CH661633A5

CH661633A5 - METHOD FOR COOLING AN ELECTRICAL APPARATUS.

Info

Publication number: CH661633A5
Application number: CH97783A
Authority: CH
Inventors: Gabriel Roge
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1983-02-22
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1987-07-31
Also published as: DE3309724C2; FR2541552A1; DE3309724A1; FR2541552B1; BR8400749A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kühlung einer in einem Gefäss in eine Flüssigkeit eingetauchten elektrischen Apparatur, wobei die Apparatur bis zu einer bestimmten elektrischen Leistung durch eine natürliche Thermosiphonkühlung gekühlt wird und oberhalb der bestimmten elektrischen Leistung zusätzlich zur Thermosiphonkühlung und unabhängig von dieser eine Kühlung mit erzwungenem Durchfluss eingeschaltet wird. The invention relates to a method for cooling an electrical apparatus immersed in a liquid in a vessel, the apparatus being cooled to a certain electrical output by natural thermosiphon cooling and above the specific electrical output in addition to the thermosiphon cooling and independently of this, cooling is turned on with forced flow.

Eine derartige Kühlung von Transformatoren ist in dem Prospekt «Die Kühlung von Grosstransformatoren» von Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Baden (Schweiz), April 1966, Nr. 3219D, Seite 6, beschrieben. Such cooling of transformers is described in the brochure "The Cooling of Large Transformers" by Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Baden (Switzerland), April 1966, No. 3219D, page 6.

Die natürliche Kühlung ist die einfachste Kühlungsart von elektrischen Apparaturen. Sie arbeitet zuverlässig und betriebssicher. Die in der Wicklung, im Blechpaket und in den massiven metallischen Konstruktionsteilen entstehende Wärme bewirkt, dass das Öl durch den natürlichen Auftrieb (Thermosi-phonwirkung) selbständig in Zirkulation gerät. Das erwärmte Öl strömt im oberen Teil aus dem Gefäss, in dem sich die elektrische Apparatur befindet aus, gelangt in einen Kühler in dem es gekühlt wird, und tritt anschliessend im unteren Teil wieder in das Gefäss ein, und der natürliche Kreislauf vollzieht sich von neuem. Natural cooling is the simplest type of cooling of electrical equipment. It works reliably and reliably. The heat generated in the winding, in the laminated core and in the massive metallic construction parts causes the oil to circulate independently due to the natural buoyancy (thermosiphon effect). The heated oil flows in the upper part from the vessel in which the electrical equipment is located, enters a cooler in which it is cooled and then enters the vessel again in the lower part, and the natural cycle takes place again .

Der Kühler besteht normalerweise aus Radiatoren, die zusätzlich durch Ventilatoren belüftet werden können, um die Kühlwirkung zu erhöhen. Bei den derzeit üblichen Kühlsystemen von beispielsweise Grosstransformatoren mit Leistungen über ca. 30 MVA ist die natürliche Thermosiphonkühlung gleichzeitig mit einer Kühlung mit erzwungenem Durchfluss der Kühlflüssigkeit gekoppelt, um die Kühlleistung bei erhöhter Beanspruchung des Transformators steigern zu können. Dadurch wird aber der natürlichen Zirkulation ein erzwungener Kreislauf The cooler usually consists of radiators, which can also be ventilated by fans to increase the cooling effect. In the currently customary cooling systems of, for example, large transformers with outputs of more than approx. 30 MVA, natural thermosiphon cooling is coupled with cooling with forced flow of the cooling liquid in order to be able to increase the cooling capacity when the transformer is subjected to increased stress. As a result, natural circulation becomes a forced cycle

