風(fēng)輪機變壓器布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)輪機變壓器布置。本發(fā)明描述了一種改進(jìn)的風(fēng)輪機的變壓器布置。一種風(fēng)輪機變壓器布置包括布置在風(fēng)輪機中的變壓器。變壓器包括殼體。變壓器殼體填充有油。變壓器布置包括至少一個減壓室，且變壓器殼體的內(nèi)部通過壓力釋放管連接到減壓室的內(nèi)部，使得由變壓器故障引起的變壓器殼體中的增大壓力經(jīng)由壓力釋放管傳遞到減壓室中。
【專利說明】風(fēng)輪機變壓器布置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明描述了一種改進(jìn)的風(fēng)輪機的變壓器布置。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)輪機包括轉(zhuǎn)子、機艙和塔架。轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地附接到機艙上，且機艙布置在塔架的頂部上。發(fā)電機連接到風(fēng)輪機的機艙上。
[0003]風(fēng)與風(fēng)輪機的轉(zhuǎn)子相互作用，且使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)傳遞至發(fā)電機，在該處，旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)變成電能。
[0004]發(fā)電機的電能由變壓器變壓到某一預(yù)定電壓水平。
[0005]因此，已知的是將變壓器布置在風(fēng)輪機的機艙或塔架內(nèi)。
[0006]短路可發(fā)生于變壓器中，這導(dǎo)致電弧。電弧導(dǎo)致快速局部溫度升高，這又導(dǎo)致變壓器中的材料如油的蒸發(fā)。這種蒸發(fā)導(dǎo)致變壓器中的壓力升高，這引起變壓器殼體破裂且釋放壓力。這稱為變壓器的爆炸。
[0007]變壓器的爆炸顯示出若干負(fù)面效果，例如，變壓器受損，且存在于變壓器中的油釋放到周圍區(qū)域中。當(dāng)人出現(xiàn)在變壓器周圍時，爆炸可能是嚴(yán)重的安全問題。
[0008]已知避免這些負(fù)面效果的若干手段，例如，變壓器布置在特殊變壓器殼體中，以沿變壓器的預(yù)定方向引導(dǎo)壓力波和泄漏油，變壓器配備有防爆殼體。
[0009]這顯示出變壓器由于爆炸仍受損、殼體很重且很不便于維護(hù)的缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的變壓器布置。
[0011]該目的通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的主題達(dá)到。本發(fā)明的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中被描述。
[0012]一種風(fēng)輪機變壓器布置包括布置在風(fēng)輪機中的變壓器。變壓器包括殼體。變壓器殼體填充有油。
[0013]變壓器布置包括至少一個減壓室，且變壓器殼體的內(nèi)部由壓力釋放管連接到減壓室的內(nèi)部，使得由變壓器故障引起的變壓器殼體中的增大壓力經(jīng)由壓力釋放管傳遞到減壓室中。
[0014]一種風(fēng)輪機包括電氣變壓器，以將來自發(fā)電機的電功率的電壓水平變壓至某一預(yù)定電壓。變壓器可布置在風(fēng)輪機的機艙中或風(fēng)輪機的塔架中。
[0015]變壓器包括填充有油的殼體。油用作變壓器殼體中的絕緣物和/或用作冷卻介質(zhì)。
[0016]故障可出現(xiàn)在變壓器中。故障導(dǎo)致變壓器中的放電。放電導(dǎo)致變壓器中的局部溫度升高。變壓器中的溫度的局部升高引起油蒸發(fā)。蒸發(fā)的油導(dǎo)致變壓器的殼體內(nèi)的壓力的較大升高。
