油浸式变压器及其防爆结构

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，特别涉及一种油浸式变压器及其防爆结构。

背景技术

油浸式变压器作为一种结构合理、性能优良的高性能变压器，在电网中被广泛使用。在油浸式变压器内部发生燃弧故障时，变压器内部的油浸纸绝缘在瞬间分解并发生爆炸，并以压力波的形式传递至油箱内壁，对油箱内壁造成冲击。在压力波对油箱的冲击压力超出油箱的许用压力时，安装在变压器上的压力释放阀开始工作并释放压力，压力释放阀的响应速度大概为2ms。而对于冲击能量较大的压力波而言，压力波在液体中的传播速度可达1500m/s，在压力释放阀响应之前，压力波可以传播3m左右的距离，压力释放阀的响应时间已经足够压力波传递至油箱内壁上，在这种情况下，压力释放阀并不能防止冲击波对油箱产生冲击破坏，油箱的箱壁容易产生裂缝，安全隐患高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种油浸式变压器及其防爆结构，旨在解决现有技术中油浸式变压器发生故障而产生较大压力的冲击波时，压力释放阀并不能保护油箱免受破坏，安全隐患高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种油浸式变压器的防爆结构，包括油箱、气箱和充气装置，所述油箱包括多个箱壁，其中一个所述箱壁为弹性箱壁，其余所述箱壁为固定箱壁，所述弹性箱壁上设置有与所述油箱内连通的法兰；气箱，所述气箱连接于所述弹性箱壁上，且所述气箱罩设于所述法兰外，所述气箱通过所述法兰与所述油箱连通，所述法兰上安装有防爆膜，以使所述气箱内形成密闭腔体；充气装置，所述充气装置位于所述密闭腔体内，所述充气装置能向所述密闭腔体内补充氮气以使所述密闭腔体处于正压状态。

可选地，所述充气装置包括储气瓶和气压传感器，所述储气瓶内储存有氮气，所述储气瓶安装于所述密闭腔体远离所述弹性箱壁的一侧，所述气压传感器用于检测所述密闭腔体的气压。

可选地，所述法兰设置于所述弹性箱壁的上部，所述储气瓶安装于所述密闭腔体远离所述弹性箱壁一侧的下部。

可选地，所述气箱呈一侧敞口设置，所述气箱包括气箱顶壁、气箱底壁和连接在所述气箱顶壁及所述气箱底壁之间的三个气箱侧壁，所述气箱的所述敞口侧与所述弹性箱壁连接，以通过所述弹性箱壁、所述气箱顶壁、所述气箱底壁和三个所述气箱侧壁共同围成所述密闭腔体。

可选地，所述气箱顶壁设置有排气阀，所述气箱底壁设置有排油阀；和/或，其中一个所述气箱侧壁开设有检修口，所述检修口盖设有密封盖；和/或，所述密闭腔体内设置有检修爬梯，所述检修爬梯的底部支撑于所述气箱底壁，所述检修爬梯的顶部向上延伸至所述法兰处。

可选地，所述油箱呈长方体，所述油箱的六个所述箱壁分别为所述弹性箱壁、油箱顶壁、油箱底壁和连接于所述油箱顶壁和所述油箱底壁之间的三个油箱侧壁，所述油箱顶壁、所述油箱底壁以及三个所述油箱侧壁均为所述固定箱壁，所述弹性箱壁的顶边缘、底边缘和两个侧边缘分别对应焊接于所述油箱顶壁、所述油箱底壁和两个所述油箱侧壁；所述油箱顶壁与三个所述油箱侧壁相邻的三个边缘均向下翻折以形成三个下折边，所述油箱底壁与三个所述油箱侧壁相邻的三个边缘均向上翻折以形成三个上折边，各所述下折边和各所述上折边焊接于对应侧的所述油箱侧壁上。

可选地，任意相邻的两个所述固定箱壁之间连接有斜撑，所述斜撑位于所述油箱内；各所述油箱侧壁的外侧设置有多个加强件，且所述气箱和与其相邻的两个所述油箱侧壁之间通过多个所述加强件连接。

