风轮机变压器布置的制作方法
【专利摘要】本发明涉及风轮机变压器布置。本发明描述了一种改进的风轮机的变压器布置。一种风轮机变压器布置包括布置在风轮机中的变压器。变压器包括壳体。变压器壳体填充有油。变压器布置包括至少一个减压室，且变压器壳体的内部通过压力释放管连接到减压室的内部，使得由变压器故障引起的变压器壳体中的增大压力经由压力释放管传递到减压室中。
【专利说明】风轮机变压器布置
【技术领域】
[0001 ] 本发明描述了一种改进的风轮机的变压器布置。
【背景技术】
[0002]风轮机包括转子、机舱和塔架。转子可旋转地附接到机舱上，且机舱布置在塔架的顶部上。发电机连接到风轮机的机舱上。
[0003]风与风轮机的转子相互作用，且使转子旋转。转子的旋转传递至发电机，在该处，旋转能转变成电能。
[0004]发电机的电能由变压器变压到某一预定电压水平。
[0005]因此，已知的是将变压器布置在风轮机的机舱或塔架内。
[0006]短路可发生于变压器中，这导致电弧。电弧导致快速局部温度升高，这又导致变压器中的材料如油的蒸发。这种蒸发导致变压器中的压力升高，这引起变压器壳体破裂且释放压力。这称为变压器的爆炸。
[0007]变压器的爆炸显示出若干负面效果，例如，变压器受损，且存在于变压器中的油释放到周围区域中。当人出现在变压器周围时，爆炸可能是严重的安全问题。
[0008]已知避免这些负面效果的若干手段，例如，变压器布置在特殊变压器壳体中，以沿变压器的预定方向引导压力波和泄漏油，变压器配备有防爆壳体。
[0009]这显示出变压器由于爆炸仍受损、壳体很重且很不便于维护的缺点。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种改进的变压器布置。
[0011]该目的通过根据独立权利要求的主题达到。本发明的优选实施例在从属权利要求中被描述。
[0012]一种风轮机变压器布置包括布置在风轮机中的变压器。变压器包括壳体。变压器壳体填充有油。
[0013]变压器布置包括至少一个减压室，且变压器壳体的内部由压力释放管连接到减压室的内部，使得由变压器故障引起的变压器壳体中的增大压力经由压力释放管传递到减压室中。
[0014]一种风轮机包括电气变压器，以将来自发电机的电功率的电压水平变压至某一预定电压。变压器可布置在风轮机的机舱中或风轮机的塔架中。
[0015]变压器包括填充有油的壳体。油用作变压器壳体中的绝缘物和/或用作冷却介质。
[0016]故障可出现在变压器中。故障导致变压器中的放电。放电导致变压器中的局部温度升高。变压器中的温度的局部升高引起油蒸发。蒸发的油导致变压器的壳体内的压力的较大升高。
[0017]变压器布置包括至少一个减压室，且变压器壳体的内部由压力释放管连接到减压室的内部上。
[0018]因此，变压器壳体中的蒸发油的高压可经由压力释放管释放到减压室中。因此，高压从变压器的壳体除去，且引导到减压室中。
[0019]因此，变压器的壳体并未经历高压。因此，避免了对变压器的壳体的破坏。
[0020]变压器的壳体配备有较强且刚性的壁，而减压室的壁可为较弱的材料。
[0021]因此，变压器的壳体中的升高和压力将不会破坏变压器的壳体。来自变压器壳体的压力释放到减压室中，且在减压室中的压力同样升高很高的情况下，减压室的壁将变形。
[0022]因此，变压器的壳体在壳体中的压力升高之后保持未受损。因此，变压器的壳体内的油将停留在壳体内，且不会从壳体泄漏出。因此，减小了破坏环境的风险。
[0023]此外，变压器壳体防爆，因此在风轮机的机舱中工作或在风轮机的塔架中工作的人员的安全性提高。
[0024]压力释放管包括阀，其在变压器壳体中的压力升高时开启。
[0025]压力释放管将变压器壳体与减压室连接。阀布置在压力释放管中。阀在变压器壳体中的压力增大时开启。阀在压力开始升高之后的几毫秒内开启。
[0026]因此，从变压器壳体到减压室中的压力释放由阀调节。
[0027]因此，变压器包括正常操作期间的闭合壳体，且此外，增大压力的快速释放是可能的。
