一种压力补偿式变压器及使用方法

技术领域

本发明涉及水下电气设备领域，具体而言，涉及一种压力补偿式变压器及使用方法。

背景技术

水下变压器基本结构是将变压器安装在密封的箱体内，变压器和箱体之间充满绝缘油。水下变压器在深海工作过程中同时承受压力和热作用。水下变压器工作在深海底，承受海水压力作用。变压器损耗以热的形式向外发散，因此水下变压器还承受热作用。因此在变压器使用过程中的不同工作状态，绝缘油发生体积热胀冷缩。水下变压器箱体内绝缘油有海水渗入，将导致变压器失效。为了保证密封和可靠性，水下变压器箱体内部压力高于外部压力，压差要求约在0.02～0.05MPa。因此，除其他考虑外，应保证水下变压器在压力和热作用下正常和可靠的运行。压力补偿器是保证水下变压器运行的主要措施之一。简单的讲，压力补偿器是一个弹性元件，在水下变压器上同时发挥压力补偿和体积补偿作用。

现有技术中采用管式补偿器的同时还可利用压力差实现变压器油的流动，而流入补偿器内的变压器油由于与海水进一步接触降温较快，采用自然对流散热方式相对于传统散热片热传导而言，具有热量交换时间长，传热量大的优点被广泛运用，但是由于该管式补偿器内未设置流向调节结构，在使用时容易发生管道两端同时流入管式补偿器，这样就会直接影响对流效率，进而导致散热效果未能达到理想状态，为此，我们提供一种压力补偿式变压器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力补偿式变压器，实现对变压器流向的调节保证变压器油循环流动以实现对变压器更好的散热。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种压力补偿式变压器，包括由底座、壳体、变压器绕组和压力补偿部件构成的变压器主体；

所述壳体为顶部密封下端开口的空腔结构，所述壳体通过螺栓与底座可拆卸连接，所述变压器绕组固定安装于底座的中部，所述变压器绕组与壳体之间形成变压器油腔，所述变压器油腔内灌注有变压器油；

所述压力补偿部件包括呈环形阵列连接于壳体外壁的若干个对流构件，其中对流构件与壳体内层变压器油腔相连通，用于对所述变压器主体进行压力补偿，从而降低变压器油受热膨胀时对变压器的影响；

所述对流构件包括固定连接于壳体外壁顶部的入流引导盘，固定连接于入流引导盘一端的入流导流管，通过法兰可拆卸连接于入流导流管一端的波纹管补偿段，通过法兰可拆卸连接于波纹管补偿段一端的出流导流管以及固定连接于出流导流管一端的出流引导盘，对流构件闭合于壳体的外壁，不仅能够实现压力补偿还能够形成循环流动散热；

其中，所述入流引导盘还包括内部设置有用于引导变压器油增流速流向入流导流管的增流速构件，所述入流导流管的内侧壁构造有引流通道，所述引流通道能够通过布置于入流导流管内部的封闭构件来闭合，这样能稳定构成变压器油的顺回路流动开合逆回路流动闭合的特点。

作为本发明优选的技术方案，所述底座上表面的中部还设置有用于连接壳体的凸台，所述底座与壳体相连接的位置通过密封圈密封，所述底座上表面的边缘处还开设有用于固定底座的若干个安装孔，密封圈能够提高壳体与底座之间的密封性，安装孔的设置能够方便对底座进行固定，保证变压器整体的稳定性。

作为本发明优选的技术方案，所述增流速构件包括开设在入流引导盘内侧壁的若干个分流道以及与若干个分流道相连通的总流道，所述总流道与入流导流管相连通，分流道内的变压器油汇合在总流道内流动，能够提高冲击力；

其中，每个所述分流道的内侧壁均匀布置有若干个分流凸起，且所述分流道的内侧壁开设有与分流凸起相互配合的水滴形流道。

作为本发明优选的技术方案，所述水滴形流道与分流凸起之间构成特斯拉阀结构，通过特斯拉阀结构的设置能够实现顺流加速逆流受阻的特点，为变压器油的循环流动提供有利条件。

作为本发明优选的技术方案，所述出流导流管、出流引导盘和波纹管补偿段均为空心型结构且相互连通，所述波纹管补偿段与出流导流管和入流导流管相连接的法兰通过螺栓和螺母相连接，可拆卸连接的方式能够方便工作人员后期对对流构件进行更换，特别是对波纹管补偿段进行维修或更换。

