单相变压器装置的制作方法

单相变压器装置
1.本技术是申请日为2017年04月26日、国家申请号为201780026444.4、发明名称为“单相变压器装置”的原申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种用于替代多相变压器的装置，其具有多个单相变压器，所述单相变压器分别具有用绝缘液体填充的壳体，在所述壳体中布置有具有高压绕组和低压绕组的芯。


背景技术：

3.这种装置由不断的实践已知。因此描述和提供了由多个单相变压器组成的装置。这些装置例如使用在高压直流电传输()中，其中，由单相变压器组成的装置设置在变流器的交流电压侧。
4.多相、例如三相的变压器通常在交流电压网中用于将高压转换为低压或者将低压转换为高压。在此，功率变压器通常达到多户房屋的尺寸。此外，变压器与相应的客户要求适配，因此其总是涉及量身定制的单独制造。在故障情况下，这些变压器是对于电网供电的安全性和可靠性重要的构件，因为在变压器失灵时供电首先被中断。为了能够替代故障的变压器，总是需要耗费地设计和制造替代变压器。这可能导致多于1年的延迟时间。因此，作为临时解决方案暂时地通过已经制造的可灵活使用的替代变压器替代故障的变压器。然而，由于其较高的重量和其尺寸，临时的替代变压器的运输也是耗费时间的并且视天气条件可能持续数周。由于较长的安装或者投入使用时间在现场产生进一步的延迟。


技术实现要素：

5.因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种本文开头所述类型的装置，其既能够灵活地布置也能够简单和便利地连接在供电网络或者用电器网络上。
6.该技术问题按本发明由此解决，即每个壳体具有至少一个电缆接头并且每个电缆接头通过电缆线路与和壳体分开布置的露天接头相连。
7.在本发明的范围内，为了连接用电器网络或者供电网络设有电缆接头。换而言之，每个单相变压器具有带至少一个电缆接头的壳体。每个电缆接头在本发明的范围内通过电缆线路与和壳体分开布置的露天接头相连。电缆线路或者换而言之电缆连接包括一个或多个电缆导体。电缆导体具有至少一个在外部由电绝缘的固体包绕的内部导体。内部导体由能导电的材料、例如相宜的金属或者金属合金制成。露天接头用于连接供电网络或者用电器网络的相线。因此，露天接头设计为高压接头并且可以布置在能够快速和成本低廉地与网络的相连接并且具有足够空间的位置。由于露天接头与变压器壳体之间的电缆连接，不需要在高压导体与处于地电势的部件之间保持最小距离。换而言之，电缆线路的在外部绝缘的电缆导体可以任意地在地面上铺设。
8.在按照本发明的装置投入使用时，所述多个单相变压器不必并列地设置，而只需
分布在较大的区域上。所述投入使用在迄今的解决方案中会被延迟，因为电网线路必须相对耗费地与分布设置的单相变压器的连接套管相连。这在本发明的范围内得以避免。
9.有利地，所述电缆线路具有至少一个电缆导体，其中，每个电缆导体具有在5至50米之间的长度。在本发明的这种变型方案中，电缆导体例如布置在电缆卷筒上。每个电缆卷筒优选具有长度在20至40米之间的电缆导体。电缆卷筒随时可用。由此实现了装置的灵活适配。
10.按照本发明的一种优选设计方案，每个壳体配有两个电缆接头。因为设有两个电缆接头，所以每个壳体可以通过两个电缆导体与露天接头相连。电缆线路因此设计为冗余的。因此，在一个电缆导体中出现电缆故障的情况下，露天接头与变压器之间的连接可以由相应另一个电缆导体接管，因此可以保持供电。两个电缆导体还具有较大的电流承载能力。由此可以提高电流并且因此提高待传输的功率。
11.按照与之相关的相宜的扩展设计，每个露天接头具有两个电缆输入端。