[0028]减压室是不透油的，使得当压力从所述变压器壳体经由所述压力释放管释放到所述减压室中时，从所述变压器壳体经由所述压力释放管溢出的油收集在所述减压室中。
[0029]油由于变压器中的故障而开始蒸发，且增大了变压器壳体中的压力。变压器壳体中的压力释放到压力释放管中。
[0030]除蒸发油之外，液态油也可能经由压力释放管溢出到减压室中。
[0031]减压室是不透油的，以便经由压力释放管溢出的油可收集在减压室中。
[0032]因此，变压器的油并不会释放到风轮机的环境中。因此，变压器的油将不会破坏存在于风轮机的机舱或塔架中的构件。
[0033]减压室至少部分地填充有油，且由管连接到变压器壳体上，使得油可流过变压器壳体与减压室之间的管。
[0034]减压室用作油和变压器壳体的补偿箱，以补偿变压器壳体中的变化的油位。变压器壳体中的油的变化油位可由于油的不同温度而发生。壳体中的变化的油位由补偿箱中的油补偿。
[0035]变压器的减压室用作油的补偿箱。因此，变化的油位可变得均衡，且此外，不需要用于备用油的单独的箱。
[0036]因此，在风轮机的塔架或机舱内节省了附加补偿箱所需的空间。
[0037]用作补偿箱的减压室由管连接到变压器的壳体上。变压器壳体的油可流入补偿箱中，且经由管回到变压器的壳体中。
[0038]变压器布置在风轮机的塔架内。
[0039]风轮机的变压器可布置在风轮机的塔架的上部或下部内。
[0040]因此，机舱中不需要用于变压器的空间。因此，节省了机舱中的空间，或者机舱中的空间可用于存在于机舱中的其它构件。
[0041]变压器布置在风轮机的机舱内。
[0042]风轮机的发电机连接到风轮机的机舱上。当变压器布置在风轮机的机舱中时，可形成发电机与变压器之间的直接连接。
[0043]因此，当机舱在塔架的顶部上转动时，不需要特殊布置来使从机舱通向塔架的线缆旋转。
[0044]此外，存在于风轮机的机舱中的变压器可通过机舱中的舱口更容易地被更换。
[0045]机舱包括支承结构。支承结构包括两个主要平行的条。两个条主要水平地布置在机舱中。变压器在每个条的至少一个点处连接到条上。
[0046]杆的第一端在第三点处连接到变压器上。这三个点限定三角形。杆的第二端附接到支承结构上，使得变压器的振动受阻尼且变压器的振荡减小。
[0047]因此，变压器的振动减小，且此外，变压器上的机械负载和应力减小。
[0048]变压器主要布置在支承结构的条下方。
[0049]因此，变压器更大程度地悬挂在支承结构的条上。
[0050]因此，变压器可通过起重机容易地被下降离开机舱到地面上或船只上。因此，变压器可容易地更换。
[0051]内部起重机可用于更换变压器。因此，可节省外部起重机的成本。
[0052]变压器布置在支承结构的两个条之间。
[0053]因此，变压器在变压器布置的相对两侧处连接到支承结构上。因此，变压器的壳体中的负载和应力减小。
[0054]此外，变压器可由内部起重机下降离开机舱来用于更换。
[0055]变压器为高压变压器。
[0056]高压变压器为具有大于IkV的输出电压水平的变压器。作为优选，变压器的输出电压高于70kV。
[0057]因此，发电机的电压可转变成高电压。
[0058]因此，用于高电压和低电流的连接是机舱与塔架之间所需的，或风轮机与变电站之间所需的。
[0059]因此，对于线缆连接来说，需要较少的铜或铝。
[0060]变压器连接到冷却回路上以冷却变压器，且存在于变压器壳体中的油用作冷却流体。
[0061]变压器连接到冷却回路上。冷却回路可包括油与水的热交换器，或存在于冷却系统中的油被引导至机舱外侧处的油与空气的热交换器。
[0062]因此，变压器通过使用存在于变压器中的油来冷却。因此，不需要附加的冷却流体来冷却变压器。
[0063]减压室的壁比变压器壳体的壁柔性更大。
[0064]减压室在比变压壳体更低的压力下经历塑性变形。在变压器壳体中的压力增大的情况下，压力经由压力释放管传递到减压室中。压力在其引起变压器壳体的塑性变形之前首先引起减压室的塑性变形。
