[发明专利]变压器系统

说明书

技术领域

本发明涉及变压器系统，特别是，涉及在风力发电站中操作的变压器的冷却。

背景技术

风力发电站被操作用于将风能转换成其它形式的能量，典型地是电。由于风能的可再生性、广泛的分布和减少温室气体排放的潜力，风力发电站越来越普及。近年来，随着风能已经成为发展最快的能源之一，现在有数千的风力发电站处于运行之中。

在DE 103 10 036 A1中，描述了风力发电站的构建方法。在风力发电站的塔底设置至少包含变压器的功率模块。这里，功率模块被封装于容器中。容器具有使得在容器的侧壁和风力发电站的塔的内壁之间保持空间的尺寸。但是，随着容器被完全封装，在容器的内部和大气之间不存在任何的空气交换。

发明内容

鉴于以上情况，本发明的目的是，实现改善在风力发电站中操作的变压器的冷却。

根据本发明，通过一种在风力发电站中操作的变压器的冷却系统解决该目的。冷却系统包括具有用于供给变压器冷却介质的第一开口并具有用于排出变压器冷却介质的第二开口的变压器保护外壳。并且，冷却系统包括用于向变压器保护外壳的第一开口供给变压器冷却介质的第一通道系统。并且，冷却系统还包括用于从变压器保护外壳的第二开口排出变压器冷却介质的第二通道系统。

通过在变压器保护外壳中设置入口和出口，能够实现明显改善变压器的冷却。这使得能够实现变压器的受控冷却并减少用于其构造的材料的量。并且，变压器保护外壳的设置实现更多的对于维护人员的保护和防火保护。最后，冷却系统和变压器可在产品设施处在其安装于风力发电站中之前被测试，以增加整个变压器系统的可靠性。

根据本发明的优选实施例，第一通道系统与被安装于风力发电站的塔壁或吊舱中的供给箱连接。优选地，第二通道系统与被安装于风力发电站的塔壁或吊舱中的排出箱连接。任选地，供给箱可设有过滤器系统。

根据本发明的该优选实施例，能够从风力发电站的外部向操作变压器的位置提供例如新鲜空气。为了避免变压器的任何污染，过滤器系统可去除包含于来自外部的空气流中的任何污染物。同样，排出箱的使用支持变压器冷却介质向风力发电站的外部的受控排出。

根据本发明的另一优选实施例，风扇被设置在例如第一通道系统中、第二通道系统中和/或排出箱中。

根据本发明的该优选实施例，能够增加系统中的变压器冷却介质的流速。当风扇根据变压器损耗被操作时，例如，当在变压器不运转时被关断以及在变压器损耗超过一定的阈值时被接通，这使得能够根据操作条件而优化变压器的冷却以及当不需要风扇的操作时能够节能。

根据本发明的另一优选实施例，第一通道系统与用于在风力发电站的塔内设置冷却回路的第二通道系统耦合。冷却回路与为风力发电站提供的热交换器耦合，该热交换器例如被安装到风力发电站的外壁上、风力发电站的塔内或风力发电站的吊舱中。

根据本发明的该优选实施例，能够使变压器冷却介质流与变压器保护外壳的外部隔断。这减少变压器保护外壳内的变压器的污染。

并且，通过设置用于在风力发电站中操作的特定的变压器实现以上概述的目的。变压器包含变压器芯和绕变压器芯缠绕的至少一个变压器绕组。根据本发明，建议变压器绕组设有用于引导变压器冷却介质的至少一个冷却通道。优选地，在至少一个低压绕组和高压绕组之间设置用于建立附加的冷却通道的附加的空间。

根据本发明的第二方面，通过设置具有冷却通道的绕组和高压绕组和低压绕组之间的间隔，特别是与以上概述的冷却系统组合地支持变压器的冷却。

根据本发明的另一优选实施例，变压器被设置在上述的变压器保护外壳内，并且，优选设置有用于将变压器冷却介质导向变压器和相关的冷却通道的至少一个导向板。

本发明的该优选实施例使得能够结合本发明的冷却系统和本发明的变压器的优点。导向板的设置优化变压器冷却介质从外部向变压器以及通过变压器的冷却通道两者的流动。

根据本发明的另一优选实施例，变压器可设有用于检测变压器损耗的温度传感器和用于检测变压器的操作扰动的保护器件。

本发明的这些优选实施例实现增加本发明的冷却系统内的变压器的操作期间的故障安全性。

附图说明

以下，将参照附图描述本发明的实施例，其中，

图1表示根据本发明的变压器保护外壳的第一例子；

图2表示根据本发明的变压器保护外壳的第二例子；

图3表示在风力发电站的塔底处安装图1所示的变压器保护外壳的例子；

图4表示根据本发明的变压器的示意图；

图5表示根据本发明的变压器绕组的示意图；

图6表示根据本发明的冷却系统的第一例子；