CN1033611C - 浸在绝缘液体中的电器 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，一个浸入绝缘液体的电器其组成为，一个电器，一个包含该电器的密封液罐，被安置在电器与液罐间的绝缘液体，在这里，液罐包括可变形装置，气体和液体不能通过该装置，该装置的形状是可变化的使得一个能接收液罐与电器间的绝缘液体的接收容积也是可变化的，绝缘液体完全充满液罐中的这个接收体积，浸入绝缘液体的电器进一步的组成有加压装置，该装置用于调节可变形装置，使得液罐中的绝缘液体的压力被保持在一适当程度用以防止绝缘液体汽化。

Description

浸在绝缘液体中的电器
本发明涉及一种电器，这种电器被浸入不可燃绝缘液体中，以此来冷却该电器并增加电器的绝缘性。
以前一项关于被浸入绝缘液体中的电感器的工艺，正如日本专利申请公开第63-241909号中示出的，其组成为一个含有一个铁芯及一个感应线圈的电感器体，一个密封液罐。在该液罐中放有该电感器体，不可燃绝缘液体充满了电感器体与密封液罐间空间的一部分来浸没里面的电感器体，空间的另一部分充满被加压的绝缘气体。加压绝缘气体的一部分在不可燃绝缘液体中被吸收，结果加压绝缘气体的体积在液罐中减小。在上述以前关于浸在绝缘液体中电感器的工艺中，当由于液罐中温度的降低而引起密封液罐中压力降低时，被吸收的绝缘气体返回气体，结果绝缘液体包含许多气泡在里面。由于绝缘气体的绝缘强度低于被涂覆的电感器线圈间的绝缘液体，这些绝缘气体气泡引起电感器中绝缘强度的降低。
本发明之目的是提供一个浸在绝缘液体中的电器，在这个电器中绝缘液体不包含或吸收气体而且被防止汽化。
根据本发明，一个被浸入绝缘液体的电器其组成为，一个电器，一个包含该电器的密封液罐，被放置在电器与液罐间的绝缘液体，在这里液罐包含一个可变形装置，气体与液体不能通过该装置，该装置的形状是可变的，结果能够接收液罐与电器间的绝缘液体的接收容积也是可变的，绝缘液体完全充满液罐中的接收容积，而且该浸入绝缘液体的电器之进一步组成有用于调节可变形装置形状的加压装置，结果液罐中的绝缘液体的压力被保持在一适当程度来防止绝缘液体汽化。
本发明浸入绝缘液体的电器，包括：电器、包含该电器的密封液罐、在电器与液罐间的绝缘液体，其中液罐包括可变形装置，气体和液体不能通过该装置，该装置与液罐一起形成一能够接收液罐与电器间绝缘液体的接收容积，该装置的形状是可变化的使得接收容积也可变化，绝缘液体完全充满液罐中的接收体积，浸入绝缘液体的电器进一步的组成有加压装置，该装置用于调节可变形装置的形状，其特征在于：所述绝缘液体是全氟碳，且液罐中绝缘液体的压力被保持在大气压之上一适当程序来防止绝缘液体汽化，所以甚至在接收容积改变时，绝缘液体也不会汽化。因而，降低电器中绝缘强度的气泡在绝缘液体中也不会产生。
图1是一个部分剖面图示出了根据本发明的浸入绝缘液体的电器的一个实施例。
图2是一个示意截面图示出了(一个感应线图的一部分)它用在根据本发明的浸入绝缘液体的电器里。
图3是一曲线图示出了用在根据本发明的浸入绝缘液体的电器里的全氟碳(perfluoroearbon)液其沸点相对于绝对压力的特性。
图4和图5是部分剖面图，示出了根据本发明的浸入在绝缘液体的电器的可变形装置在形状上的改变，即可变形装置随温度的改变而变形。
图6到图10是部分剖面图示出了根据本发明的浸入绝缘液体的电器的其他实施例。