可选地，所述防爆结构还包括检测装置及报警装置，所述检测装置设置于所述密闭腔体内，所述检测装置用于检测所述防爆膜的完整性，所述报警装置设置于所述油箱外或所述气箱外，所述检测装置电连接于所述报警装置。

可选地，所述气箱的数量为多个，多个所述气箱沿水平方向间隔分布，所述法兰与所述气箱数量一致且一一对应设置。

第二方面，本发明提供了一种油浸式变压器，包括上述任一项所述的油浸式变压器的防爆结构。

本发明提出的油浸式变压器的防爆结构，通过将油箱的其中一个箱壁设置为结构强度低于其他箱壁的弹性箱壁，当油箱发生故障时而产生压力波时，弹性箱壁能发生较大的形变而吸收大量的压力波能量，从而降低压力波对固定箱壁的冲击力。同时防爆膜在压力波的冲击作用下发生破裂，将油箱与气箱连通，使油箱内的部分油可以通过法兰流入气箱内，从而迅速降低油箱内的冲击压力，保护固定箱壁，避免油箱发生破坏，有效提高变压器的防爆性能。在防爆膜破裂后，气箱内的氮气可迅速充满油箱内的上部空间，将油及爆炸物与空气分隔开，避免爆炸进一步扩大，从而提高变压器的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例油浸式变压器的防爆结构的侧视示意图；

图2为本发明一实施例油浸式变压器的防爆结构的俯视示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种油浸式变压器的防爆结构，包括油箱10、气箱20和充气装置30，油箱10包括多个箱壁，其中一个箱壁为弹性箱壁12，其余箱壁为固定箱壁11，弹性箱壁12上设置有与油箱10内连通的法兰13；气箱20连接于弹性箱壁12上，且气箱20罩设于法兰13外，气箱20通过法兰13与油箱10连通，法兰13上安装有防爆膜14，以使气箱20内形成密闭腔体；充气装置30位于密闭腔体内，充气装置30能向密闭腔体内补充氮气以使密闭腔体处于正压状态。

在变压器正常使用状态下，油浸式变压器的油箱10内充满油，气箱20充满氮气，防爆膜14将油箱10内的油与气箱20内的氮气分隔开，充气装置30根据气箱20内的气压高低可随时向气箱20内补充氮气，使密闭腔体始终处于正压状态。防爆膜14为现有技术中的防爆膜14，在油箱10内发生爆炸而产生压力波时，因弹性箱壁12的结构强度低于固定箱壁11的结构强度，弹性箱壁12在压力波的冲击压力作用下发生较大变形，使弹性箱壁12能吸收大量压力波的冲击压力，防爆膜14在压力波的冲击作用下被冲破，油箱10内的部分油通过法兰13流入气箱20内，可迅速降低油箱10内的压力，避免压力波对固定箱壁11的冲击压力过大而使固定箱壁11产生裂缝，从而有效保护固定箱壁11。此外，当防爆膜14破裂后，油箱10内的部分油流入气箱20内，气箱20中的氮气会迅速充满油箱10内的上部空间，将油箱10内的油和爆炸物与空气隔绝，从而降低爆炸风险，减小安全隐患。

本发明提出的油浸式变压器的防爆结构，通过将油箱10的其中一个箱壁设置为结构强度低于其他箱壁的弹性箱壁12，当油箱10发生故障时而产生压力波时，弹性箱壁12能通过发生弹性形变吸收压力波的能量，从而降低压力波对固定箱壁11的冲击力。同时防爆膜14在压力波的冲击作用下发生破裂，使油箱10内的部分油可以通过法兰13流入气箱20内，从而迅速降低油箱10内的冲击压力，保护固定箱壁11，避免油箱10发生破坏，有效提高变压器的防爆性能。在防爆膜14破裂后，气箱20内的氮气可将油及爆炸物与空气隔绝，避免爆炸进一步扩大，从而减小安全隐患，提高变压器的安全性。