überlagert, und die Temperaturverteilung innerhalb des Transformatorenkessels derart stark ausgeglichen, dass die für eine Thermosiphonwirkung notwendige Temperaturdifferenz von beispielsweise 20° C zwischen unterem und oberem Teil des Kessels unterschritten wird. Die natürliche Kühlung kommt zum Stillstand und muss nunmehr durch einen forcierten erzwungenen Durchfluss ersetzt werden. Dies erfordert aber leistungsstärkere Umwälzpumpen und -kühler und grösser dimensionierte Rohrleitungen, die die Investitionskosten erhöhen. Ausserdem bleibt eine Unsicherheit hinsichtlich der Ausbildung von heissen Stellen innerhalb der Wicklung, da der erzwungene Durchlauf sich in erster Linie in einem Strömungsweg des geringsten Widerstandes, ungeachtet der thermischen Verhältnisse, vollzieht. superimposed, and the temperature distribution within the transformer tank so strongly balanced that the temperature difference required for a thermosiphon effect of, for example, 20 ° C between the lower and upper part of the boiler is not reached. Natural cooling comes to a standstill and must now be replaced by a forced flow. However, this requires more powerful circulation pumps and coolers and larger pipelines, which increase the investment costs. In addition, there remains an uncertainty regarding the formation of hot spots within the winding, since the forced passage primarily takes place in a flow path of the least resistance, regardless of the thermal conditions.

Dabei wird beispielsweise bei Transformatoren mit einer Leistung bis zu ca. 500 MVA in zahlreichen Anwendungsfällen die Kühlung mit erzwungenem Durchfluss des Kühlmittels lediglich für zeitlich limitierte Über- und Spitzenbelastungen und der sich daraus ergebenden thermischen Überbeanspruchung der Transformatorenwicklung benötigt, während für eine Kühlung im Nennleistungsbereich allein die Thermosiphonkühlung vollständig ausreichen würde. For example, in transformers with an output of up to approx. 500 MVA, cooling with forced flow of the coolant is only required for temporary overloads and peak loads and the resulting thermal overloading of the transformer winding, while cooling in the nominal output range alone is required in numerous applications the thermosiphon cooling would be sufficient.

Bei der Auslegung herkömmlicher Kühlsysteme wird deswegen oftmals von vornherein die natürliche Kühlung überhaupt nicht mehr berücksichtigt, und zwar deshalb nicht, weil die Strömungsverhältnisse der Kühlflüssigkeit im Transformatorenkessel und die hydrodynamischen Gesetzmässigkeiten, die sich aus der gegenseitigen Beeinflussung von natürlicher Kühlung und Kühlung mit erzwungenem Durchlauf ergeben, bis heute noch nicht in allen Einzelheiten bekannt sind. Die Konsequenz jedoch ist, dass man die weggefallene natürliche Kühlung durch leistungsstärkere und somit durch teurere Anlagenteile für die Kühlung mit erzwungenem Durchfluss kompensieren muss. When designing conventional cooling systems, natural cooling is often no longer considered from the outset, and not because the flow conditions of the cooling liquid in the transformer boiler and the hydrodynamic laws that result from the mutual influence of natural cooling and cooling with forced flow , are not yet known in all details. The consequence, however, is that the loss of natural cooling has to be compensated for by more powerful and therefore more expensive system parts for cooling with forced flow.

Ausgehend vom vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kühlung einer in einem Gefäss in eine Flüssigkeit eingetauchten elektrischen Apparatur, insbesondere Transformatorenwick-lung, zu schaffen, welches sowohl eine natürliche Thermosiphonkühlung als auch eine Kühlung mit erzwungenem Durchfluss der Kühlflüssigkeit umfasst, wobei beide Kühlungsarten in einer Weise vereinigt sind, dass die Kühlung mit erzwungenem Durchfluss einmal die natürliche Thermosiphonkühlung in ihrer Wirkungsweise unterstützt oder die negative Beeinflussung der natürlichen Thermosiphonkühlung durch die Kühlung mit erzwungenem Durchfluss auf einem Minimum beschränkt bleibt, und zum anderen beide Kühlungsarten mit jeweils optimalem Wirkungsgrad betrieben werden können. Starting from the prior art described above, the invention has for its object to provide a method for cooling an electrical apparatus immersed in a vessel in a liquid, in particular transformer winding, which both natural thermosiphon cooling and cooling with forced flow of the Cooling fluid comprises, both cooling types are combined in such a way that the forced flow cooling supports the natural thermosiphon cooling in its mode of operation on one hand or the negative influence of the natural thermosiphon cooling by the forced flow cooling is kept to a minimum, and on the other hand both cooling types can be operated with optimal efficiency.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Entnahme und der Rückfluss der Flüssigkeit der Kühlung mit erzwungenem Durchfluss aus dem und in das Gefäss in der gleichen Höhe des Gefässes erfolgt. To achieve this object, it is provided according to the invention that the removal and the backflow of the cooling liquid take place with forced flow out of and into the vessel at the same height of the vessel.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen die folgenden: The advantages achieved by the invention are essentially the following:

Da Bemessung und Auslegung der Kühlung sowohl für Nenn- als auch für Spitzenleistungsbereich einer elektrischen Apparatur, beispielsweise eines Transformators, zwei voneinander unabhängige, auf zwei verschiedenen Prinzipien beruhende und sich gegenseitig nicht negativ beeinflussende Kühlungsarten umfasst, kann mit einer hohen Betriebssicherheit infolge der Redundanz im Kühlsystem und mit einer langen Lebensdauer der Apparatur gerechnet werden. Since the dimensioning and design of the cooling for both the nominal and the peak power range of an electrical apparatus, for example a transformer, comprises two cooling types that are independent of one another, based on two different principles and do not negatively influence one another, high operational reliability can be achieved as a result of the redundancy in the cooling system and a long service life of the equipment can be expected.

Da die Kühlung mit erzwungenem Durchfluss als Zusatzkühlung bei erhöhter Beanspruchung, beispielsweise des Transformators, in Ergänzung nur natürlichen Kühlung ausgelegt ist, können die Anlagenteile der Kühlung mit erzwungenem Durchfluss, wie Umwälzpumpe, Kühler usw. vergleichsweise geringer dimensioniert werden, womit sich entsprechend die Investitionskosten reduzieren. Since the forced flow cooling is designed as additional cooling for increased stress, for example of the transformer, in addition to natural cooling only, the system parts of the forced flow cooling, such as the circulation pump, cooler, etc., can be dimensioned comparatively smaller, which reduces the investment costs accordingly .

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

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3 3rd

661 633 661 633

Der Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 2 ist insbesondere darin zu sehen, dass der Wirkungsgrad der Kühlung mit erzwungenem Durchlauf hoch ist, so dass die Anlagenteile für diese Kühlungsart redimensioniert und somit die Investitionskosten gesenkt werden können. The advantage of the development according to claim 2 can be seen in particular in the fact that the efficiency of the cooling with forced passage is high, so that the system parts for this type of cooling can be redimensioned and thus the investment costs can be reduced.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 wird der Wirkungsgrad der natürlichen Kühlung gesteigert und der Wirkungsgrad des erzwungenen Durchflusses, infolge des tieferen Temperaturniveaus beim Eintritt des Kühlmittels in den Kühler mit erzwungenem Durchfluss, reduziert. In the development according to claim 3, the efficiency of natural cooling is increased and the efficiency of the forced flow, due to the lower temperature level when the coolant enters the cooler with forced flow, is reduced.

Erfolgt die Entnahme und der Rückfluss der Flüssigkeit gemäss Anspruch 4, so liegt der Wirkungsgrad für beide Kühlungsarten in einem mittleren Bereich. If the liquid is withdrawn and refluxed according to claim 4, the efficiency for both types of cooling is in a medium range.

Der Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 5 besteht insbesondere darin, dass das Temperaturniveau der Kühlflüssigkeit in der Höhe der Entnahme- und Rückflussöffnungen über den gesamten horizontalen Querschnitt des Gefässes nahezu konstant gehalten werden kann. The advantage of the development according to claim 5 is, in particular, that the temperature level of the cooling liquid can be kept almost constant over the entire horizontal cross-section of the vessel at the height of the removal and reflux openings.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; The invention is explained below with reference to the embodiment shown in the drawing;

In der Zeichnung zeigt: The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Transformators mit teilweisem Schnitt durch die zugehörige Kühlvorrichtung, 1 is a schematic side view of a transformer with a partial section through the associated cooling device,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch einen Teil des oberen Abschnitts des Transformators gemäss Fig. 1, 2 shows a horizontal section through part of the upper section of the transformer according to FIG. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den Kühler des Kühlkreises mit erzwungenem Durchfluss gemäss Fig. 1, und 3 shows a vertical section through the cooler of the cooling circuit with forced flow according to FIG. 1, and

