变压器在线圈内和铁质部分内有损耗，需要耗散掉所产生的热。因 此，高功率变压器一般由例如油的流体冷却。所用油是电介质，且能够 在高于约140℃的温度时点燃。由于变压器是非常昂贵的装置，因此必 须给予特别注意以对其进行保护。
在第一示例中，绝缘故障通过触发变压器电源柜(断路器)的电气 保护系统产生电弧瞬时作用。电弧也造成能扩散，使得气体通过介电油 分解而放电，特别是氢气和乙炔。
在气体放电后，变压器箱内的压力很快地增加，经常产生非常猛烈 的爆燃。爆燃导致变压器箱的机械联接(螺栓、焊接)显著地撕裂，致 使所述气体接触大气里的氧气。由于乙炔在存在氧气时自燃，因此火灾 立即爆发并扩散到位于该地点上的设备的其它零部件，该地点也可能含 有大量可燃物质。
击穿由于爆炸由过载、电压波动、绝缘的逐渐老化、不足的油面高 度、水或霉菌的出现、或绝缘部件的失效所引起的短路而导致的绝缘击 穿引发。
在现有技术中已知用于变压器、由火警探测器所启动的消防系统。 但是，当变压器油已经燃烧时，这些系统以显著滞后的方式操作。因此 令人接受的是，仅将火灾爆发限制在相关设备，从而不让火灾扩散到邻 接装置。
为了使得介电流体因电弧而分解放慢，能够利用硅油代替传统矿物 油。但是，由于内压的增加，变压器箱的爆炸仅仅延迟了毫秒量级上的 极短时间段。这种时间段无法使爆炸得到防止。硅油较昂贵。
通过文献WO-A-97/12379获知一种用于防止在配备有填充有可燃 冷却液的箱的变压器内发生爆炸和火灾的方法，其利用压力传感器探测 变压器的电绝缘体里的击穿；利用阀使该箱内所容纳的冷却液减压；以 及通过将加压惰性气体注入该箱底部以搅动所述流体并防止氧气渗透 进该变压器箱，而冷却该冷却液的炽热部分。这种方法令人满意且防止 变压器箱爆炸。
文献WO-A-00/57438公开一种快速打开的、用于防止变压器爆炸的 装置的击穿元件。

本发明的目的是提供一种改进装置，其用于使得变压器箱极其快速 地减压，同时使用具有简单结构的部件，以进一步提高保持变压器、有 载式调压开关和绝缘套管的完整的可能性。
一种用于防止变压器爆炸的装置，该变压器配备有填充有可燃冷却 液的箱，所述装置包括：配置于所述箱的出口上以使所述箱减压的减压 元件；配置于所述减压元件下游的贮存器和装配在所述贮存器的出口的 至少一个手动触发式阀，使得所述贮存器密封以收集流经所述减压元件 的流体。因此，防止流体扩散到因安全、污染或其它原因不希望出现的 地方。这是因为流体可为液体和气体的混合物，在有足够氧气可用从而 满足点燃和爆炸的条件时，具有点燃的危险。再则，这种流体的某些成 分对于人类和/或环境——特别是在密闭空间内——可证明是有害的。
有利地，自动减压元件安装在贮存器的出口处。该减压元件可包括 能够在超过压力阀值时打开以防止贮存器爆炸的阀。那么该阀的释放受 限于恢复到低于所述阀触发阀值的压力的所需流体量。在该减压元件下 游可配置附加管。该附加管用于将流体导引到最合适的地方。该附加管 可配备有冷却装置。因此在流体流出之前能够降低该流体温度，从而降 低点燃风险。该贮存器可配备有例如为气体膨胀阀形式的冷却装置。
有利地，阻火元件装配到该附加管。该阻火元件可采用防止氧气进 入该管的流体止回阀的形式。该阻火元件也可包括能够在火焰出现时切 断所述管的部件。该减压元件也可包括电磁阀，其由外部控制单元或紧 邻所述阀的温度探测器进行控制，该温度探测器能够在燃烧出现时命令 关闭所述电磁阀。
该贮存器可配备有冷却装置。
在一个实施方式中，该装置包括连接到贮存器的真空泵。因此该贮 存器能够放置在比大气压和变压器箱里散布的常规压力低得多的压力 处，这便于使箱减压并减少了箱内存在的氧气量。