在一实施例中，充气装置30包括储气瓶31和气压传感器，储气瓶31内储存有氮气，储气瓶31安装于密闭腔体远离弹性箱壁12的一侧，气压传感器用于检测密闭腔体的气压。

可以说明的是，储气瓶31的开口设置有阀门，阀门与气压传感器均电连接于外部控制器，气压传感器将检测到的气压值发送至外部控制器，控制器根据检测结果控制阀门的开闭，以将密闭腔体的气压调节至预设值，从而实现对密闭腔体气压的实时调节。密闭腔体的气压预设值高于大气压且低于防爆膜14的承压极限值，使变压器正常状态下，气箱20内的氮气不至于冲破防爆膜14，而当防爆膜14破裂时，气箱20内的氮气可以迅速充满油箱10内。

气箱20内的密闭腔体保持正压状态可使氮气响应更加迅速，并使氮气更完全地充满油箱10，以使氮气隔绝空气的效果更好，从而避免油箱10内的爆炸进一步扩大，有效保证变压器的安全。

在一实施例中，法兰13设置于弹性箱壁12的上部，储气瓶31安装于密闭腔体远离弹性箱壁12一侧的下部。

需要说明的是，变压器内的高压套管通常连接于油箱10的顶部，高压套管与油箱10的连接处较为薄弱，变压器内爆炸产生的压力波可能使高压套管自身或高压套管与油箱10的连接处发生破裂，将法兰13设置于弹性箱壁12的上侧可使法兰13与高压套管的距离更近，气箱20内的氮气能更快速的充满油箱10的上部，有效提升氮气的响应速度。同时由于爆炸产生的压力波会对弹性箱壁12及防爆膜14产生冲击，将储气瓶31布置于远离弹性箱壁12一侧的下部，可使储气瓶31尽量远离弹性箱壁12和防爆膜14，从而避免压力波对储气瓶31产生冲击，有效保护储气瓶31。

在一实施例中，气箱20呈一侧敞口设置，气箱20包括气箱20顶壁、气箱20底壁和连接在气箱20顶壁及气箱20底壁之间的三个气箱20侧壁，气箱20的敞口侧与弹性箱壁12连接，以通过弹性箱壁12、气箱20顶壁、气箱20底壁和三个气箱20侧壁共同围成密闭腔体。

可以解释的是，三个气箱20侧壁由板件一体弯折成型，气箱20侧壁的上下两侧分别焊接于气箱20顶壁及气箱20底壁，气箱20顶壁、气箱20底壁及气箱20侧壁靠近敞口的一侧焊接或法兰13连接于弹性箱壁12，以使气箱20具有良好的气密性。气箱20与油箱10共用弹性箱壁12，使弹性侧壁受到压力波的冲击时，弹性侧壁可朝向气箱20内发生形变，确保弹性侧壁具有良好的弹性性能，同时也节省了材料。

在一实施例中，气箱20顶壁设置有排气阀22，气箱20底壁设置有排油阀21；和/或，其中一个气箱20侧壁开设有检修口23，检修口23盖设有密封盖；和/或，密闭腔体内设置有检修爬梯24，检修爬梯24的底部支撑于气箱20底壁，检修爬梯24的顶部向上延伸至法兰13处。

需要说明的是，排气阀22安装于气箱20的最高点，当油箱10内发生爆炸而产生压力波时，油箱10及气箱20内的压力增大，排气阀22将自动打开，快速降低油箱10及气箱20内的压力，达到保护变压器的目的。排油阀21安装于气箱20的最低点，在防爆膜14破裂后，油箱10内的部分油流入气箱20内，此时可通过排油阀21将油排出，维持油箱10及气箱20内的压力稳定，同时方便气箱20的后续使用。检修口23与储气瓶31设置于不同的气箱20侧壁上，避免检修口23与储气瓶31相互冲突。检修爬梯24焊接于弹性箱壁12上，且检修爬梯24正对法兰13设置，便于通过检修爬梯24对防爆膜14进行检修和更换。其中一个气箱20侧壁的底部还设置有观察窗25，通过观察窗25可随时对气箱20底部的油位进行观察，从而能快速判断防爆膜14是否破裂。