[0017]變壓器布置包括至少一個減壓室，且變壓器殼體的內(nèi)部由壓力釋放管連接到減壓室的內(nèi)部上。
[0018]因此，變壓器殼體中的蒸發(fā)油的高壓可經(jīng)由壓力釋放管釋放到減壓室中。因此，高壓從變壓器的殼體除去，且引導(dǎo)到減壓室中。
[0019]因此，變壓器的殼體并未經(jīng)歷高壓。因此，避免了對變壓器的殼體的破壞。
[0020]變壓器的殼體配備有較強且剛性的壁，而減壓室的壁可為較弱的材料。
[0021]因此，變壓器的殼體中的升高和壓力將不會破壞變壓器的殼體。來自變壓器殼體的壓力釋放到減壓室中，且在減壓室中的壓力同樣升高很高的情況下，減壓室的壁將變形。
[0022]因此，變壓器的殼體在殼體中的壓力升高之后保持未受損。因此，變壓器的殼體內(nèi)的油將停留在殼體內(nèi)，且不會從殼體泄漏出。因此，減小了破壞環(huán)境的風(fēng)險。
[0023]此外，變壓器殼體防爆，因此在風(fēng)輪機的機艙中工作或在風(fēng)輪機的塔架中工作的人員的安全性提高。
[0024]壓力釋放管包括閥，其在變壓器殼體中的壓力升高時開啟。
[0025]壓力釋放管將變壓器殼體與減壓室連接。閥布置在壓力釋放管中。閥在變壓器殼體中的壓力增大時開啟。閥在壓力開始升高之后的幾毫秒內(nèi)開啟。
[0026]因此，從變壓器殼體到減壓室中的壓力釋放由閥調(diào)節(jié)。
[0027]因此，變壓器包括正常操作期間的閉合殼體，且此外，增大壓力的快速釋放是可能的。
[0028]減壓室是不透油的，使得當(dāng)壓力從所述變壓器殼體經(jīng)由所述壓力釋放管釋放到所述減壓室中時，從所述變壓器殼體經(jīng)由所述壓力釋放管溢出的油收集在所述減壓室中。
[0029]油由于變壓器中的故障而開始蒸發(fā)，且增大了變壓器殼體中的壓力。變壓器殼體中的壓力釋放到壓力釋放管中。
[0030]除蒸發(fā)油之外，液態(tài)油也可能經(jīng)由壓力釋放管溢出到減壓室中。
[0031]減壓室是不透油的，以便經(jīng)由壓力釋放管溢出的油可收集在減壓室中。
[0032]因此，變壓器的油并不會釋放到風(fēng)輪機的環(huán)境中。因此，變壓器的油將不會破壞存在于風(fēng)輪機的機艙或塔架中的構(gòu)件。
[0033]減壓室至少部分地填充有油，且由管連接到變壓器殼體上，使得油可流過變壓器殼體與減壓室之間的管。
[0034]減壓室用作油和變壓器殼體的補償箱，以補償變壓器殼體中的變化的油位。變壓器殼體中的油的變化油位可由于油的不同溫度而發(fā)生。殼體中的變化的油位由補償箱中的油補償。
[0035]變壓器的減壓室用作油的補償箱。因此，變化的油位可變得均衡，且此外，不需要用于備用油的單獨的箱。
[0036]因此，在風(fēng)輪機的塔架或機艙內(nèi)節(jié)省了附加補償箱所需的空間。
[0037]用作補償箱的減壓室由管連接到變壓器的殼體上。變壓器殼體的油可流入補償箱中，且經(jīng)由管回到變壓器的殼體中。
[0038]變壓器布置在風(fēng)輪機的塔架內(nèi)。
[0039]風(fēng)輪機的變壓器可布置在風(fēng)輪機的塔架的上部或下部內(nèi)。
[0040]因此，機艙中不需要用于變壓器的空間。因此，節(jié)省了機艙中的空間，或者機艙中的空間可用于存在于機艙中的其它構(gòu)件。
[0041]變壓器布置在風(fēng)輪機的機艙內(nèi)。
[0042]風(fēng)輪機的發(fā)電機連接到風(fēng)輪機的機艙上。當(dāng)變壓器布置在風(fēng)輪機的機艙中時，可形成發(fā)電機與變壓器之間的直接連接。
[0043]因此，當(dāng)機艙在塔架的頂部上轉(zhuǎn)動時，不需要特殊布置來使從機艙通向塔架的線纜旋轉(zhuǎn)。
[0044]此外，存在于風(fēng)輪機的機艙中的變壓器可通過機艙中的艙口更容易地被更換。
[0045]機艙包括支承結(jié)構(gòu)。支承結(jié)構(gòu)包括兩個主要平行的條。兩個條主要水平地布置在機艙中。變壓器在每個條的至少一個點處連接到條上。