在一个实施方式中，该装置包括气泵和辅助贮存器。该气泵配置于 贮存器和该辅助贮存器之间，并用于将可燃和/或有毒气体从该贮存器 转移到该辅助贮存器——例如在抽吸的同时填充氮气——然后该辅助 贮存器能够与贮存器和气泵隔离。该气泵可包括压缩机，且该辅助贮存 器可包括加压封装件。因此能够以减小的体积存储可燃有毒气体。
有利地，该装置包括配置于减压元件和贮存器之间的减压室。该减 压室具有极低的压头损失，且可直接配置到该减压元件的下游，以使该 变压器箱快速减压。该贮存器可定位于距离减压室一段距离处，该距离 比变压器箱和减压室之间的距离大得多。该减压室可采用一部分管道具 有比该管的直径大得多的直径的形式。减压室可有利地用于承受比设计 贮存器所适用的更大的高压和机械载荷。
在一个实施方式中，该减压元件包括穿孔刚性盘和不可渗透的膜 片。该减压元件也可包括开槽盘。这些盘可沿流体流动方向凸起。开槽 盘可包括由大致径向的槽将其互相隔开的多个凸瓣。凸瓣连接到该盘的 环形部分，并能够利用紧固凸片一个叠另一个地搁置，以承受比内部压 力大的该变压器箱外部的压力。该穿孔刚性盘可配备有多个通孔，其配 置于所述盘的中央且该径向槽从此处延伸。该不可渗透的膜片可由聚四 氟乙烯基的薄层组成。
该开槽盘可包括在沿轴向推进过程中能够一个叠另一个地搁置的 多个部分。
在一个实施方式中，该减压元件附加地包括用于保护该不可渗透的 膜片的盘，该保护盘包括预剪切薄片。该保护盘可由具有比不可渗透膜 片厚度大的厚度的聚四氟乙烯薄片制造。该预剪切薄片可采用圆的一部 分的形式。该穿孔刚性盘可包括彼此不同的多个径向槽。
有利地，该装置包括用于连接到多个变压器的多个减压元件。因此， 单个贮存器能够用作防止多个变压器爆炸，每个变压器至少关联到一个 减压元件。
该装置可包括与减压元件集成的击穿探测装置，因此提供对箱压相 对于预定减压阀值的探测。该击穿探测装置可包括用于与减压元件同时 断裂的电线。该电线可粘结到减压元件，优选位于流体的相对侧上。该 电线可由保护膜覆盖。
该装置可包括用于与至少一个变压器的多个油浸电容器连接的多 个减压元件。
用于防止配备有填充有可燃冷却液的箱的变压器发生爆炸的方法， 包括，所述箱由减压元件减压，流经所述减压元件的所述流体由密封的 贮存器收集，且气体由至少一个手动触发的阀移除。
该防止爆炸的装置设计成用于变压器的主箱，用于有载式调压开关 的箱，以及用于电绝缘套管的箱，这种电绝缘套管的箱也称作“油箱”。 电绝缘套管的作用是将变压器的主箱与高压线和低压线隔离开，变压器 绕组通过输出导体连接到该高压线和低压线上。各个输出导体由容纳一 定量的绝缘流体的油箱围绕。绝缘套管和/或油箱内的绝缘流体与变压 器的油不同。可提供氮气注入装置，其连接到变压器箱并用于在探测到 故障时可以手动或自动地触发。注入氮气能够促使可燃气体从变压器箱 排空到贮存器——若必要——和排空到辅助贮存器。
该防止爆炸的装置可配备用于探测变压器电源柜和控制单元是否 触发的装置，该控制单元接收由变压器传感器装置发射的信号且能够发 射该控制信号。
可燃和/或有毒流体逃逸到该装置外侧的可能性极大地降低，因此致 使所述气体点燃的风险或位于附近的操作者中毒的风险降低。
该防止爆炸的装置特别佳地适用于位于诸如隧道、矿井或建筑区里 的地下的密闭区域中的变压器。
附图说明
通过研读完全以非限制性示例的方式所给出的且由附图所示出的 一些实施方式的详细描述，可更好地理解本发明，其中：
-图1是防火装置的示意图；
-图2是图1的详细视图；
-图3是与若干个变压器相关联的防火装置的示意图；
-图4示出图1的变化形式；
-图5示出图1的变化形式；
-图6是击穿元件的截面图；