在一实施例中，油箱10呈长方体，油箱10的六个箱壁分别为弹性箱壁12、油箱10顶壁、油箱10底壁和连接于油箱10顶壁和油箱10底壁之间的三个油箱10侧壁，油箱10顶壁、油箱10底壁以及三个油箱10侧壁均为固定箱壁11，弹性箱壁12的顶边缘、底边缘和两个侧边缘分别对应焊接于油箱10顶壁、油箱10底壁和两个油箱10侧壁；油箱10顶壁与三个油箱10侧壁相邻的三个边缘均向下翻折以形成三个下折边，油箱10底壁与三个油箱10侧壁相邻的三个边缘均向上翻折以形成三个上折边，各下折边和各上折边焊接于对应侧的油箱10侧壁上。

需要说明的是，油箱10顶壁对应三个油箱10侧壁形成有三条下折边，油箱10底壁对应三个油箱10侧壁形成有三个上折边，下折边使油箱10顶壁与油箱10侧壁的焊接位置避开油箱10上部的边缘，上折边使油箱10底与油箱10侧壁的焊接位置避开油箱10下部的边缘。因油箱10的边缘及角点为应力集中处，将结构强度薄弱的焊缝避开油箱10的各边缘及各角点设置，确保油箱10的边缘及角点具有足够的结构强度，防止油箱10受到压力波的冲击力时因边缘及角点应力集中而发生破坏，有效增强油箱10的结构强度，从而提升变压器的防爆性能。同时，油箱10底壁通过多个高强螺栓连接于底座上，可进一步提升油箱10的结构强度，从而提升油箱10的防爆性能。

在一实施例中，任意相邻的两个固定箱壁11之间连接有斜撑16，各斜撑16位于油箱10内；各油箱10侧壁的外侧设置有多个加强件15，且气箱20和与其相邻的两个油箱10侧壁之间通过多个加强件15连接。

进一步地，斜撑16连接于相邻两个固定箱壁11之间，可对油箱10的各角点进行加固，有效提升油箱10角点处的结构强度。多个加强件15沿竖向间隔设置于油箱10侧壁外侧的边缘，各加强件15的形状根据油箱10侧壁的具体形状而定，使各加强件15均贴合于油箱10侧壁的外侧，多个加强件15共同对油箱10边缘进行加固，进一步提升油箱10侧壁及边缘的结构强度。与气箱20相邻的两个油箱10侧壁上的加强件15向气箱20延伸并连接于气箱20侧壁，进一步提高气箱20与油箱10的连接稳定性，并对油箱10侧壁及气箱20侧壁进行加固，从而有效提升变压器的防爆性能。

在一实施例中，防爆结构还包括检测装置及报警装置，检测装置设置于密闭腔体内，检测装置用于检测防爆膜14的完整性，报警装置设置于油箱10外或气箱20外，检测装置电连接于报警装置。

可以理解地，当检测装置检测到防爆膜14发生破裂时，检测装置将信息发送至报警装置从而触发报警，便于在变压器发生故障后进行快速响应。本发明对检测装置及报警装置的类型不作限制，不过可以说明的是，检测装置可以采用现有技术中的光学检测装置或电阻检测装置，报警装置可采用现有技术中的蜂鸣器或声光报警器。

在一实施例中，气箱20的数量为多个，多个气箱20沿水平方向间隔分布，法兰13与气箱20数量一致且一一对应设置。

需要解释的是，多个法兰13也沿水平方向间隔分布，使多个法兰13的高度相同，各法兰13上均安装有性能相同的防爆膜14。当油箱10内发生爆炸时，多个气箱20可从多个法兰13同时向油箱10内充入氮气，且多个气箱20上的多个排气阀22可同时释放因爆炸产生的压力，有效提升发生故障时的响应速度，从而降低爆炸进一步扩大的可能性，提升变压器的安全性。

本发明还提出一种油浸式变压器，油浸式变压器包括上述的油浸式变压器的防爆结构。该油浸式变压器的具体结构参照上述实施例，由于本油浸式变压器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。