[0065]因此，变压器壳体不会由于壳体中的压力增大而受损。因此，变压器壳体将不会由于压力增大而破裂，且不会使存在于壳体中的油释放到机舱、塔架或风轮机的环境中。
[0066]此外，在风轮机中工作的人员的安全性得以提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0067]借助于附图更详细示出了本发明。附图示出了优选构造，且并不限制本发明的范围。
[0068]图1示出了变压器布置；
图2示出了机舱中的变压器布置；
图3示出了连接到支承结构上的变压器布置，以及图4示出了连接到支承结构上的变压器布置的第二视图。
【具体实施方式】
[0069]图1示出了包括布置在壳体3内的变压器2的变压器布置I。
[0070]壳体3包括油4，油4用作绝缘和冷却介质。壳体3包括将变压器布置I连接到冷却回路上的连接件13。
[0071]减压室5经由压力释放管6连接到壳体3上。壳体3中的压力可由于变压器2故障而快速增大。变压器2的故障可为导致变压器中的火花的绝缘问题。变压器中的火花导致油4在壳体3中的蒸发。壳体3中的油4的蒸发导致壳体3中的压力增大。
[0072]如果壳体3为闭合的壳体，则壳体内的压力的快速增大将导致壳体的破坏。在变压器布置I中，壳体3内的高压经由压力释放管6传递到减压室5中。
[0073]壳体3的壁比减压室5的壁刚性更大。因此，减压室5将在壳体3内的压力很高且快速上升的情况下经历塑性变形。减压室5的塑性变形在壳体3经历任何塑性变形之前发生。
[0074]压力释放管6包括阀7，阀7在壳体3中的压力增大开始之后的几毫秒内开启。
[0075]在压力从壳体3释放到减压室5中期间，蒸发油和油的微滴被迫使穿过压力释放管6而进入减压室5中。溢出的油和油微滴可收集在减压室5中。
[0076]在变压器布置I中，减压室5还用作补偿箱。因此，壳体3和减压室5经由管8连接。变压器壳体3内的油位可由于温度影响而变化。壳体3内的油4的油位可由减压室5中的备用油4来补偿。减压室5中的油可经由管8流入壳体3中。
[0077]图2示出了布置在风轮机的机舱9内的变压器布置I。
[0078]风轮机的机舱9包括支承结构10，且变压器布置I连接到支承结构10上。此外，杆11布置在变压器布置I与支承结构10之间。杆11的第一端连接到变压器布置I上，且杆11的第二端在连接点14处连接到支承结构上。
[0079]图3示出了在连接点12处连接到支承结构10上的变压器布置I。
[0080]此外，杆11在杆11的第一端处连接到变压器布置I上。杆11的第二端然后连接到支承结构10上。因此，变压器布置I在三个点处连接到支承结构10上。
[0081]支承结构10包括两个条，且变压器布置I布置在支承结构10的两个条之间。
[0082]在图3中，变压器布置I被连接到支承结构10上，使得变压器布置I的主要部分布置在支承结构10下方。因此，变压器布置I悬置在支承结构10的两个条之间。
[0083]因此，变压器布置I可容易地与支承结构10断开，且可由起重机下降离开机舱以用于修理或替换。
[0084]图4示出了连接到支承结构10上的变压器布置I。
[0085]变压器布置I包括壳体3和布置在壳体3的相对两侧处的两个减压室5。壳体3和减压室5经由压力释放管6连接。
[0086]壳体3包括与冷却系统的连接件13。变压器布置I连接到风轮机的机舱中的支承结构10上。
[0087]在图4中，变压器布置I悬置在支承结构10下方。此外，杆11以其第一端连接到变压器布置I的壳体3上。杆11的第二端连接到支承结构10上。
[0088]因此，变压器布置I在三个点处连接到支承结构10上。因此，变压器布置I中的应力和振动最小化。
[0089]此外，变压器布置I可容易地从支承结构10被拆下，且可经由舱口下降出风轮机的机舱。内部起重机可用于将变压器布置下降离开机舱以用于修理或替换。
[0090]尽管已经参照了优选实施例详细描述了本发明，但将理解的是，本发明不由所公开的实例限制，且可由本领域的技术人员对其作出许多附加的改型和变型，而不会脱离本发明的范围。
