專利名稱：變壓器測試的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在安裝于高壓環(huán)境中之前測試變壓器的方法和變壓器。
背景技術(shù)：
在水下(例如，海底)電力配送應(yīng)用中，變壓器越來越多地在壓力補償外罩 (enclosure)中使用。變壓器容置于含油的外罩中，并且當其在水下部署時，使油壓等于外部的水壓，以便變壓器因此可在特別高的壓力(例如，等同于3000m的深度或者更深)的油中工作。典型地，變壓器的磁芯由清漆覆蓋的芯元件組成，并且如此高的壓力可對其具有損傷效應(yīng)。盡管可使用其它形狀因素，但是這樣的清漆覆蓋的芯元件典型地形成為“I”輪廓和“E”輪廓的形狀。這些芯元件可由諸如鋼，或鎳/鐵合金等金屬組成。圖1至圖3圖示帶鐵/鎳合金芯的典型的簡單50Hz變壓器構(gòu)造。該構(gòu)造包括多個疊片，典型地具有0. 5mm和0. 35mm之間的厚度。示出的疊片分別包括所謂的“ I ”輪廓和 “E”輪廓的芯元件1和2。在圖2中示意性示出的組裝過程期間，對每個疊片而言，‘ ”芯元件2的中間臂3穿過雙線軸4和5的中心，雙線軸4和5承載需要的繞組?！?”芯元件2 布置成與“I”芯元件1對接(butt up)。將每個疊片以與其相鄰的(一個或多個)疊片相反的方式組裝，如圖2所示，其中對于疊片的第二層，“E”芯元件6在與第一個“E”芯元件2 相反方向上組裝，并且在線軸4、5的、對第一個“I”芯元件1的相反側(cè)處與“I”芯元件7對接。繼續(xù)該過程以形成疊片堆疊，并且完成組裝的堆疊通過螺母8和放置穿過芯元件中的孔10的螺紋桿9(圖3中示出)結(jié)合在一起。圖3中示出當部分組裝時變壓器的端視圖。最常見的與壓力有關(guān)系的故障模式之一如下在壓力下，芯元件可被互相頂著“推動”，使得存在清漆損壞的可能性。這可導(dǎo)致芯元件之間的短路，并且因此導(dǎo)致可引起芯加熱的、高于正常感應(yīng)電流。該溫度增加可顯著降低變壓器的效率，并且可導(dǎo)致它的破壞。該問題的一個已知的解決方案是在安裝變壓器之前使用壓力測試設(shè)備。這里，變壓器安置在加壓外殼內(nèi)，選擇壓力以最好地模擬安裝環(huán)境的周圍壓力。然而，這些設(shè)備使用和租用都非常昂貴，并且事實上許多變壓器制造商都沒有這種設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供一種技術(shù)來減少在相對高的周圍壓力環(huán)境下的變壓器故障。 通過在部署之前測試變壓器以識別潛在故障、通過模擬(例如，在海底位置)安裝變壓器時芯元件將遭受的高大氣壓力而實現(xiàn)該目標。不同于已知的壓力測試設(shè)備，本發(fā)明利用施加到變壓器的機械壓縮力。通過在變壓器的疊片上暫時施加壓縮力來實現(xiàn)該模擬。這可例如通過收緊疊片固定硬件并跨過疊片將壓縮力散布到其中壓縮力至少和安裝時變壓器將通過周圍壓力將遭受的壓縮力相似的點來實現(xiàn)。因而，施加的壓縮模擬了當變壓器安裝于海底時疊片遭受的情況。例如，在施加的疊片壓縮期間或之后電測試變壓器，以揭示由于疊片之間通過高壓縮引起的任何短路導(dǎo)致的損耗的任何增加。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供有在高壓環(huán)境中安裝之前測試變壓器的方法，包括以下步驟a)提供包括疊片堆疊的變壓器芯；b)將機械壓縮力施加到該堆疊，該力至少等同于高壓環(huán)境的周圍壓力；以及c)測試該變壓器的電效率。要理解術(shù)語“高壓環(huán)境”包含處于比正常地面氣壓范圍高的周圍壓力下的任何環(huán)