在根据本发明的浸入绝缘液体的电器的一个实施例中，如图1所示，一个带有一铁芯2和一感应线圈3的电感器体4被包含在一密封液罐1中。不可燃并绝缘的液体与充满了液罐1与电感器体4间的容积来使电感器体4冷却并增加电感器体4中的绝缘强度。这个不可燃液体比如是全氟碳，其主要成分则C8F16O。液罐1包含有一散热器6用来使由电感器体4运行所加热的不可燃液体5冷却。液罐容积调节装置7被安置在液罐1的上部来调节能够接收绝缘液体5的容积以便使其能包电感器体4，并增加绝缘液体5的压力比如大于大气压。液罐容积调节装置7带有一个封密盖71，它被安装在液罐1及一个柔韧的或可变形的构件或薄片72上，气体及液体不能通过此构件，该构件与盖71一起限足了一个室73，并与液罐1一起限定了能够接收绝缘液体5的液罐容积。由于可变形构件72能够变形，能够接收液罐1中的绝缘液体5的容积也变化。被加压的气体73(室73与安置在其里面的气体以同一参考数码73来表示)被送入室73来压迫可变形构件72并调节可变形构件72的形状以便根据绝缘液体5的体积来调节液罐容积，液罐1中的绝缘液体5被加压比如大于大气压力(大约0.1MPa)并小于0.3MPa。气体73的压力被确定到使绝缘液体5的压力在一适当程度以防止绝缘液体5汽化，甚至在由于电感器体4或包围液罐1的空气的热量而引起的绝缘液体5的温度增加时也是如此。气体73可以是比如空气或绝缘气体或惰性气体。由于气体73和绝缘液体5不能通过可变形构件72且绝缘液体与完全充满能够接收液罐1中的绝缘液体5的液罐容积，所以绝缘液体5不包含或吸引气体。此外，甚至在绝缘液体5的温度增加和/或液罐中的绝缘液体5的压力降低时，也不产生气泡。
在如图2所示的感应线圈3的结构中，一个用于绝缘液体5的通道32在线圈3的涂覆电线31间辐射状扩展。该绝缘液体通道32的宽度在图2中由D来表示。
绝缘液体5在通道32中流动来冷却电感器体，绝缘液体5的温度因电感器体4运行所产生的热量而增加。被加热的绝缘液体5流向用于冷却绝缘液体5的散热器6，结果环绕电感器体4的绝缘液体5的温度被保持在一较低程度。此外，绝缘液体5能有效冷却电感器体4且绝缘液体5的绝缘特性并不降低。由于由加压气体通过可变形构件72对绝缘液体5加压比如大于0.1MPa而少于0.3MPa，绝缘液体5的沸点在一较高程度，如图3所示。因而，比如在感应线圈3的涂覆电线31间的绝缘液体通道32里，不产生汽化的绝缘液体的汽泡，甚至在电感器体4开始运行时或甚至在涂覆电线31里的电流迅速增加时，即甚至在绝缘液体5的温度迅速增加时，也是如此。以这种方式，绝缘液体5的绝缘强度总是保持在一高的程度上。
此外，虽然以前工艺中绝缘液体通道的宽度D大约为5mm，根据本发明的绝缘液体通道32的宽度D可以很小比如小于2mm，由于气体没有被绝缘液体5吸收，汽化的绝缘液体的汽泡就不产生，且全氟碳液体(C8F16O)的运动粘滞性0.8cts大大小于矿物油的运动粘滞性7.5cts。因而，电感器体4的尺寸可以很小。
如果绝缘液体5的压力及气体73的压力保持在0.1MPa和0.3MPa之间，则液罐1和盖71不需要一个用于抵抗压力的特殊结构。
当绝缘液体5是全氟碳液体时，由可变形构件72与盖71所确定的室73的适当容积如下面来确定。请参照图4和5。根据玻义耳(Boyle)和查理(Charles)定律，当周围温度 为-25℃，绝缘液体5的体积为VL，气体73的体积为VG，气体的压力是PG1气体73的温度如图4所示为T，当周围温度 为80℃时，绝缘液体5的体积为VL′，气体73的体积为VG′，气体的压力是PG′，气体73的温度T′如图5所示，这些之间的关系用下列等式(1)，(2)和(3)来表示。(PG *VG)/T＝(PG′*VG′)/T  ——(1)VG＝X*VL                  ——(2)(X是VG对于VL的比率，β是绝缘液体5的膨胀系数)