-图7是图6的放大局部图；
-图8是相应于图6从上部的视图；
-图9是相应于图6的从下部的视图；
-图10是具有竖直减压室的防火装置的示意图；
-图11是相应于图10的整体视图；以及
-图12和图13示出图1的变化形式。

如图所例示，变压器1包括借助支脚4搁置于地面3上的箱2，并 由绝缘体6所围绕的电线5供应电能。箱2包括箱体2a和箱盖2b。
箱2填充有冷却液7，例如介电油。为确保冷却液7在箱2内保持 恒定高度，变压器1配备有由管9连接到箱2的油枕8。
管9设置有自动止回阀10，其一探测到流体7的快速流动就关闭管 9。因此，在箱2减压过程中，管9内压力的突降造成流体7开始流动， 其流动通过自动止回阀10的阻挡动作被快速地阻止。因此防止油枕8 内所容纳的流体7排空。
箱2也配备有一条或多条火警探测线缆11。在所提出的实施方式中， 火警探测线缆11装配于箱2上方，并受到搁置于箱盖2b上的块体12 的支撑。数厘米的距离将线缆11和箱盖2b分离开。线缆11可包括由 具有低熔点的合成膜片所隔离的两条电线，该两条电线在该膜片熔化时 接触。线缆11可沿箱2边缘附近的矩形路径布置。
箱2可包括传感器，也称作Buchholz，用于探测是否存在来自冷却 液的蒸气，其装配于箱2的高点，一般位于管9上。电绝缘体的击穿导 致蒸气从箱2内的流体7排放出。蒸气式传感器能够用来以一定延迟的 方式探测电绝缘体的击穿。
变压器1由电源柜供电，未示出，该电源柜包括诸如断路器的电源 切断装置并配备有触发式传感器。
该防止装置包括装配到箱2出口的阀13，该出口配置于箱体2a的 高点；击穿元件15，其断裂用来无延迟地探测由于变压器电绝缘体的击 穿所引起的压力变化；以及两个吸振弹性套筒14，其中一个弹性套筒配 置于阀13和击穿元件15之间。该防止装置还包括具有大于击穿元件15 的直径的减压室16，其装配在击穿元件15的下游；由贮存器18所支撑 的排出管17，贮存器18用于在击穿元件15断裂之后收集来自箱2的流 体并用于将液体成分从气体成分中分离出。管17装配于减压室16和贮 存器18之间。另一弹性套筒14装配于减压室16和管17之间。
贮存器18可配备有冷却鳍片18a。贮存器18配备有用于排放由油 所散发出的气体的管19。管19可临时地连接到可移动式容器，以排空 贮存器18。因此，箱2立即得到减压并在以后部分地排空到油枕8中。 击穿元件15可用于在低于1巴的预定压力下打开，例如在0.6巴和1.6 巴之间，优选在0.8巴和1.4巴之间。
在管19内配置阀20以防止空气内的氧气进入，氧气可支持贮存器 18和箱2内的气体和油燃烧，并防止气体和液体不受控制地排出。阀 20可为手动式的和用手动控制的机械化的。阀20总是关闭着以保持该 贮存器密封，除非在贮存器18被排空其内存在的气体，或者在实施气 体净化的时候。
箱2包括通过将诸如氮气的惰性气体注入箱2底部内来冷却流体7 的装置。该惰性气体存储在加压贮存器内，该减压贮存器配备有阀、膨 胀阀或减压器以及将气体运送到箱2的软管21。该加压贮存器放置在机 柜22内。
线缆11、击穿元件15、蒸气式传感器、触发式传感器、阀13和柱 塞阀20都连接到用于监测该装置的操作的控制单元23。控制单元23 配备有从各个传感器接收信号并能够发射控制信号——尤其是阀20的 ——的信息处理装置。
在正常操作中，阀13打开，且击穿元件15完整无损，即关闭着。 阀20也关闭着。为了维护操作，在变压器1关闭情况下，阀13也可关 闭。弹性套筒14能够吸收变压器1在操作时和短路期间所产生的振动， 以防止该振动传递到其它组件，特别是击穿元件15。减压室16能够在 击穿元件15断裂时，因极端减少的压头损失，使压力急剧下降。