^Mi ο根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供有適于使用所附權(quán)利要求中任一項所述的方法進行測試的變壓器，包括變壓器芯，其包括疊片的堆疊；用于將機械壓縮力施加到該堆疊的裝置；以及分布裝置，其用于關(guān)于堆疊的范圍至少部分地分布壓縮力。本發(fā)明提供超過現(xiàn)有技術(shù)的各種優(yōu)點。最具體地，可以確定變壓器的可靠性，使得安裝后故障的可能性極大降低。這進而可節(jié)省在常規(guī)變壓器安裝在海底后故障或變得不可接受地損耗后常常很快招致的可觀費用。本發(fā)明還提供對于當前采用的壓力測試設(shè)備的、 更便宜的備選，由于變壓器設(shè)計的考慮其在生產(chǎn)成本上略有增加。


現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，在附圖中圖1在分解圖中示意性地示出已知變壓器的部分；圖2示意性地示出制造圖1的變壓器的方法；圖3示意性地示出圖1和圖2的部分組裝的變壓器的端視圖；圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明測試的變壓器；以及圖5示意性地示出圖4的變壓器的平面圖。
具體實施例方式圖4和圖5圖示適于根據(jù)本發(fā)明一實施例進行測試的變壓器，其中，盡可能讓相似的零件保留先前關(guān)于圖1-圖3使用的編號。采用與圖3中示出的變壓器大體相似的方式，變壓器包括雙線軸4和5，雙線軸4 和5通過包括“I”芯元件和“E”芯元件1、2、6和7的多個疊片環(huán)繞。疊片被堆疊并通過多個螺桿構(gòu)件9保持在一起，這些螺桿構(gòu)件9位于提供在芯元件內(nèi)的孔隙11之內(nèi)。與圖3的已知變壓器相比，該變壓器具有附加的孔隙，以改善壓縮力分布，如將在下面描述的。每個桿構(gòu)件9與緊固裝置(在該情況下，螺母)8合作接合，緊固裝置8提供在每個桿構(gòu)件9的每個末端處，以使疊片的堆疊保持在一起。分布元件12安置在堆疊和緊固構(gòu)件8之間。每個元件12是其尺寸使得大致上覆蓋在使用的疊片平面的至少一個軸線上的剛性構(gòu)件。如示出的，每個元件12是“L”形橫截面的梁，梁的長度通常與疊片的長度或?qū)挾戎幌嗨?，使得壓縮力至少部分關(guān)于堆疊的范圍分布。另外，墊片13可提供在元件12與堆疊之間，以確保元件與堆疊之間一致的壓力傳輸，如將在下文描述的。
在變壓器安裝在高壓環(huán)境中之前，執(zhí)行以下步驟i)將機械壓縮力施加到堆疊。這里，收緊螺母8，即，相對于桿構(gòu)件9移動為具體機械布置計算的特定轉(zhuǎn)矩，以將機械壓縮力施加到堆疊。憑借與現(xiàn)有技術(shù)變壓器相比附加的孔隙和桿構(gòu)件9、分布元件12 和墊片13的提供，使壓縮力跨過疊片的范圍均勻地分布。施加的力至少等同于變壓器將安裝在其中的高壓環(huán)境的周圍壓力。理想地，施加的力大于該壓力，以允許誤差和更魯棒的測試。ii)測試變壓器的電效率。該測試具體用于識別與疊片間絕緣故障相關(guān)聯(lián)的損耗?？墒褂秒娏鞅砘螂妷罕?， 以及附加地使用溫度傳感器，以識別可與絕緣故障相關(guān)聯(lián)的、變壓器的局部變暖區(qū)域。當施加壓縮力時可執(zhí)行測試。備選地，測試可在已去除壓縮力(即，通過松開螺母 8)后發(fā)生(見下面)。有利地，在施加壓縮力之前可執(zhí)行相似的測試，可比較壓縮前測試的結(jié)果和壓縮后測試的結(jié)果。如果測試結(jié)果指示變壓器損壞或者損害，那么它將被拒絕。iii)將疊片的壓縮放松到由變壓器工作期間疊片的振動最小化指定的正常水平。如上面提到的，電測試可在該步驟之后發(fā)生。上面描述的實施例僅是示范性的，在本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它可能性和備選對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。盡管變壓器通常具有保持繞組的單個線軸，但是如在圖中示出的，分離的線軸設(shè)計對于本發(fā)明是優(yōu)選的，因為它允許在E疊片中的附加的孔，從而提供更多的機械載荷散布。然而，本發(fā)明仍然可與單個線軸變壓器一起使用。盡管已經(jīng)描述具有“I”型芯元件和“E”型芯元件的變壓器，但本發(fā)明不限于此，而是可使用任何類型的疊片?？刹捎檬┘訅嚎s力的不同方式。例如，桿構(gòu)件可以是螺栓狀的，使得它們在一端具有凸緣。這種情況下，每個桿只需要一個螺母。備選地，可代替之前描述的擰螺紋而使用其它壓縮技術(shù)，例如，使用夾具?？墒褂貌煌问降姆植荚?，例如，墊板。備選地，取決于變壓器設(shè)計，可完全省略分布元件。