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch einen Teil des Radiators gemäss Fig. 1. 4 shows a horizontal section through part of the radiator according to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt einen Grosstransformator 1, welcher sowohl mit einer natürlichen Thermosiphonkühlung 6, 7, 8, 10, als auch mit einer Kühlung des erzwungenen Durchflusses 11, 12, 13, 14, 15, 16 versehen ist. Der Transformator 1, dessen Wicklung 20 in seinem Kessel 18 in eine Kühlflüssigkeit eingetaucht ist, ist mit jeweils isolierten HS-Anschlussstutzen 2 und NS-Anschlussstutzen 3 auf Rädern 4 verfahrbar auf einem Fundament 5 angeordnet. Die natürliche Thermosiphonkühlung 6, 7, 8 10 besteht aus dem Entnahmerohr 6, den Radiatoren 7 und dem Rückflussrohr 8. Die Rohre 6, 8 und die Radiatoren 7 sind auf einer Tragkonstruktion 9 auf dem Fundament 5 abgestützt. Zur zusätzlichen Kühlung der Radiatoren 7 dienen auch zwei Ventilatoren 10. In dem hier gezeigen Ausführungsbeispiel sind die Radiatoren 7 räumlich vom Transformatorenkessel 18 getrennt. Sie können jedoch auch unmittelbar direkt am Transformatorenkessel 18 angeordnet sein. 1 shows a large transformer 1, which is provided both with natural thermosiphon cooling 6, 7, 8, 10 and with cooling of the forced flow 11, 12, 13, 14, 15, 16. The transformer 1, the winding 20 of which is immersed in a coolant in its boiler 18, is arranged on wheels 4 with movable insulated HS connection piece 2 and NS connection piece 3 on wheels 4. The natural thermosiphon cooling 6, 7, 8 10 consists of the extraction pipe 6, the radiators 7 and the return pipe 8. The pipes 6, 8 and the radiators 7 are supported on a support structure 9 on the foundation 5. Two fans 10 are also used for additional cooling of the radiators 7. In the exemplary embodiment shown here, the radiators 7 are spatially separated from the transformer tank 18. However, they can also be arranged directly on the transformer tank 18.

Die Kühlung mit erzwungenem Durchfluss II, 12, 13, 14 besteht aus dem ersten Entnahme- bzw. Rückflussrohr 11, dem Kühler 12, der Umwälzpumpe 13 und dem zweiten Entnahmebzw. Rückflussrohr 14. Der Kühler 12 ist teilweise geschnitten dargestellt, wobei der Ventilator 15 sichtbar wird, welcher durch den Elektromotor 16 angetrieben wird. The forced flow cooling II, 12, 13, 14 consists of the first extraction or return pipe 11, the cooler 12, the circulation pump 13 and the second extraction or. Return pipe 14. The cooler 12 is shown partially in section, the fan 15, which is driven by the electric motor 16, being visible.

In Fig. 1 ist ersichtlich, dass das Entnahmerohr 6 der natürlichen Thermosiphonkühlung 6, 7, 8, 10 in den Deckel 17 des Transformatorenkessels 18 und das Rückflussrohr 8 in den unteren Teil der Seitenwand des Transformatorenkessels 18 einmünden. In Fig. 1 it can be seen that the extraction tube 6 of the natural thermosiphon cooling 6, 7, 8, 10 open into the lid 17 of the transformer tank 18 and the return pipe 8 in the lower part of the side wall of the transformer tank 18.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, münden jedoch, sowohl das Entnahme- 11, 14, als auch das Rückflussrohr 11, 14 der Kühlung mit dem erzwungenem Durchfluss 11, 12, 13, 14 in der gleichen Horizontalebene in die Stirnseiten 19, 19' des Transformatorkessels 18 ein. Es ist vorteilhaft, wenn die Einmündungen der Rohre 11, 14 an den weitest voneinander entfernten Stellen, an den Endpunkten der Diagonalen der rechteckigen Horizontalebene des Transformatorkessels 18 liegen. In Fig. 2 ist die schematisch dargestellte Transformatorenwicklung mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet. As is apparent from Fig. 2, however, both the withdrawal 11, 14, and the return pipe 11, 14 of the cooling with the forced flow 11, 12, 13, 14 open into the end faces 19, 19 'of the same horizontal plane Transformer tank 18 a. It is advantageous if the openings of the tubes 11, 14 are located at the most distant locations, at the end points of the diagonals of the rectangular horizontal plane of the transformer tank 18. 2, the schematically illustrated transformer winding is designated by the reference number 20.