12.在本发明的另一有利的实施形式中，每个露天接头具有用于将露天接头放置在地面上的底架以及用于连接用电器网络或者供电网络的相的连接轨，其中，连接轨通过至少一个支座绝缘子绝缘地支撑在底架上。露天接头的这种设计方案进一步简化了本发明所述装置的投入应用。露天接头可以简单地设置在地面上的任何位置，例如在另一单相变压器的露天接头旁。支座绝缘子实现了在运行中处于高压的连接轨与处于地电势的底架之间的必要绝缘。
13.按照与之相关的扩展设计，在连接轨与底架之间连接有过电压防护放电器。过电压防护放电器的特征在于在其两个接头之间连接的非线性电阻。在正常运行中，过电压防护放电器的电阻非常大。然而，如果在其接头处的电压超过了事先确定的阈值，则非线性电阻变为导电的，过电压防护放电器由此跨接与之并联连接的构件。过电压防护放电器因此例如保护了变压器的低压绕组。
14.在按照本发明的装置的另一实施形式中，在壳体中设计有至少一个能封闭的设置开口，所述设置开口允许接触到布置在壳体中的选择装置，其中，所述选择装置形成多个电压接头，所述电压接头分别与配属的套管插座、电缆接头或者绕组相连，其中，两个电压接头能够通过切换单元选择性地相互连接。按照本发明的这种有利的扩展设计，可以将单相变压器设置到确定的输入端或者输出端。为此将每个选择装置的电压接头与绕组相连。相应的选择单元的剩余接头与配属的套管插座或者电缆接头相连。通过切换单元将绕组与所选择的输入端或者输出端相连。切换单元例如是相宜地设计的开关或者能够成本低廉地在两侧插在电压接头上的连接导体，所述连接导体在以下称为调节导体。通过简单地换插调节导体，可以将所述绕组与其它的套管插座相连。由此可以灵活地设置输入端和输出端。选择装置布置在壳体内部并且因此在装置运行时完全由绝缘液体包围。然而，其直接朝向壳体的设置开口。所述设置开口优选处于所谓的壳体盖子中。为了例如将设计用于较高电压的某个套管插座与高压绕组相连，例如将绝缘液体从壳体中排出，因此使用者可以通过设置开口够到选择装置。接着，调节导体可以插在选择装置的相应电压接头上，从而将期望的套管插座连接在高压绕组上。
15.按照与之相关地相宜的扩展设计，设有输入端设置开口和输出端设置开口，其中，朝向输入端设置开口的选择装置与高压绕组以及至少两个套管插座相连，并且朝向输出端
设置开口的选择装置与低压绕组、另一个套管插座或者与一个或每个电缆接头相连。换而言之，按照本发明的装置由此既能够用于确定的输入电压，低压绕组的电压也可以施加在不同的输出端或者反之。例如可以通过输出端设置开口将低压绕组选择性地与高压套管或者与一个或每个电缆接头相连。
16.此外有利的是，单相变压器的每个壳体与能够分开布置的冷却模块、分开布置的膨胀容器、能插接的高压套管和辅助电流模块可拆卸地连接。换而言之，在这种扩展设计的范围内，每个单相变压器模块化地构造。通过这些模块化的结构改善了按照本发明的装置的运输性能并且加速了其投入使用。
17.相宜地，所述装置的外壁至少区段性地设计为防弹的。如果按照本发明的装置使用在供电网中，则供电网作为节点通常是从外部的摧毁性攻击的潜在攻击目标。这种攻击例如是用轻型武器或者枪射击和使用具有榴弹或者炸弹碎片的引爆装置的结果。防弹的外壁用于防止这种攻击，所述外壁例如由防弹的材料或者物质制成。所述外壁例如构成所述装置的部件的外部边界。所述外壁例如尤其构成单相变压器的壳体或者容器，其填充有绝缘液体。这相应地适用于套管、膨胀容器、冷却单元或者变压器的其它部件。与之不同地，外壁与变压器的壳体相间隔地布置并且设计为装甲篱笆。
18.相宜地，外壁由具有大于1000mpa的抗拉强度的防弹材料构成。在此例如考虑装甲钢。
19.按照本发明的这种实施形式的一种不同的变型，所述外壁包括外侧壁和内侧壁，在所述外侧壁与内侧壁之间布置有阻尼介质。在向所述装置射击时，子弹的能量接着由阻尼介质吸收并且减小。
20.相宜地，所述阻尼介质是液体或者干性泡沫。
附图说明
21.本发明的其它相宜的设计方案和优点是以下参照附图对本发明的实施例的说明的主题，其中相同的附图标记指的是作用相同的构件，并且其中：