權(quán)利要求
1.一種在高壓環(huán)境中安裝之前測試變壓器的方法，包括以下步驟a)提供包括疊片堆疊的變壓器芯；b)將機械壓縮力施加到所述堆疊，所述力至少等同于所述高壓環(huán)境的周圍壓力；以及c)測試所述變壓器的電效率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括去除所施加的壓縮力的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中去除所述壓縮力的所述步驟在步驟c)之后發(fā)生。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中去除所述壓縮力的所述步驟在步驟c)之前發(fā)生。
5.如前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中多個疊片中的每個包括至少一個孔隙， 并且步驟a)包括堆疊所述疊片，使得每個疊片的所述孔隙定位得包圍桿構(gòu)件。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中緊固構(gòu)件安置得與所述桿構(gòu)件合作接合，并且步驟 b)包括相對于所述桿構(gòu)件移動所述緊固構(gòu)件，以將所述壓縮力施加到所述堆疊。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述桿構(gòu)件是有螺紋的，并且所述緊固構(gòu)件包括用于與所述桿構(gòu)件的螺紋接合的螺母。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中分布元件安置于所述堆疊和所述緊固構(gòu)件之間，使得所述壓縮力至少部分地關(guān)于所述堆疊的范圍分布。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述分布元件包括其尺寸使得大致上覆蓋在使用的所述疊片的平面的至少一個軸線上的剛性構(gòu)件。
10.如前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中每個疊片包括多個芯元件。
11.如前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中施加到所述堆疊的所述壓縮力比等同于所述高壓環(huán)境的所述周圍壓力的壓縮力大。
12.如前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述高壓環(huán)境包括海底安裝。
13.—種適于使用前面權(quán)利要求中任一項所述的方法進行測試的變壓器，包括變壓器芯，其包括疊片的堆疊；用于將機械壓縮力施加于所述堆疊的裝置；以及分布裝置，其用于關(guān)于所述堆疊的范圍至少部分地分布所述壓縮力。
14.如權(quán)利要求13所述的變壓器，包括第一線軸和第二線軸。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“變壓器測試”。一種在高壓環(huán)境中安裝之前測試變壓器的方法，包括以下步驟a)提供包括疊片堆疊的變壓器芯；b)將機械壓縮力施加到該堆疊，該力至少等同于高壓環(huán)境的周圍壓力；以及c)測試變壓器的電效率。
文檔編號G01R31/00GK102368087SQ20111022481
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者G·T·莫利, S·L·辛普森, S·普奇亞努 申請人:韋特柯格雷控制系統(tǒng)有限公司