Gleiche Teile wie in Fig. 1 und 2 sind in den nachfolgenden Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. The same parts as in FIGS. 1 and 2 are designated with the same reference numbers in the following figures.

Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch den Kühler 12 gemäss Fig. 1. Der Kühler 12 besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 21, der unteren 22 und oberen Kühlflüssigkeitseinbzw. -ausströmkammer 22' und den zu einem Bündel zusammengeschlossenen vertikal angeordneten Rohren 23. In Fig. 3 ist nur eine Lage der Rohre 23, die gestaffelt hintereinander liegen, dargestellt. Ebenfalls ist die Einmündung der Rohre 11, 14 in den Kühler 12 zu erkennen. Fig. 3 shows a vertical section through the cooler 12 according to FIG. 1. The cooler 12 consists essentially of the housing 21, the lower 22 and upper coolant. Outflow chamber 22 'and the vertically arranged tubes 23, which are joined together to form a bundle. FIG. 3 shows only one position of the tubes 23, which are staggered one behind the other. The confluence of the pipes 11, 14 into the cooler 12 can also be seen.

In Fig. 4 ist schliesslich ein Horizontalschnitt durch einen Teil der Radiatoren 7 und das Endteil des Entnahmerohres 6 gezeigt. 4 finally shows a horizontal section through part of the radiators 7 and the end part of the extraction tube 6.

Nachstehend soll die Funktionsweise der oben beschriebenen Anordnung näher erläutert werden: The mode of operation of the arrangement described above will be explained in more detail below:

Im beispielsweisen Nennleistungsbereich des Transformators 1 werden die zu kühlenden Teile, vor allem die Wicklung 20, das Blechpaket und das Eisengestell mittels des natürlichen Kreislaufes der Thermosiphonkühlung 6, 7, 8, 10 gekühlt. Die im Eisengestell und in den massiven metallischen Konstruktionsteilen entstehende Wärme wird durch das Kühlöl im natürlichen Kreislauf abgeführt und gleichfalls wird durch diese Kühlungsart eine unzulässige Erwärmung an der Wicklung vermieden. Hohe Oberflächentemperaturen an den massiven Eisenteilen führen bekanntlich zu einer raschen Alterung des Kühlöls und Temperaturen, die in der Wicklung eine bestimmte kritische Grenze überschreiten, können zum frühzeitigen Verschleiss der Isolation und somit zur Verringerung der Lebensdauer des Transformators führen. Aus diesem Grund ist eine ausreichende und kontinuierliche Kühlung dieser Teile von ausschlaggebender Bedeutung. In the exemplary nominal power range of the transformer 1, the parts to be cooled, in particular the winding 20, the laminated core and the iron frame, are cooled by means of the natural circuit of the thermosiphon cooling 6, 7, 8, 10. The heat generated in the iron frame and in the solid metallic construction parts is dissipated by the cooling oil in the natural cycle and this type of cooling also prevents inadmissible heating of the winding. As is well known, high surface temperatures on the solid iron parts lead to rapid aging of the cooling oil and temperatures that exceed a certain critical limit in the winding can lead to premature wear of the insulation and thus reduce the service life of the transformer. For this reason, adequate and continuous cooling of these parts is of crucial importance.

Wird nun die Leistung des Transformators 1 gesteigert, so wird sich mit geringfügiger zeitlicher Verzögerung ebenfalls die Verlustwärme erhöhen, die dann möglichst rasch durch die Kühlflüssigkeit aus dem Transformator 1 abgeführt werden muss. If the power of the transformer 1 is now increased, the heat loss which increases must be dissipated as quickly as possible by the coolant from the transformer 1 will also increase with a slight time delay.