22.图1示意性地示出有缺陷的多相变压器；
23.图2示意性地示出按照本发明的装置的一个实施例，作为按照图1的有缺陷的多相变压器的替代；
24.图3以立体图示出用于按照本发明的装置的单相变压器的一个实施例；
25.图4示出露天接头的立体图；
26.图5以侧视图示出示例性的单相变压器的壳体；
27.图6放大地示出按照图5的壳体的电缆接头；
28.图7立体地示出具有可插入的套管的壳体的一个实施例；
29.图8、9、10示意性地示出用于选择输入端和输出端的设置开口并且
30.图11、12示出单相变压器的配置，所述单相变压器具有用于不同的输入端和输出端的可插入的套管。
具体实施方式
31.图1以俯视图示出三相变压器1，其布置在由水泥制成的底座2上。变压器1在高压
侧与高压供电网络3相连，所述高压供电网络具有三个相。在低压侧连接有同样是三相的用电器网络4。在多相变压器1失灵时，用电器网络4的供电不能通过供电网络3维持。因此，需要快速地替换多相变压器1。然而，多相变压器1是功率变压器并且设计用于高压，因此其单独的制造通常需要多个月，例如10到15个月。多相的替代变压器的运输同样是费时的。此外，之前已知的变压器的投入使用可能需要数周。
32.图2示意性地示出按照本发明的用于替代多相变压器1的装置5的使用。可以看出的是，装置5由多个单相变压器6组成。在每个单相变压器6中，低压绕组的电压处于每个单相变压器6的壳体的在此未在附图中显示的电缆接头上。在此，每个电缆接头通过两个作为电缆线路的电缆导体7和8分别与露天接头9连接。每个露天接头9又连接在用电器网络4的相上。由于露天接头9与每个单相变压器6的电缆接头之间的具有两个电缆导体7、8的电缆线路或者电缆连接，露天接头9例如可以布置在旧的有故障的多相变压器1附近，从而不需要耗费地重新设置网络相，以连接在替代变压器上。因此，电缆导体7、8与露天接头9共同实现了单相的替代变压器6的灵活布置，直至新制造的新变压器到达故障变压器1的位置。
33.图3以立体图示出按照本发明的装置5的单相变压器6的一个实施例。在该处显示的单相变压器6具有壳体10，所述壳体配有冷却模块11、膨胀容器12、辅助电流模块13和高压套管14、15和16。所述部件或者模块可拆卸地相互连接，因此可以简单地拆卸并且彼此独立地运输。为了保护高压套管14、15和16和变压器6的布置在壳体10中的绕组，使用过电压防护放电器17，所述过电压防护放电器在其放电器壳体内部具有非线性的电阻，所述电阻在过压时从不导电的状态过渡为导电的状态并且因此保护与其并联连接的构件。
34.高压套管14、15和16分别设计为可插入的高压套管并且能够以其插入端部插入适配的套管插座18中。套管插座18旋转对称地设计并且限定出朝向壳体盖子敞开但单侧封闭的空腔，所述空腔与相应的高压套管14、15和16的插入端部形状互补地设计。此外，套管插座18流体密封地与壳体10相连，因此单相变压器6的内部相对于外界大气密封地、也就是空气和液体密封地封闭。在每个套管插座18的封闭端部处保持有附图中不可见的导引螺栓，在高压套管14、15和16插入相应的套管插座18中时，导引螺栓与延伸通过相应的高压套管的高压导体导电接触。所述导引螺栓延伸到壳体10的内部，也就是延伸到其油腔中，导引螺栓在该处与绕组连接导线接触，所述绕组连接导线由此将套管插座18导电地与变压器6的相应高压绕组或者低压绕组相连。为了安装和固定高压套管14、15或者16，它们分别具有固定接头19。柱状区段20从固定接头19向高压接头21延伸。固定接头19与高压接头21之间的距离在所示实施例中为3米。按照本发明，每个柱状区段20有利地具有在3至5米之间的长度。
35.在图3中还可以看出，壳体10除了高压套管14、15或者16之外还具有两个电缆接头22。在图3所示的实施例中，电缆接头22以及高压套管16能够与低压绕组相连，而高压套管14和15可以选择性地与高压绕组相连。