[0046]桿的第一端在第三點處連接到變壓器上。這三個點限定三角形。桿的第二端附接到支承結(jié)構(gòu)上，使得變壓器的振動受阻尼且變壓器的振蕩減小。
[0047]因此，變壓器的振動減小，且此外，變壓器上的機械負(fù)載和應(yīng)力減小。
[0048]變壓器主要布置在支承結(jié)構(gòu)的條下方。
[0049]因此，變壓器更大程度地懸掛在支承結(jié)構(gòu)的條上。
[0050]因此，變壓器可通過起重機容易地被下降離開機艙到地面上或船只上。因此，變壓器可容易地更換。
[0051]內(nèi)部起重機可用于更換變壓器。因此，可節(jié)省外部起重機的成本。
[0052]變壓器布置在支承結(jié)構(gòu)的兩個條之間。
[0053]因此，變壓器在變壓器布置的相對兩側(cè)處連接到支承結(jié)構(gòu)上。因此，變壓器的殼體中的負(fù)載和應(yīng)力減小。
[0054]此外，變壓器可由內(nèi)部起重機下降離開機艙來用于更換。
[0055]變壓器為高壓變壓器。
[0056]高壓變壓器為具有大于IkV的輸出電壓水平的變壓器。作為優(yōu)選，變壓器的輸出電壓高于70kV。
[0057]因此，發(fā)電機的電壓可轉(zhuǎn)變成高電壓。
[0058]因此，用于高電壓和低電流的連接是機艙與塔架之間所需的，或風(fēng)輪機與變電站之間所需的。
[0059]因此，對于線纜連接來說，需要較少的銅或鋁。
[0060]變壓器連接到冷卻回路上以冷卻變壓器，且存在于變壓器殼體中的油用作冷卻流體。
[0061]變壓器連接到冷卻回路上。冷卻回路可包括油與水的熱交換器，或存在于冷卻系統(tǒng)中的油被引導(dǎo)至機艙外側(cè)處的油與空氣的熱交換器。
[0062]因此，變壓器通過使用存在于變壓器中的油來冷卻。因此，不需要附加的冷卻流體來冷卻變壓器。
[0063]減壓室的壁比變壓器殼體的壁柔性更大。
[0064]減壓室在比變壓殼體更低的壓力下經(jīng)歷塑性變形。在變壓器殼體中的壓力增大的情況下，壓力經(jīng)由壓力釋放管傳遞到減壓室中。壓力在其引起變壓器殼體的塑性變形之前首先引起減壓室的塑性變形。
[0065]因此，變壓器殼體不會由于殼體中的壓力增大而受損。因此，變壓器殼體將不會由于壓力增大而破裂，且不會使存在于殼體中的油釋放到機艙、塔架或風(fēng)輪機的環(huán)境中。
[0066]此外，在風(fēng)輪機中工作的人員的安全性得以提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0067]借助于附圖更詳細(xì)示出了本發(fā)明。附圖示出了優(yōu)選構(gòu)造，且并不限制本發(fā)明的范圍。
[0068]圖1示出了變壓器布置；
圖2示出了機艙中的變壓器布置；
圖3示出了連接到支承結(jié)構(gòu)上的變壓器布置，以及圖4示出了連接到支承結(jié)構(gòu)上的變壓器布置的第二視圖。

【具體實施方式】
[0069]圖1示出了包括布置在殼體3內(nèi)的變壓器2的變壓器布置I。
[0070]殼體3包括油4，油4用作絕緣和冷卻介質(zhì)。殼體3包括將變壓器布置I連接到冷卻回路上的連接件13。
[0071]減壓室5經(jīng)由壓力釋放管6連接到殼體3上。殼體3中的壓力可由于變壓器2故障而快速增大。變壓器2的故障可為導(dǎo)致變壓器中的火花的絕緣問題。變壓器中的火花導(dǎo)致油4在殼體3中的蒸發(fā)。殼體3中的油4的蒸發(fā)導(dǎo)致殼體3中的壓力增大。
[0072]如果殼體3為閉合的殼體，則殼體內(nèi)的壓力的快速增大將導(dǎo)致殼體的破壞。在變壓器布置I中，殼體3內(nèi)的高壓經(jīng)由壓力釋放管6傳遞到減壓室5中。
[0073]殼體3的壁比減壓室5的壁剛性更大。因此，減壓室5將在殼體3內(nèi)的壓力很高且快速上升的情況下經(jīng)歷塑性變形。減壓室5的塑性變形在殼體3經(jīng)歷任何塑性變形之前發(fā)生。
[0074]壓力釋放管6包括閥7，閥7在殼體3中的壓力增大開始之后的幾毫秒內(nèi)開啟。