当变压器1出现电路故障后击穿元件15紧接着断裂时，箱2内的 压力降低。气体和/或液体的喷流流经击穿元件15并溢流进减压室16 内，然后流入管17到达贮存器18。减压室16的作用能够证明在击穿元 件15断裂后紧接着的最初几毫秒内特别重要。
以后，可将诸如氮气的惰性气体注入箱2底部内，以吹净可能残留 在箱2内的可燃气体，并冷却变压器的炽热部件以阻止气体产生。惰性 气体的注入可在击穿元件15断裂后的几分钟至数小时内启动；优选提 供充分的沉淀时间，以使气体和液体合适地分离。另外，可能会等待贮 存器18及其所含物冷却。所述的可燃气体被排空到贮存器18。可移动 式容器可连接到管19，以在阀20打开后接收贮存器18内存在的流体。 贮存器18可用惰性气体净化。然后能够对击穿元件15进行替换。为安 全原因，用于惰性气体的贮存器用来能够使注射惰性气体持续大约45 分钟时间段，这对于通过搅动油来冷却油和炽热部件、并因此防止通过 分解油而产生气体，可证明是有用的。
变压器1可配备有一个或多个有载式调压开关25，其作用为所述变 压器1和它所连接的电源网之间的界面，以不论供应给该电源网的电流 是否变化都提供恒定电压。有载式调压开关25通过排出管26连接到用 于排出的管17。这是因为有载式调压开关25也由可燃冷却液冷却。由 于其高机械强度，有载式调压开关的爆炸是极其强烈的，并能够伴随有 燃烧着的冷却液喷流的喷出。管26配备有减压元件27，其能够在如果 发生短路并因此在有载式调压开关25内部出现过大压力时裂开。因此 防止了所述的有载式调压开关25的箱爆炸。
依据本发明，提供一种极其快速地探测绝缘体内的击穿并同时采取 行动以减小所引发的后果的变压器爆炸防止装置。结果，变压器、有载 式调压开关和衬套得到挽救，且与该绝缘故障相关联的损坏降至最小。
如图2所示，减压室16搁置于由固定到箱2箱体2a的支架29所 支撑的四个减震器28上。因此，一方面在变压器1正常操作期间的振 动和减压室16之间产生机械式隔离，另一方面在变压器1于绝缘体内 击穿期间的变形与减压室16之间也产生机械式隔离。
在图3所例示的实施方式中，若干个相邻的变压器1连接到贮存器 18。换言之，用于不同变压器的若干个防止装置能够具有一个共用的贮 存器18。这在可用空间受到限制的有限区域内证明特别有利。
在图4所例示的实施方式中，该防止装置附加地包括由管连接到贮 存器18的真空泵30。贮存器18可例如通过氮气膨胀配备冷却系统18b。 当该防止装置被置于操作时，真空泵30被启动并在贮存器18内产生部 分真空，然后它就被停止。在击穿元件15断裂后，来自箱2的能够存 储于贮存器18内的大量气体增加到最大相等压力。因此能够便于减压。 该贮存器可为减小的容积，因此产生空间增益。
在图5所例示的实施方式中，该防止装置附加地包括气泵31，其连 接到管17或贮存器18并连接到承担压力的瓶体32内。在击穿元件15 断裂后，且存在气体冷却所用充分时间段所用的流动，气泵31被启动 并泵抽贮存器18内存在的气体。因此贮存器18能够被排空其内所容纳 的气体，所述气体能够为惰性气体和可燃气体的混合物。在气泵31停 止后，瓶体32能够被容易拆除并远距离地运输。这种实施方式特别适 于安装在矿井或隧道里的变压器。
如图6至9所示，击穿元件15是凸状拱式圆形形状，并用于安装 到箱2的夹在两个盘形凸缘33、34之间的输出孔，未示出。释放元件 15包括薄金属片形式的保持部件35，例如由不锈钢、铝或铝合金制成。 保持部件35的厚度可介于0.05mm到0.25mm之间。
