[发明专利]可浸没干配电变压器

说明书

技术领域

本发明涉及固体绝缘的单相或三相配电变压器；尤其被设计用于在地下或水下的配电安装或内部或外部安装中使用。

背景技术

如在本领域中已知的，变压器在电力配送中被使用，以允许将电力转换为适合于从生成站点传输到消耗区域的电流和电压。对于长距离(其可能是数十、数百或数千千米)之上的电力的传输，借助于变压器提高电压是一般惯例，以便减少通过电缆的电阻而发生的电力损失。在高电压下执行电力传输，直到消耗站点附近，在所述消耗站点处，也借助于变压器，其被降低到适合于用户设备的值。通过使用位于电力消耗的中心附近的变压器，这样的电压电平的降低以若干级(stages)而被执行。这些变压器的物理安装可能是空中的，被固定到电杆(poles)，或者在地下在内部或外部安装或地下安装中。

在城市中，通过地下配电网络执行电力的配送是一般惯例。在通过地下网络的电力配送中，所述变压器被安装在地下容器中。用于地下网络的配电变压器具有其自己的特性，例如，在巴西，该特性由ABNT Standard NBR 9369 Underground Transformers Electric and Mechanic Characteristics-Standardization(ABNT标准NBR 9369地下变压器电气和机械特性-标准)限定。用于针对地下网络的配电变压器的其他国际标准是例如“ANSI C57.12.24-2000，Standard for Transformer-Underground-Type Three-Phase Distribution Transformers，2500kVA and Smaller；High Voltage，34 500GrdY/19920 Volts and Below；Low Voltage，480 Volts and Be-low-Requirements(ANSI C57.12.24-2000，用于变压器的标准-地下类型三相配电变压器、2500kVA以及更小；高压，34 500GrdY/19920伏特及以下；低压，480伏特及以下-要求)”。被安装在所述地下网络中的变压器应当是可浸没的(submersible)。

根据构造类型将变压器分类为干变压器和被浸没于绝缘液体中的变压器。可浸没变压器大部分被浸没于绝缘液体中，不管其化学成分，我们将把所述绝缘液体定义为油。被巴西的标准所涵盖的可浸没变压器具有在200kVA至2500kVA的比率的功率范围。

变压器基本上包括高压绕组、低压绕组、用于磁通的环流(circulation of the magnetic flow)的铁芯、所述绕组和连接端子之间的连接，所有这些组件被容纳在金属箱之内并被浸没在油中。套管(bushings)被使用以使得所述内部组件通过所述箱链接到外部连接端子。依据物理学定律，所述变压器的变换关系由所述绕组间的螺线的关系给出。所述螺线由围绕所述芯(环绕其周线)的导电材料形成。在具有绝缘液体的变压器中，形成围绕所述芯的螺线的材料是绕组导体、所述绕组的绝缘材料和绝缘油。

绝缘液体中的变压器具有所述箱，其包含所述变压器和所述绝缘油的有源部件。所述油与浸渍于油中的其他材料一起充当在所述变压器和所述箱的张力下的所述部件之间的电绝缘元件。所述油也充当冷却元件，将在所述绕组和所述芯中产生的热传送并传输到所述箱和所述散热器的冷却表面。

为了获得在张力下的所述部件间的所需的绝缘，绝缘材料与合适的间隔、厚度和形状以及相容的生产过程一起使用。执行的方式和在张力下的所述部件中使用的材料的类型取决于在应当被绝缘的点中预见的电场的强度。

尽管在全世界被广泛地使用，油中的这些变压器呈现出接下来描述的问题。

由于其化学条件以及尽管存在其若干可用的类型，所使用的绝缘油是污染物，达到较高或较低程度，并且应当被适当地处理以便不穿透土壤或污染地下水位(water table)。

一旦所述变压器的所述有源部件在充满油的箱之内，所述箱的内部压力可能作为内部故障、过充电的结果或者还由于外部故障而增大。所述内部压力的上升可能导致所述箱起火后爆炸或不起火而爆炸，具有财产及人身伤害的风险。为了降低所述风险，根据所述标准，油中的变压器必须具有安全设备，这可能降低所述风险，但不能消除它们。