当等式(2)和(3)与(1)式结合时，
Figure C9010451200084
根据等式(5)，当PG是0.1MPa，T为253(273-20℃)K，
Figure C9010451200092
为-20℃，PG′是0.3MPa，T′是358(273+85℃，
Figure C9010451200093
是85℃而β为15.4*10-4(1/℃)时，
X＝0.3
因而，当周围温度 是-25℃时，室73的适当体积是绝缘液体5的体积的30％。
在这个实施例中，改进了绝缘强度的可靠性，保持了稳定的绝缘特性。此外，感应线圈的尺寸可以是小的，液罐不需要用于抵抗压力的特别结构，而且可提供一个低成本的，浸入绝缘液体的电器。
根据本发明的浸入绝缘液体的电器的另一个实施例，如图6所示，带有一个液罐容积调节装置7，该装置包括一个箱74，箱74被可拆卸地安在液罐1上且其内部与浓罐相通，还包括一个气球形状的可变形构件75，该构件的体积是可变的，在该构件里加压气体73被加入来调节气球状可变形构件75用以对绝缘浓体5加压，而且该构件包含在箱74里。气体73和绝缘液体5不能通过可变形形构件75，且绝缘液体5完全充满液罐1和箱74里的能够接收绝缘液体5的容积。箱74可被安置在液罐1的上部或其边侧部。在这个结构里，改进了绝缘强度，且由于浓罐容积调节装置7的可拆卸结构，在其运输期间流入绝缘液体的电器的尺寸可以是小的。
根据本发明的浸入绝缘液体中的电器之另一个实施例如图7所示带有液罐容积调节装置7，该装置包括了一个气球形可形变构件75，构件的外部体积是可变的，在这个构件中加压气体73被放入来调节气球状可变形构件75的体积用以在一适当程度对绝缘液体5加压，而且该构件被包含在液罐1中。气体73和绝缘液体5不能通过可变形构件75且绝缘液体5完全充满在液罐1中能够接收包围电感器体4的绝缘液体5的容积。在这个结构中，改进了绝缘强度，绝缘液体5完成充满可接收液罐1中包围电感器体4，绝缘液体5完全充满可接收液罐1中包围电感器体4的绝缘液体5的容积，它的体积可以是小的。因此，浸入绝缘液体中的电器的尺寸是小的。
根据本发明的浸入绝缘液体中的电器的另一个实施例，如图8所示，具有在图1中示出的结构及被安置在电感器体4与液罐1间的固体绝缘构件10。在这种结构中，改进了绝缘强度，绝缘液体5之体积可以是小的，它完全充满了可接收液罐1中包围电感器体4的绝缘液体5的容积，由于所需绝缘液体5的体积是小的所以气体93的体积也可以是小的。因而，浸入绝缘液体的电器之尺寸是小的。
根据本发明，浸入绝缘液体中的电器的另一个实施例，如图9所示，具有带铁芯2和感应线图3的电感器体4及包含电感器体4和散热器6的密封液罐1。液罐容积调节装置7被安置在液罐1的上部。液罐容积调节装置7带有可变形构件72，该构件与液罐1的一部分71一起限定出室73，该构件与液罐1一起限定出能够接收绝缘液体5的液罐容积。加压气体被加入室73。绝缘液体5完全充满了液罐1中能接收绝缘液5的液罐容积。固体绝缘构件10被安置在电感器体4和液罐1之间。一个第二液罐11通过导管13和压力响应排放阀12与室73相连，只有当室73的压力增至超过一预定度数时，压力响应排放阀12才将第二液罐11与室73相连。这个预定度数低于液罐1或其一部分71的抵抗压力强度。因而防止了室73或液罐1的压力超过预定度数或超过液罐1的抵抗压力强度，结果防止了液罐1被超过液罐1抵抗压力强度的压力所破坏。如果可变形构件72被损坏，绝缘液体5流向第二液罐11，结果绝缘液5不流向外边。压力响应排放阀12带有一个电开关，只有当压力响应排放阈12将室73连到第二液罐11时，电开关才切断流向电感器体4的电源。