Durch, in Fig. 1 bis 4 nicht dargestellte Messfühler, die beispielsweise in der Transformatorenwicklung 20 angeordnet sind, und/oder durch Messung der Kühlflüssigkeitstemperatur und/oder durch Messung der elektrischen Leistung und/oder durch Messung des elektrischen Stromes wird die zunehmende Erwärmung der zu kühlenden Teile detektiert und es werden durch einen, in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Regelkreis oder von Hand in einer ersten Kühlungsstufe die Ventilatoren 10 der natürlichen Kühlung zwecks verstärkter Belüftung der Radiatoren 7 eingeschaltet. 1 to 4, not shown, which are arranged, for example, in the transformer winding 20, and / or by measuring the coolant temperature and / or by measuring the electrical power and / or by measuring the electrical current, the increasing heating of the cooling parts are detected and the fans 10 of natural cooling are switched on by a control circuit, also not shown in FIG. 1 or by hand in a first cooling stage for the purpose of increased ventilation of the radiators 7.

Steigt die Erwärmung nun weiter an, so wird ebenfalls durch einen in Fig. 1 bis 4 nicht dargestellten Regelkreis oder von Hand in einer zweiten Kühlungsstufe die Kühlung mit erzwungenem Durchfluss 11, 12, 13, 14, 15, 16 in Betrieb gesetzt. If the heating now rises further, the cooling with forced flow 11, 12, 13, 14, 15, 16 is likewise put into operation by a control circuit not shown in FIGS. 1 to 4 or by hand in a second cooling stage.

Die gemeinsame Arbeitsweise der beiden Kühlarten gestaltet sich nun in drei Varianten im wesentlichen wie folgt: The working principle of the two types of cooling is now essentially as follows in three variants:

1. Variante: 1st variant:

Die Entnahme- bzw. Rückflussrohre 11, 14 der Kühlung mit erzwungenem Durchfluss 11, 12, 13, 14, 15, 16 münden in den oberen Teil der Stirnwände 19, 19' des Transformatorkessels 18, auf der gleichen Horizontalebene des Kessels 18, ein. The extraction or return pipes 11, 14 of the forced flow cooling 11, 12, 13, 14, 15, 16 open into the upper part of the end walls 19, 19 'of the transformer tank 18, on the same horizontal plane of the tank 18.

Je nach Leistung der verwendeten Umwälzpumpen 13 und Kühler 12 wird mehr oder weniger stark nur die im oberen Teil des Kessels 18, sich befindende Kühlflüssigkeit zusätzlich gekühlt, jedoch nur bis zu einem Ausmass, dass die Temperaturdifferenz von beispielsweise 20°C zwischen dem oberen und unteren Teil des Kessels 18, nicht unterschritten wird, damit der natürliche Kreislauf nicht gehindert wird. Depending on the performance of the circulation pumps 13 and coolers 12 used, only the cooling liquid located in the upper part of the boiler 18 is cooled to a greater or lesser extent, but only to an extent that the temperature difference of, for example, 20 ° C. between the upper and lower Part of the boiler 18, is not undercut, so that the natural cycle is not hindered.

2. Variante: 2nd variant:

Die Entnahme- bzw. Rückflussrohre 11, 14 der Kühlung mit erzwungenem Durchfluss 11, 12, 13, 14, 15, 16 münden in den unteren Teil der Stirnwände 19, 19' des Transformatorkessels 18, auf der gleichen Horizontalebene des Kessels 18, ein. The extraction or return pipes 11, 14 of the forced flow cooling 11, 12, 13, 14, 15, 16 open into the lower part of the end walls 19, 19 'of the transformer tank 18, on the same horizontal plane of the tank 18.

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10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

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40 40

45 45

50 50

55 55

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4 4th

Je nach Leistung der verwendeten Umwälzpumpe 13 und Kühler 12 wird mehr oder weniger stark nur die im unteren Teil des Kessels 18, sich befindende Kühlflüssigkeit zusätzlich gekühlt. Depending on the output of the circulating pump 13 and cooler 12, only the cooling liquid located in the lower part of the boiler 18 is additionally cooled to a greater or lesser extent.

3. Variante: 3rd variant:

Die Entnahme- bzw. Rückflussrohre 11, 14 der Kühlung mit erzwungenem Durchfluss 11, 12, 13, 14 münden in den mittleren Teil der Stirnwände 19, 19' des Transformatorkessels 18, auf der gleichen Horizontalebene des Kessels 18, ein. The extraction or return pipes 11, 14 of the forced flow cooling 11, 12, 13, 14 open into the middle part of the end walls 19, 19 'of the transformer tank 18, on the same horizontal plane of the tank 18.