36.图4以立体图示出一个露天接头9，作为用于构造相同的其余露天接头9的典范。露天接头9具有底架23，其由两个侧向的三角形的三脚架24组成，它们通过纵梁25和横向加固件26刚性地相互连接。在上部区域中，放置板27在两个三脚架24之间延伸。两个支座绝缘子28设置用于保持连接轨29，所述连接轨在放置板27上方与放置板平行地延伸。支座绝缘子28沿纵向延伸并且在其端部分别具有金属接头。支座绝缘子的两个接头通过具有外部肋片
的柱形的绝缘区段电绝缘地相互连接。在图4中还可以看出两个电缆导体7和8，它们以其电缆端部30向露天接头9上的连接点31延伸，从而在延伸于相应的电缆导体7或8的内部的导体与连接轨29之间提供导电接触。在此，电缆端部30如支座绝缘子28那样具有外部肋片，通过所述外部肋片提高用于故障电流泄漏路径。为了平行于支座绝缘子28地保持电缆端部30，电缆支架32固定在底架23上，所述电缆支架在其远离底架23的自由端部具有环形的保持环，相应的电导体7或8延伸通过所述保持环。电缆端部30与连接轨29在连接点31处螺栓连接。此外，可以在连接轨29与处于地电势的底架23之间连接过电压防护放电器17。
37.图5以侧视图示出按照本发明的装置5的单相变压器6的示例性壳体10。在这个视图中可以特别好地看出两个电缆接头22。尤其可以看出，每个电缆接头22受到电缆接头盖33的保护以防污染和湿气。在电缆接头22之间可以看出电缆接头支架34。
38.图6更详细地示出电缆接头22。尤其可以看出的是，电缆接头具有外螺纹，电缆导体的电缆端部可以通过所述外螺纹形状配合地与电缆接头22连接。此外可以看出，电缆接头支架34在电缆接头22之间向前、也就是与电缆导体7、8的插入方向相反地延伸。
39.图7示出壳体10以及高压套管14、15和16和电缆导体7和8，所述电缆导体与电缆接头22相连。图7示例性地示出单相变压器6的所有连接可能性，其中，根据附图未示出的分级开关的位置，高压套管14设置用于345kv的输入电压、高压套管15设置用于230kv的输入电压、高压套管16设置用于138或者115kv的输出电压。电缆接头22和电缆导体7和8同样设计用于138或者115kv范围内的电压。
40.图7、8、9和10示出按照本发明的装置的灵活性并且尤其显示了装置5能够可变地使用在不同的电压层级中。在图7中显示了具有所有可插入的高压套管14、15、16的壳体，如图1所示。此外显示了冗余设计的电缆接头22。此外可以看出，壳体10具有输出端设置开口35以及输入端设置开口36，它们能够分别通过盖子或者闸门流体密封地封闭。
41.图8能够观察到输入端设置开口36的内部，因此可以看到朝向所述输入端设置开口的选择装置37。所述选择装置具有电压接头38、39和40。借助u形的调节导体41将两个电压接头38和39相连。通过这种设置，单相变压器6的高压绕组与高压套管14的套管插座10相连。因此，变压器6能够用于345kv的输入电压。例如138kv的电压的输出在高压套管16处实现。高压套管15在这种运行方式中可取消。
42.图9和10能够观察到输出端设置开口35的内部，其中，又可以看出选择装置37及其三个电压接头38、39和40。在图9中，连接导体41将电压接头38和39相连，因此如之前所述地在高压套管16处进行电压输出。在图10中同样显示了输出端设置开口35，但接头39和40通过连接导体41相连。在这种设置中，低压绕组在输出侧与两个电缆接头22相连，因此高压套管15和16可以取消。单相变压器6的这种配置或者设置在图11中以立体图显示。
43.在图12中示出高压为230kv的设置，因此取代高压套管14使用高压套管15。为此，调节导体41将朝向输入端设置开口36的电压接头39和40相连。