形成的蒸汽使其余未汽化的液体上升。这种泵（也可叫做扬汽泵）没有活动部件、阀门或隔膜。

运行时，各容器中都有冷却液，从而各绕组大体上都完全浸没在冷却液中，而这些冷却液应为可冷凝的流体，即在室温下为液体的流体。在感应设备（以下简称变压器）运行的过程中，各绕组产生的热量使冷却液蒸发。汽化了的冷却液在与容器相连的冷凝器中在重力的作用下通过适当配置的导管再循环返回到容器中。冷凝在槽内壁上的冷却液借助于扬液泵再循环返回到容器中。对槽内壁进行保温可减少这个冷凝量。本发明设备的绝缘冷却流体量最多为普通全油浸式变压器所用的量的30%，但一般少于10%，最好少于5%。在空载条件下，变压器内的流体量大体上等于各容器中流体量和在槽底及扬液泵中残留液量的总和，举例来说，本发明的IMVA配电变压器只需要约15升的液体，相比之下，普通设计的同类变压器则需要600升液体。

在运行情况下，变压器（液槽和容器形成一个密封单元）中的压力大体上为绝缘冷却流体的蒸汽压，在内部温度为0至100℃正常负载和过载情况下最好为100至1000毫巴。有意识地或漏泄引起的任何非冷凝物不应超过变压器内包括冷凝器的自由空间容积的25%左右，但最好不大于10%。最理想的情况是，槽内全部自由空间最好都充满冷却液或蒸汽。但如下面即将谈到的，有少量非冷凝性气体（例如容积多达30%）存在有好外。

用于本发明设备的冷却流体最好是在室温下为液体的流体，具有适当的沸点，在变压器运行条件下使用不会分解，而且在变压器中产生的压力最好在上述范围内，在液态和汽态下具有良好的电气性能和热性能，而且毒性小。所述冷却流体最好是不容易燃的，具体例子有碳氟化合物、含氟氯烃和含氯烃或其混合物，例如，如英国专利GB-A-2124253所公开的那些化合物。

在变压器各绕组周围流体的可容积的可容度的组合及采用没有活动部件的扬液泵可以解决上述诸问题。绕组周围始终充有足够的流体，因而消除了绕组“烧焚”的危险性。本发明的实质是简化了结构，因为本发明设备中没有活动部件，而且变压器设计得使其具有较低的成本。