作为本发明优选的技术方案，所述封闭构件包括转动连接于入流导流管内侧壁的转轴，固定连接于转轴外壁的旋转件以及设置于旋转件外壁的气囊结构，气囊结构能够对旋转件和入流导流管相接触的位置进行封闭，降低变压器油溢流的风险保证整体流动的稳定性。

作为本发明优选的技术方案，所述旋转件包括一体成型的支撑体，设置于支撑体底部的推送部，以及设置于推送部一侧的密封唇，所述密封唇与支撑体相连接的位置形成一个顶推槽；

当所述推送部受到变压器油推力时能够推动支撑体以转轴为轴相对于入流导流管逆时针翻转以打开所述引流通道；

当所述顶推槽受到变压器油推力时能够推动支撑体以转轴为轴相对于入流导流管顺时针翻转以封闭所述引流通道。

作为本发明优选的技术方案，所述引流通道靠近密封唇的一侧还设置有与密封唇相适配的止动部，当所述密封唇贴合于止动部的外壁时为密封唇提供支撑力，从而保证密封唇的稳定性，避免密封唇进入引流通道内；

其中，所述引流通道与旋转件间隙配合，从而为变压器油流动提供流动空间。

作为本发明优选的技术方案，所述入流导流管的内侧壁还固定连接有一个与气囊结构相配合的抵紧凸起；当所述气囊结构抵紧所述抵紧凸起时使所述气囊结构发生弹性形变，气囊结构抵紧所述抵紧凸起时构成密封效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

在本发明的方案中：

1.通过壳体和压力补偿部件的设置，若干个对流构件呈环形阵列在壳体的外侧，当变压器内部温度过高时会产生压力，部分压力会传递至波纹管补偿段内进行压力补偿，且环形分布的对流构件能够实现较为均匀的补偿量，且由于变压器内部的变压器油与对流构件内的变压器油存在温度差会促进变压器内部的变压器油流入对流构件内，形成对波纹管补偿段内液压油的更换，以实现对变压器内部的降温；

2.通过对流构件、增流速构件和封闭构件的设置，变压器内部的变压器油在经过增流速构件时遵循特斯拉阀原理形成顺流加速，以相对高的推力推动推送部实现对支撑体角度的调节以打开引流通道，实现变压器油的顺回路流动，当变压器出现逆回路流动时会同时推动推送部和顶推槽实现支撑体的逆时针转动以闭合引流通道，且闭合后顶推槽再受力时能够进一步促进密封唇贴合止动部，这样能稳定构成变压器油的顺回路流动开合逆回路流动闭合的特点，有效保证了变压器油的循环散热。

附图说明

图1为本发明提供的现有技术中管式补偿器油液流动状态示意图；

图2为本发明提供的一种压力补偿式变压器的立体结构示意图；

图3为本发明提供的一种压力补偿式变压器的局部剖开结构示意图；

图4为本发明提供的一种压力补偿式变压器的对流构件的剖面结构示意图；

图5为本发明提供的一种压力补偿式变压器图4中A处放大图；

图6为本发明提供的一种压力补偿式变压器中入流引导盘和入流导流管剖开结构示意图；

图7为本发明提供的一种压力补偿式变压器中封闭构件运动状态结构示意图；

图8为本发明提供的一种压力补偿式变压器中对流构件的局部剖开结构示意图；

图9为本发明提供的一种压力补偿式变压器中入流引导盘的剖面结构示意图；

图10为本发明提供的一种压力补偿式变压器中对流构件内油液的流动状态结构示意图。

图中标示：

10、底座；11、壳体；12、变压器绕组；13、变压器油腔；

20、对流构件；21、入流引导盘；211、分流道；212、总流道；213、分流凸起；214、水滴形流道；22、入流导流管；221、引流通道；222、止动部；223、抵紧凸起；23、波纹管补偿段；24、出流导流管；25、出流引导盘；