保持部件35具有将它划分成若干部分的径向沟槽36。径向沟槽36 形成于保持部件35厚度内的凹槽里，使得通过在保持部件35中央将保 持部件35撕裂就会击穿，并且这种击穿发生时没有碎片，从而防止释 放元件15的碎片脱落并由通过释放元件15的流体移动以及冒着损坏定 位于下游的管的风险。
保持部件35在中央附近设置有为每个沟槽36配置一个的很小直径 的通孔37。换言之，若干个孔37成六角形地配置。孔37形成低强度的 启动部位，并确保撕裂在保持部件35的中央发动。在每个沟槽36形成 至少一个孔37，确保沟槽36将同时分离，从而提供最大可能的通道截 面。作为变化形式，不同于六个的多个沟槽36，和/或每个沟槽36若干 个孔37，均可设想到。不可渗透的涂层50能够阻挡孔37。
释放元件15的断裂压力是由——特别是由——孔37的直径和位 置、沟槽36的深度、以及形成保持部件35的厚度和组成物决定的。优 选地，沟槽36形成于保持部件35的整个厚度上。保持部件35的其余 部分可具有恒定厚度。
两个相邻沟槽36形成三角形39，三角形39在击穿期间因孔37之 间的材料撕裂而将会和相邻的三角形分离，并将通过折叠而朝向下游方 向变形。三角形39折叠而没有撕裂，从而防止所述三角形39脱落，三 角形39脱落是能够损坏下游管或扰乱下游管内的流动，因此增加压头 损失并减缓上游侧的减压过程。沟槽36的数量也视保持部件15的直径 而定。
配置于凸缘33下游的凸缘34具有钻透它的径向孔，保护管41配 置进它的径向孔内。该击穿探测器包括固定到保持部件35位于下游侧 并配置成环的电线42。电线42延伸进保护管41内直到连接单元43。 电线42几乎越过保持部件15整个直径延伸，且电线的一部分42a在沟 槽36的一个侧面上且平行于所述沟槽进行配置，而电线的另一部分42b 平行于所述沟槽36径向地配置于该相同沟槽36的另一侧面上。两个电 线部分42a、42b之间的距离较小。这个距离可小于分隔两个孔37的最 大距离，使得电线42在孔37之间穿过。
电线42由保护膜覆盖，该保护膜作用为保护它不受腐蚀和将它粘 结到保持部件35的下游面。对这种膜的组成物也要进行选择以避免修 改击穿元件15的击穿压力。这种膜可由脆化的聚酰胺制成。击穿元件 的断裂必定地导致电线42切断。借助中断流经电线42的电流或借助电 线42两个端部之间的电压差，能够以极其简单可靠的方式探测到这种 切断。
击穿元件15还包括配置于凸缘33和34之间的金属片形式的加强 部件44，例如由不锈钢、铝和铝合金制成的。加强部件44的厚度可介 于0.2mm和1mm之间。
加强部件44包括多个凸瓣，例如五个，该多个凸瓣由形成于它们 整个厚度上的径向沟槽45分隔。该凸瓣连接到外环形边缘——圆的弧 形形式的沟槽46，其形成于各凸瓣除邻接凸瓣附近外的整个厚度上，因 此给予该凸瓣轴向地变形的能力。该凸瓣之一例如通过焊接连接到中央 多边形47。多边形47封盖该凸瓣中央，并搁置在固定到其余凸瓣且相 对该凸瓣轴向地偏置的钩件48上，使得多边形47轴向地配置于该凸瓣 和对应构件48之间。多边形47可接触钩件48的底部以在其上轴向地 下压。加强部件44提供沿一个方向的良好轴向强度和沿另一方向—— 击穿元件15的断裂方向——的非常低的轴向强度。当变压器1的箱2 内的压力低于减压室16内的时，如果为填充变压器1在箱2内产生部 分真空可能会出现这种情况，加强部件44就特别有用。
在保持部件35和加强部件44之间，可配置包括薄膜50的不可渗 透的部件49，薄膜50由诸如基于聚四氟乙烯的不可渗透的合成材料形 成，且各面上由预剪切的合成材料所形成、防止薄膜50被保持部件35 和加强部件44穿孔的厚膜51围绕。各厚膜51可包括例如基于具有 0.1mm到0.3mm量级厚度的聚四氟乙烯的合成材料。厚膜51可预剪切 成圆的约330°弧形的形式。厚膜51可具有0.005mm到0.1mm的量级 的厚度。