[0075]在壓力從殼體3釋放到減壓室5中期間，蒸發(fā)油和油的微滴被迫使穿過壓力釋放管6而進(jìn)入減壓室5中。溢出的油和油微滴可收集在減壓室5中。
[0076]在變壓器布置I中，減壓室5還用作補償箱。因此，殼體3和減壓室5經(jīng)由管8連接。變壓器殼體3內(nèi)的油位可由于溫度影響而變化。殼體3內(nèi)的油4的油位可由減壓室5中的備用油4來補償。減壓室5中的油可經(jīng)由管8流入殼體3中。
[0077]圖2示出了布置在風(fēng)輪機的機艙9內(nèi)的變壓器布置I。
[0078]風(fēng)輪機的機艙9包括支承結(jié)構(gòu)10，且變壓器布置I連接到支承結(jié)構(gòu)10上。此外，桿11布置在變壓器布置I與支承結(jié)構(gòu)10之間。桿11的第一端連接到變壓器布置I上，且桿11的第二端在連接點14處連接到支承結(jié)構(gòu)上。
[0079]圖3示出了在連接點12處連接到支承結(jié)構(gòu)10上的變壓器布置I。
[0080]此外，桿11在桿11的第一端處連接到變壓器布置I上。桿11的第二端然后連接到支承結(jié)構(gòu)10上。因此，變壓器布置I在三個點處連接到支承結(jié)構(gòu)10上。
[0081]支承結(jié)構(gòu)10包括兩個條，且變壓器布置I布置在支承結(jié)構(gòu)10的兩個條之間。
[0082]在圖3中，變壓器布置I被連接到支承結(jié)構(gòu)10上，使得變壓器布置I的主要部分布置在支承結(jié)構(gòu)10下方。因此，變壓器布置I懸置在支承結(jié)構(gòu)10的兩個條之間。
[0083]因此，變壓器布置I可容易地與支承結(jié)構(gòu)10斷開，且可由起重機下降離開機艙以用于修理或替換。
[0084]圖4示出了連接到支承結(jié)構(gòu)10上的變壓器布置I。
[0085]變壓器布置I包括殼體3和布置在殼體3的相對兩側(cè)處的兩個減壓室5。殼體3和減壓室5經(jīng)由壓力釋放管6連接。
[0086]殼體3包括與冷卻系統(tǒng)的連接件13。變壓器布置I連接到風(fēng)輪機的機艙中的支承結(jié)構(gòu)10上。
[0087]在圖4中，變壓器布置I懸置在支承結(jié)構(gòu)10下方。此外，桿11以其第一端連接到變壓器布置I的殼體3上。桿11的第二端連接到支承結(jié)構(gòu)10上。
[0088]因此，變壓器布置I在三個點處連接到支承結(jié)構(gòu)10上。因此，變壓器布置I中的應(yīng)力和振動最小化。
[0089]此外，變壓器布置I可容易地從支承結(jié)構(gòu)10被拆下，且可經(jīng)由艙口下降出風(fēng)輪機的機艙。內(nèi)部起重機可用于將變壓器布置下降離開機艙以用于修理或替換。
[0090]盡管已經(jīng)參照了優(yōu)選實施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但將理解的是，本發(fā)明不由所公開的實例限制，且可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員對其作出許多附加的改型和變型，而不會脫離本發(fā)明的范圍。
[0091]應(yīng)當(dāng)注意，貫穿本申請使用的〃 一個〃或〃 一種〃并未排除多個，且〃包括〃并未排除其它步驟或元件。還可組合與不同實施例相關(guān)聯(lián)的所述元件。還應(yīng)當(dāng)注意的是，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被看作限制權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)輪機變壓器布置(1)， 其中，變壓器(2)布置在風(fēng)輪機中， 其中，所述變壓器(2)包括殼體(3), 其中，所述變壓器殼體(3)填充有油(4), 其特征在于， 所述變壓器布置(1)包括至少一個減壓室(5)，且所述變壓器殼體(3)的內(nèi)部通過壓力釋放管(6)連接到所述減壓室(5)的內(nèi)部，使得由于所述變壓器(2)的故障引起的所述變壓器殼體(3)中的增大壓力經(jīng)由所述壓力釋放管(6)傳遞到所述減壓室(5)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于，所述壓力釋放管(5)包括閥(7),所述閥(7)在所述變壓器殼體(3)中的壓力增大時開啟。