40、封闭构件；41、转轴；42、旋转件；421、支撑体；422、推送部；423、密封唇；424、顶推槽；43、气囊结构。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1至图10，本发明提供一种技术方案：一种压力补偿式变压器，包括由底座10、壳体11、变压器绕组12和压力补偿部件构成的变压器主体，具体的，变压器主体还包括其他零部件以及输配电路图中未画出，为了保证该变压器整体的使用寿命，底座10、壳体11、变压器绕组12和压力补偿部件中部分金属材质均采用钛合金制作；

壳体11为顶部密封下端开口的空腔结构，壳体11通过螺栓与底座10可拆卸连接，变压器绕组12固定安装于底座10的中部，变压器绕组12与壳体11之间形成变压器油腔13，变压器油腔13内灌注有变压器油；

压力补偿部件包括呈环形阵列连接于壳体11外壁的若干个对流构件20，其中对流构件20与壳体11内层变压器油腔13相连通，用于对变压器主体进行压力补偿，从而降低变压器油受热膨胀时对变压器的影响；

对流构件20包括固定连接于壳体11外壁顶部的入流引导盘21，固定连接于入流引导盘21一端的入流导流管22，通过法兰可拆卸连接于入流导流管22一端的波纹管补偿段23，通过法兰可拆卸连接于波纹管补偿段23一端的出流导流管24以及固定连接于出流导流管24一端的出流引导盘25，对流构件20闭合于壳体11的外壁，不仅能够实现压力补偿还能够形成循环流动散热；

其中，入流引导盘21还包括内部设置有用于引导变压器油增流速流向入流导流管22的增流速构件，入流导流管22的内侧壁构造有引流通道221，引流通道221能够通过布置于入流导流管22内部的封闭构件40来闭合，这样能稳定构成变压器油的顺回路流动开合逆回路流动闭合的特点。

下面结合具体的工作方式对上述方案进行进一步的介绍，详见下文描述：

如图2和图3所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，底座10上表面的中部还设置有用于连接壳体11的凸台，底座10与壳体11相连接的位置通过密封圈密封，底座10上表面的边缘处还开设有用于固定底座10的若干个安装孔，密封圈能够提高壳体11与底座10之间的密封性，安装孔的设置能够方便对底座10进行固定，保证变压器整体的稳定性，具体的，在本实施例中，壳体11的内底壁向内延伸形成安装部，壳体11通过安装部与贯穿底座10的固定螺栓相互连接，安装孔的数量为若干个。

如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，增流速构件包括开设在入流引导盘21内侧壁的若干个分流道211以及与若干个分流道211相连通的总流道212，总流道212与入流导流管22相连通，分流道211内的变压器油汇合在总流道212内流动，能够提高冲击力；

其中，每个分流道211的内侧壁均匀布置有若干个分流凸起213，且分流道211的内侧壁开设有与分流凸起213相互配合的水滴形流道214。

水滴形流道214与分流凸起213之间构成特斯拉阀结构，通过特斯拉阀结构的设置能够实现顺流加速逆流受阻的特点，为变压器油的循环流动提供有利条件，具体的，在本实施例中，分流道211的数量为五个，在其他实施例中可根据使用需要设置其他数值的分流道211，例如八条、六条或者四条，分流道211靠近总流道212的位置设置有倒角，这样能够方便分流道211内的变压器油快速汇入总流道212内，也就是说当变压器内的变压器油通过增流速构件向着入流导流管22流动时能够达到顺流加速的目的，这样能够提高排出入流导流管22时变压器油的冲击力，这样能够进一步促进变压器油与封闭构件40的配合效果。

如图2、图3、图4、图8、图9和图10所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，出流导流管24、出流引导盘25和波纹管补偿段23均为空心型结构且相互连通，波纹管补偿段23与出流导流管24和入流导流管22相连接的法兰通过螺栓和螺母相连接，可拆卸连接的方式能够方便工作人员后期对对流构件20进行更换，特别是对波纹管补偿段23进行维修或更换，具体的，当变压器油发生受热膨胀时，部分变压器油能够进入波纹管补偿段23内，波纹管补偿段23发生形变为变压器油提供一定的储存空间，有效解决了变压器压力大容易损坏的问题。