击穿元件15提供沿一个方向的良好阻抗性、沿另一方向的校准过 的阻抗性、优良的不可渗透性和断裂时的低度滞后。
为改进不可渗透性，击穿元件15可包括配置于凸缘33与保持部件 35之间的垫圈52、和凸缘34与加强部件44之间的垫圈53。垫圈52 和53可由基于聚四氟乙烯的材料制成。
另外，可提供用于冷却该防止装置内的流体的装置。该冷却装置可 包括管17和/或贮存器18上的鳍片、用于贮存器18的空调、和/或储备 的液化气体，例如氮气，其膨胀能够冷却贮存器18。
在图10和图11的实施方式中，该防止装置大致竖直地配置于例如 箱2的箱盖2b上。减压室16包括竖直轴向筒体，该竖直轴向筒体在其 端部封闭同时连接到击穿元件15，具有比击穿元件15直径大的直径， 且装配于击穿元件15的下游。减压室16也形成收集贮存器。管19连 接到减压室16的筒体的上部区域。管54连接到减压室16的筒体的下 部区域，用于移除液体。这种实施例特别紧凑，大多数的该防止装置都 定位于箱2上方。
在一个有利变化形式中，管54连接到油枕8——参见图10的虚线 所示。油枕8的有用容积，即未被液体占用的部分，可用于容纳来自减 压室16的液体。附加击穿元件61可配置于减压室16和油枕8之间的 管54上。该附加击穿元件61可校准在比减压室16上游的击穿元件15 高的击穿压力上。
当操作时，管54的压头损失在击穿元件15击穿期间给予自动止回 阀10关闭的时间。油枕8收集了来自减压室16的液体，自动止回阀10 关闭。
如图11所例示，减压室16连接到定位于管26延伸部上的管17中。 管17连接到油枕8内。
在图12所示的实施方式中，该防止装置包括装配于箱2出口的阀 13，该出口配置于位于箱体2a高度的大约一半或三分之二处的箱体2a 的点。管17从减压室16向上弯曲，并包括在高于变压器1线圈的水平 处所配置的顶部17a。举例而言，顶部17a的底部能够定位于比该线圈 顶端高约20mm处。因此，该部分的排空和减压能够使该线圈保持被浸 没且所生成的绝缘也被保留。
管9配备有配置于自动止回阀10和箱2的箱盖2b之间的气体探测 器55。管56连接管9和管7的顶部17a。管56在气体探测器55和自 动止回阀10之间连接到管9。在管56上配置有手动阀57，除维护操作 期间外保持在打开位置；由控制单元23控制的电磁阀58，在正常服务 期间位于关闭位置，在击穿元件15进行压力释放后位于打开位置，以 回收管9内存在的可燃气体。
另外，具有油绝缘的绝缘套管6也配备有减压元件59，其连接到与 管17连接的管60。减压元件59可为相似于减压元件15的结构且配适 成合适尺寸。因此，该箱、该绝缘套管和该有载式调压开关可配备有减 压元件，用于提高保存它们完整的可能性。
在图13所示的实施方式中，该防止装置包括装配到箱2出口的阀 13，该出口配置于箱体2a的低点。管17象前述实施方式一样，从减压 室16向上弯曲，并包括顶部17a。
此种保护系统比较经济，独立于邻接装置，尺寸紧凑且无需维护。
该控制单元也能够连接到次级传感器，例如火警探测器、蒸气式探 测器(Buchholz)，及连接到电源柜触发传感器，用于若爆炸防止系统 失效就触发灭火工序。
依据本发明，提供一种对变压器组件几乎不需要修改的变压器爆炸 防止装置，其装置极其快速地探测绝缘体击穿并同时采取行动以减小所 生成的后果，包括在密闭空间内亦如此。这具有防止油浸电容器爆炸和 发生火灾的效果，降低和变压器短路、有载式调压开关和绝缘套管相关 的损害。