[0091]应当注意，贯穿本申请使用的〃 一个〃或〃 一种〃并未排除多个，且〃包括〃并未排除其它步骤或元件。还可组合与不同实施例相关联的所述元件。还应当注意的是，权利要求中的附图标记不应当被看作限制权利要求的范围。
【权利要求】
1.一种风轮机变压器布置(1)， 其中，变压器(2)布置在风轮机中， 其中，所述变压器(2)包括壳体(3), 其中，所述变压器壳体(3)填充有油(4), 其特征在于， 所述变压器布置(1)包括至少一个减压室(5)，且所述变压器壳体(3)的内部通过压力释放管(6)连接到所述减压室(5)的内部，使得由于所述变压器(2)的故障引起的所述变压器壳体(3)中的增大压力经由所述压力释放管(6)传递到所述减压室(5)中。
2.根据权利要求1所述的布置，其特征在于，所述压力释放管(5)包括阀(7),所述阀(7)在所述变压器壳体(3)中的压力增大时开启。
3.根据前述权利要求中任一项所述的布置，其特征在于，所述减压室(5)为不透油的，使得当压力从所述变压器壳体(3)经由所述压力释放管(6)释放到所述减压室(5)中时，从所述变压器壳体(3)经由所述压力释放管(6)溢出的油(4)收集在所述减压室(5)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的布置，其特征在于，所述减压室(5)至少部分地填充有油(4),且通过管(8)连接到所述变压器壳体(3)上，使得所述油(4)可流过所述变压器壳体(3)与所述减压室(5)之间的所述管(8)，以便所述减压室(5)用作所述变压器壳体(3)中的所述油(4)的补偿箱，以补偿所述变压器壳体(3)中变化的油位。
5.根据前述权利要求中任一项所述的布置，其特征在于，所述变压器(12)布置在所述风轮机的塔架内。
6.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的布置，其特征在于，所述变压器(2)布置在所述风轮机的机舱(9)内。
7.根据权利要求6所述的布置，其特征在于， 所述机舱(9)包括支承结构(10)， 其中，所述支承结构(10)包括两个主要平行的条， 其中，所述两个条主要水平地布置在所述机舱(9)中， 其中，所述变压器(2)在每个条的至少一个点(12)处连接到所述条上， 其中，杆(11)的第一端在第三点处连接到所述变压器(2)上， 其中，这三个点限定三角形， 其中，所述杆(11)的第二端(14)被附接到所述支承结构(10)上，使得所述变压器(2)的振动被阻尼，且所述变压器(2)的振荡减小。
8.根据权利要求7所述的布置，其特征在于，所述变压器(2)主要布置在所述支承结构(10)的条的下方。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的布置，其特征在于，所述变压器(2)布置在所述支承结构(10)的两个条之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的布置，其特征在于，所述变压器(2)为高压变压器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的布置，其特征在于，所述变压器(2)连接到冷却回路(13)上以冷却所述变压器(2),且存在于所述变压器壳体(3)中的所述油(4)用作冷却流体。
12.根据前述权利要求中任一项所述的布置， 其中，所述减压室(5)的壁比所述变压器壳体(3)的壁柔性更大， 使得所述减压室(5)在比所述变压器壳体(3)更低的压力下经历塑性变形，使得在所述变压器壳体(3)中的压力增大的情况下，经由所述压力释放管(6)传递到所述减压室(5)中的压力在其引起所述变压器壳体(3)的塑性变形之前引起所述减压室(5)的塑性变形。
【文档编号】H01F27/00GK104465023SQ201410462959
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】J.加尔德, T.芒克-汉森, J.B.尼尔森, C.K.拉斯穆森 申请人:西门子公司