如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，封闭构件40包括转动连接于入流导流管22内侧壁的转轴41，固定连接于转轴41外壁的旋转件42以及设置于旋转件42外壁的气囊结构43，气囊结构43能够对旋转件42和入流导流管22相接触的位置进行封闭，降低变压器油溢流的风险保证整体流动的稳定性。

入流导流管22的内侧壁还固定连接有一个与气囊结构43相配合的抵紧凸起223；当气囊结构43抵紧抵紧凸起223时使气囊结构43发生弹性形变，气囊结构43抵紧抵紧凸起223时构成密封效果，具体的，当旋转件42以转轴41为轴逆时针旋转时能够同步带动气囊结构43接触抵紧凸起223，旋转度数越大则气囊结构43的形变更大，形变后的气囊结构43紧密贴合在入流导流管22的内壁，当旋转件42处于闭合引流通道221状态时，气囊结构43还可贴合在抵紧凸起223内，这样同样能够形成对抵紧凸起223的闭合，当变压器油逆回路流动时还可推动气囊结构43进一步贴合在抵紧凸起223内，这样能够进一步形成对抵紧凸起223的进一步密封，无论在哪种状态下均可保证较好的密封状态。

如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，旋转件42包括一体成型的支撑体421，设置于支撑体421底部的推送部422，以及设置于推送部422一侧的密封唇423，密封唇423与支撑体421相连接的位置形成一个顶推槽424；

当推送部422受到变压器油推力时能够推动支撑体421以转轴41为轴相对于入流导流管22逆时针翻转以打开引流通道221，具体的，在变压器油流动时由靠近入流导流管22处流向远离入流导流管22处，在即将接触支撑体421时会改变流向向下流动，在向下的重力下能够直接冲击推送部422，通过推送部422推动支撑体421逆时针翻转，使得密封唇423远离引流通道221，这样即可实现对引流通道221的开合；

当顶推槽424受到变压器油推力时能够推动支撑体421以转轴41为轴相对于入流导流管22顺时针翻转以封闭引流通道221，具体的，当变压器油发生逆回路流动时，一部分沿着引流通道221流向靠近入流引导盘21的一侧，另一部分沿着入流导流管22的内壁流向顶推槽424，接触推送部422时会带动推送部422推动支撑体421顺时针翻转，使得密封唇423靠近引流通道221，这样即可实现对引流通道221的闭合，流向顶推槽424的流体流向顶推槽424的中心位置，这样能够形成对顶推槽424推动力，在该推动力的作用下，支撑体421能够保持闭合状态，且稳定在该状态。

引流通道221靠近密封唇423的一侧还设置有与密封唇423相适配的止动部222，当密封唇423贴合于止动部222的外壁时为密封唇423提供支撑力，从而保证密封唇423的稳定性，避免密封唇423进入引流通道221内；

其中，引流通道221与旋转件42间隙配合，从而为变压器油流动提供流动空间。

具体的，本压力补偿式变压器在工作时/使用时：若干个对流构件20呈环形阵列在壳体11的外侧，当变压器内部温度过高时会产生压力，部分压力会传递至波纹管补偿段23内进行压力补偿，且环形分布的对流构件20能够实现较为均匀的补偿量，且由于变压器内部的变压器油与对流构件20内的变压器油存在温度差会促进变压器内部的变压器油流入对流构件20内，然后会推动波纹管补偿段23内液压油一部分流入壳体11，同时在压力的作用下，波纹管补偿段23会发生形变以补偿该压力，流动的变压器油能够实现对变压器内部的降温，变压器内部的变压器在经过增流速构件时遵循特斯拉阀原理形成顺流加速，以相对高的推力推动推送部422实现对支撑体421角度的调节以打开引流通道221，实现变压器油的顺回路流动，当变压器油出现逆回路流动时会同时推动推送部422和顶推槽424实现支撑体421的逆时针转动以闭合引流通道221，且闭合后顶推槽424再受力时能够进一步促进密封唇423贴合止动部222，这样能稳定构成变压器油的顺回路流动开合逆回路流动闭合的特点，有效保证了变压器油的循环散热。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。