Je nach Leistung der verwendeten Umwälzpumpe 13 und Kühler 12 wird mehr oder weniger stark nur die im mittleren Teil des Kessels 18, sich befindende Kühlflüssigkeit zusätzlich gekühlt. Depending on the performance of the circulating pump 13 and cooler 12 used, only the cooling liquid located in the central part of the boiler 18 is cooled to a greater or lesser extent.

Generell ist festzuhalten, dass die totale Kühlleistung die sich aus der erfindungsgemässen Kombination beider Kühlungsarten unter Berücksichtigung der eingesetzten Mittel, im wesentlichen bestehend aus Kühler 7, 12, Rohrleitungen 6, 8, 11, 14 und Umwälzpumpe 13 ergibt, im Vergleich zur herkömmlichen Kopplung beider Kühlungsarten zugenommen hat, und zwar deshalb, weil der natürliche Kreislauf sich in jedem Betriebsbereich des Transformators 1 ungehindert vollziehen kann und störende Einflüsse durch den erzwungenen Durchfluss der Kühlflüssigkeit ausgeschlossen werden. In general, it should be noted that the total cooling capacity resulting from the combination of both types of cooling according to the invention, taking into account the means used, essentially consisting of cooler 7, 12, pipes 6, 8, 11, 14 and circulation pump 13, in comparison to the conventional coupling of the two Types of cooling has increased, namely because the natural cycle can take place unhindered in every operating area of the transformer 1 and disruptive influences by the forced flow of the coolant are excluded.

In Variante 1 liegt der Wirkungsgrad der Kühlung mit erzwungenem Durchfluss 11, 12, 13, 14, 15, 16 am höchsten, und zwar deshalb, weil die Kühlerleistung um so grösser ist, je höher die Eingangstemperatur der Kühlflüssigkeit in den Kühler 12 ist. In variant 1, the efficiency of the cooling with forced flow 11, 12, 13, 14, 15, 16 is highest, because the cooler output is greater, the higher the inlet temperature of the coolant into the cooler 12.

In der Variante 2 liegt wiederum der Wirkungsgrad für den natürlichen Kreislauf am höchsten, weil die Temperaturdifferenz zwischen oberem und unteren Teil des Kessels 18 am gröss-ten ist. Das durch den natürlichen Kreislauf bereits gekühlte und durch das Rückflussrohr 8 in den Kessel 18 einströmende Öl wird nun noch weiter gekühlt. In variant 2, the efficiency for the natural cycle is again the highest because the temperature difference between the upper and lower part of the boiler 18 is greatest. The oil which has already been cooled by the natural cycle and flows into the boiler 18 through the return pipe 8 is now cooled even further.

Die Variante 3 zeigt nun einen Lösungsweg, der die Kühlflüssigkeit im Kessel 18 auf ein tieferes Temperaturniveau absenkt, aber zunächst nur im mittleren Bereich des Kessels 18. Variant 3 now shows a solution which lowers the cooling liquid in the boiler 18 to a lower temperature level, but initially only in the central region of the boiler 18.

Von dem mittleren Teil des Kessels 18 aus wird sich die Kühlung sowohl in die oberen als auch in die unteren Teile nun gleichmässig fortsetzen, wobei aber die Temperaturdifferenz zwischen oberem und unterem Teil nahezu konstant aufrechter-5 halten bleibt. Hierdurch ist gewährleistet, dass es zu keinem Eingriff in den natürlichen Kreislauf kommt. From the central part of the boiler 18, the cooling will now continue evenly into both the upper and the lower parts, but the temperature difference between the upper and lower parts will remain almost constant. This ensures that there is no interference with the natural cycle.

Selbstverständlich bleibt die Einmündung der Rohre 11, 14 nicht auf die drei aufgeführten Varianten beschränkt, und es sind beliebig viele, über die gesamte Höhe des Transformato-lo renkessels 18 verteilte Horizontalebenen möglich, an denen die Rohre 11, 14 einmünden können. Of course, the confluence of the tubes 11, 14 is not limited to the three variants listed, and there are any number of horizontal planes 18 distributed over the entire height of the transformer lo where the tubes 11, 14 can open.