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的布置，其特征在于，所述減壓室(5)為不透油的，使得當(dāng)壓力從所述變壓器殼體(3)經(jīng)由所述壓力釋放管(6)釋放到所述減壓室(5)中時，從所述變壓器殼體(3)經(jīng)由所述壓力釋放管(6)溢出的油(4)收集在所述減壓室(5)中。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的布置，其特征在于，所述減壓室(5)至少部分地填充有油(4),且通過管(8)連接到所述變壓器殼體(3)上，使得所述油(4)可流過所述變壓器殼體(3)與所述減壓室(5)之間的所述管(8)，以便所述減壓室(5)用作所述變壓器殼體(3)中的所述油(4)的補償箱，以補償所述變壓器殼體(3)中變化的油位。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的布置，其特征在于，所述變壓器(12)布置在所述風(fēng)輪機的塔架內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項所述的布置，其特征在于，所述變壓器(2)布置在所述風(fēng)輪機的機艙(9)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的布置，其特征在于， 所述機艙(9)包括支承結(jié)構(gòu)(10)， 其中，所述支承結(jié)構(gòu)(10)包括兩個主要平行的條， 其中，所述兩個條主要水平地布置在所述機艙(9)中， 其中，所述變壓器(2)在每個條的至少一個點(12)處連接到所述條上， 其中，桿(11)的第一端在第三點處連接到所述變壓器(2)上， 其中，這三個點限定三角形， 其中，所述桿(11)的第二端(14)被附接到所述支承結(jié)構(gòu)(10)上，使得所述變壓器(2)的振動被阻尼，且所述變壓器(2)的振蕩減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的布置，其特征在于，所述變壓器(2)主要布置在所述支承結(jié)構(gòu)(10)的條的下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的布置，其特征在于，所述變壓器(2)布置在所述支承結(jié)構(gòu)(10)的兩個條之間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的布置，其特征在于，所述變壓器(2)為高壓變壓器。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的布置，其特征在于，所述變壓器(2)連接到冷卻回路(13)上以冷卻所述變壓器(2),且存在于所述變壓器殼體(3)中的所述油(4)用作冷卻流體。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的布置， 其中，所述減壓室(5)的壁比所述變壓器殼體(3)的壁柔性更大， 使得所述減壓室(5)在比所述變壓器殼體(3)更低的壓力下經(jīng)歷塑性變形，使得在所述變壓器殼體(3)中的壓力增大的情況下，經(jīng)由所述壓力釋放管(6)傳遞到所述減壓室(5)中的壓力在其引起所述變壓器殼體(3)的塑性變形之前引起所述減壓室(5)的塑性變形。
【文檔編號】H01F27/00GK104465023SQ201410462959
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】J.加爾德, T.芒克-漢森, J.B.尼爾森, C.K.拉斯穆森 申請人:西門子公司