在根据本发明的浸入绝缘液体中的电器的另一个实施例中，如图10所示，具有铁芯2和感应线圈3的电感器体4被包含在密封液罐1中。不可燃的和绝缘的液体5充满了液罐1和电感器体4间的液罐容积。液罐1含有用于冷却不可燃液体5的散热器6。至少有一个液罐容积调节装置7被安置在液罐1的上部用以调节能接收在液罐1中包围电感器体4的绝缘液体5的容积并为绝缘液体5加压。液罐容积调节装置7带有一波纹管(bellows)76，波纹管被固定在液罐1上，气体和液体不能通过该波纹管，它的内部与液罐1的内部相通与液罐1一起限定能接收绝缘液体5的液罐容积。由于波纹管76可变形来改变其内部容积，可接收液罐1中的绝缘液体5的容积也被改变。安置在液罐1与波纹管间的一个弹簧78通过一活塞盘77对波纹管76加压来调节波纹管76的形状，以便根据绝缘液体5的体积来调节液罐容积，在液罐1里的绝缘液体5被加压至比如大于大气压(大约为0.1MPa)并小于0.3MPa。弹簧78的压力被确定在使绝缘液体5在一适当程度以防止绝缘液体5汽化，甚至在由电感器体或包围液罐1的空气的热量所引起的绝缘液体5的温度增加时，也是如此。绝缘液体5完全充满液罐1中能接收绝缘液体5的容积。用于补偿绝缘液体5的体积变化的一个所需体V由下列式子来确定：
Figure C9010451200121
＝15.4*10-4*105*VL＝0.16VL因而，波纹管76的可调节内部体积可以是绝缘液体的16％，这样浸入绝缘液针电器的尺寸可以是小的

Claims (10)

1.一种浸入绝缘液体的电器，包括：电器、包含该电器的密封液罐、在电器与液罐间的绝缘液体，其中液罐包括可变形装置，气体和液体不能通过该装置，该装置与液罐一起形成一能够接收液罐与电器间绝缘液体的接收容积，该装置的形状是可变化的使得接收容积也可变化，绝缘液体完全充满液罐中的接收体积，浸入绝缘液体的电器进一步的组成有加压装置，该装置用于调节可变形装置的形状，其特征在于：所述绝缘液体是全氟碳，且液罐中绝缘液体的压力被保持在大气压之上一适当程度来防止绝缘液体汽化。
2.根据权利要求1的浸入绝缘液体的电器，在这里加压装置是压迫可变形装置的被加压气体。
3.根据权利要求1的浸入绝缘液体的电器，在这里加压装置是一个压迫可变形装置的弹簧。
4.根据权利要求1的浸入绝缘液体的电器，在这里可变形装置是一个与液罐一起形成接收容积的韧性薄片。
5.根据权利要求1的浸入绝缘液体的电器，在这里可变形装置是一个与液罐一起形成接收容积的波纹管。
6.根据权利要求1的浸入绝缘液体的电器，在这里可变形装置是一气球状构件，加压装置是放入气球状构件的被加压气体。
7.根据权利要求6的浸入绝缘液体的电器，在这里气球状构件被包含在液罐中。
8.根据权利要求6的浸入绝缘液体的电器，在这里浸入绝缘液体的电器包括一与液罐相通的箱，气球状构件被包含在箱内。
9.根据权利要求1的浸入绝缘液体的电器，在这里绝缘液体是不可燃的。
10.根据权利要求1的浸入绝缘液体的电器，在这里浸入绝缘液体的电器进一步包括一第二液罐和一压力响应排出阀，该阀只有当液罐的压力是大于所预定的度数为使液罐压力降低时才将第二液罐与液罐连通起来。
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