Bisher wurde immer davon ausgegangen, dass der Transformator 1 in seinem Nennleistungsbereich ausschliesslich mittels Thermosiphonkühlung 6, 7, 8, 10 und darüber hinaus mit einer 15 kombinierten Kühlung bestehend aus Thermosiphonkühlung 6, 7, 8, 10 und Kühlung mit erzwungenem Durchfluss 11, 12, 13, 14, 15, 16 gekühlt wird. So far, it has always been assumed that the transformer 1 in its nominal output range exclusively by means of thermosiphon cooling 6, 7, 8, 10 and beyond with a combined cooling consisting of thermosiphon cooling 6, 7, 8, 10 and cooling with forced flow 11, 12, 13, 14, 15, 16 is cooled.

Selbstverständlich war dies nur ein Ausführungsbeispiel und es sind beliebig viele Variantionsmöglichkeiten denkbar, bis zu 20 welchem Leistungsbereich des Transformators die Thermosiphonkühlung 6, 7, 8, 10 allein zur Anwendung gelangt, und ab welcher Leistungsgrenze die Kühlung mit erzwungenem Durchfluss 11, 12, 13, 14, 15, 16 zusätzlich eingeschaltet wird. So kann beispielsweise das Kühlsystem derart ausgelegt sein, dass 25 bis zum halben Nennleistungsbereich des Transformators 1 die Thermosiphonkühlung 6, 7, 8, 10 allein und darüber hinaus diese Kühlungsart gemeinsam mit der Kühlung mit erzwungenem Durchfluss 11, 12, 13, 14, 15, 16 zur Kühlung des Transformators 1 herangezogen wird. Of course, this was only one exemplary embodiment and any number of possible variations is conceivable, up to 20 which power range of the transformer the thermosiphon cooling 6, 7, 8, 10 is used alone, and from which power limit the cooling with forced flow 11, 12, 13, 14, 15, 16 is also switched on. For example, the cooling system can be designed in such a way that the thermosiphon cooling 6, 7, 8, 10 alone and, moreover, this type of cooling together with the cooling with forced flow 11, 12, 13, 14, 15, up to half the nominal power range of the transformer 1, 16 is used to cool the transformer 1.

30 Ausserdem ist die Anwendung der Erfindung selbstverständlich nicht nur auf Transformatoren 1 begrenzt, sondern sie kann für jede in eine Flüssigkeit eingetauchte und zu kühlende Apparatur, beispielsweise Drosselspulen, Schalter, Kernreaktoren usw., angewendet werden, wobei die Kühlflüssigkeit ein Di-35 elektrikum sein kann oder auch nicht. Für die Kühlflüssigkeit kommt in den meisten Fällen Öl in Frage, wobei aber auch jede andere Flüssigkeit, welche sich für Kühlzwecke eignet, verwendet werden kann. In addition, the application of the invention is of course not only limited to transformers 1, but it can be used for any apparatus immersed in a liquid and to be cooled, for example inductors, switches, nuclear reactors, etc., the cooling liquid being a dielectric may or may not. In most cases, oil can be used for the cooling liquid, but any other liquid that is suitable for cooling purposes can also be used.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

661 633

1. A method for cooling an electrical apparatus immersed in a liquid in a vessel (18), the apparatus being cooled to a specific electrical output by natural thermosiphon cooling (6, 7, 8, 10) and additionally above the specific electrical output for thermosiphon cooling (6, 7, 8, 10) and independent of this cooling with forced flow (11, 12, 13, 14, 15, 16) is switched on, characterized in that the withdrawal and the reflux of the cooling liquid with forced flow (11, 12, 13, 14, 15, 16) from and into the vessel (18) at the same height of the vessel (18).

2. The method according to claim 1, characterized in that the removal and reflux of the cooling liquid with forced flow (11, 12, 13, 14, 15, 16) from and into the vessel (18) in the upper part of the vessel (18) takes place.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 1, characterized in that the removal and reflux of the cooling liquid with forced flow (11, 12, 13, 14, 15, 16) from and into the vessel (18) in the lower part of the vessel (18) takes place.

4. The method according to claim 1, characterized in that the removal and reflux of the cooling liquid with forced flow (11, 12, 13, 14, 15, 16) from and into the vessel (17) in the central part of the vessel (18) takes place.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the removal and reflux of the cooling liquid with forced flow (11, 12, 13, 14, 15, 16) from and into the vessel (18) places as far apart as possible.