DE3221848A1

DE3221848A1 - Einrichtung zur nutzbarmachung der verlustwaerme von transformaten

Info

Publication number: DE3221848A1
Application number: DE19823221848
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 7050 Waiblingen Matthes
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-04-07
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1983-10-13
Also published as: DE3221848C2

Description

Einrichtung zur Nutzbarmachung der Verlustwärme
von Transformatoren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Nutzbarmachung der Verlustwärme von Transformatoren Uber zusätzlich zu der normalen Kühleinrichtung vorgesehene Wärmetauscher oder Wärmepumpen durch Drosselung der Wirksamkeit der normalen Kühleinrichtung.
Durch die deutsche Patentanmeldung P 30 25 661.2 ist bereits eine Einrichtung zur Nutzbarmachung der Verlustwärme von flüssigkeitsgekühlten Transformatoren oder Drosselspulen bekannt. In der bekannten Einrichtung steigen trotz Drosselung der Kuhleinrichtung die Temperaturen nicht höher als mit Rücksicht auf normalen Lebensdauerverbrauch der Isolierung der Wicklungen jeweils maximal zulässig ist.
Dabei wird die Drosselung oder Abschaltung der normalen Kühleinrichtung durch ein oder wenige in den äußeren Flüssigkeitskreislauf eingebaute Stellglieder bewerkstelligt, wozu bei nicht kompakter Kühlanlage die einzelnen Kühl elemente über Sammelrohre zusammengefaßt sind. Der Aufwand, die einzelnen Kühlelemente, z.B.
Radiatoren über ein einziges Sammelrohr zu führen, kann erheblich sein, besonders wenn ein bereits installierter und vorhandener Transformator nachträglich zur Verlustwärmenutzung umgerüstet werden soll.
Es gibt auch Transformatorbauarten, bei denen die Kühlelemente überhaupt nicht über ein Sammelrohr zusammengefaßt werden können, weil die Kühlband selbst durch entsprechende Ausbildung, z.B. als Wellwand, die Kühleinrichtung darstellt. Auch bei an den Kessel von Transformatoren angeschweißten Rohrharfen als KEhlelemente ist eine Zusammenfassung des FlUssigkeitsvor- oder -rücklaufs in einem Sammelrohr nachträglich nicht möglich.
An herkömmlichen Trockentransformatoren sind ebenfalls keine Hilfsmittel vorhanden, die eine Zusammenfassung des Kühlmittelstromes ermöglichen.
Darüber hinaus ist Jedoch durch die deutsche Patentanmeldung P 32 03 936.0 auch schon eine Einrichtung zur Nutzbarmachung der Verlustwärme von fliissigkeitsgekühlten Verteilungstransformatoren mit Zellwänden bekannt.
Bei dieser bekannten Einrichtung dient der Transformator selbst unmittelbar als Heizsete eines Wärmetauschers und steht in einem zusätzlichen Kessel. Dabei ist der zusätzliche Kessel mit einem flüssigen Medium gefüllt, über das die dem Transformator entzogene Wärme abgeführt wird. Diese Einrichtung erfordert aufgrund der verhältnismäßig großen auftretenden Drücke in dem zusätzlichen Kessel einen nicht unerheblichen Aufwand zur Cewährleistung der erforderlichen Festigkeit und Dichtheit an eben dem zusätzlichen Kessel.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für kleinere und mittlere Transformatoren, insbesondere auch Verteilungstransformatoren, eine Einrichtung zur wirtschaftlichen Nutzbarmachung der Verlustwärme zu schaffen, ohne dabei unmittelbar in die normale Kühleinrichtung des Transformators einzugreifen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Einrichtung gelöst, wonach der Transformator in einer Zelle aus stark wärmedämmenden Wänden aufgestellt ist und wonach die Zelle durch Anheben der Umgebungstemperatur des Transformators die Wirksamkeit von dessen KUhleinrichtung drosselt.
Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß Zu- und/oder Abluft5ffnungen der Zelle während des Normalbetriebes geschlossen sind und erst bei Erreichen der zulässigen Höchsttemperatur des Transformators selbsttätig geöffnet werden, wobei dies durch Betätigung motorisch, pneumatisch oder anderweltig bewegbarer Klappen oder Hauben geschieht. Nach weiteren Ausgestaltungen-der Erfindung weist der Transformator einen mit Ktthlflüssigkeit gefüllten Kessel auf, der mit einem Wärmetauscher verbunden ist oder ist im oberen Luftraum der Zelle ein Wärmetauscher bzw. der Verdampfer einer Wärmepumpe angeordnet.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist sehr vorteilhaft, denn sie ermöglicht die Rückgewinnung der Verlustwärme von beliebig gestalteten Transformatoren ohne Eingriff in deren Aufbau. Dadurch ist es möglich, insbesondere auch die Verlustwärme von ursprünglich hierfür nicht vorgesehenen Transformatoren sowie sogar von Trockentransformatoren zu nutzen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen Je einen flüssigkeitsgekühlten Wellwandtransformator in einer geschlossenen Zelle; Fig. 3 und 4 sind die Seiten- und Vorderansicht eines Gleßharztransformators in einer Zelle mit Warmluftheizungszu- und -abluftkanälen.
Der in Fig. 1 und 2 gezeigte flüssigkeitsgekuhlte Wellwandtransformator 1 steht mit Rollen 2 seines Fahrwerks auf nicht dargestellten Schienen in einer Zelle mit wärmedämmenden Seitenwänden 3, einem wärmedämmenden Boden 4 und einem ebenfalls stark wärmedämmenden Dach 5.
Der Innenraum der Zelle ist mit normaler Luft gefüllt, so daß der Wellwandtransformator 1 thermisch von den Seitenwänden 3, dem Boden 4 und dem Dach 5 entkoppelt ist. Der Wellwandtransformator 1 ist in üblicher, nicht dargestellter Art und Weise mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbunden, Neben dem Wellwandtransformator 1 ist gemäß Figur 1 in der Zelle ein Wärmetauscher 6 beliebiger Form angeordnet. Der Wärmetauscher 6 steht über Verbindungsrohre 7 und 8 mit einem nicht dargestellten Brauchwasserspeicher und/oder einem ebenfalls nicht dargestellten Reizk.ssel in Verbindung. Der Brauchwasserspeicher ist in üblicher Weis über eine Rohrleitung an eine Frischwasserleitung angeschlossen und versorgt eine Warmwasserleitung. Der Heizkessel heizt in ebenfalls üblicher Weise Heizkdrper, vorzugsweise W'armwasserheizkörper auf, Die in der Zoll. eingeschlossene Luft wird beim Betrieb des Transformators durch dessen Wellwände aufgeheizt.
Infolge der wärmedämmenden Ausführungen der Seitenwände 3, des Bodens 4 und des Daches 5 kann die an die Luft in der Zelle abgegebene Wärme nicht entweichen, so daß die Temperatur sowohl des Transformators 1 als auch der Luft in der Zelle ansteigt und über den Wärmetauscher 6 auf einem verhältnismäßig hohen Tzmparaturniveau die Verlustwärme abführbar ist.
Bei der Anordnung gemäß der Figur 2 ist anstelle eines mit dem Transformator 1 gekoppelten Ol-Wasser-Wärmetauschers 6 ein Luft-Wasser-Wärmetauscher 9 oder ein Verdampfer einer Wärmepumpe vorgesehen. Auch bei dieser Anordnung wird die der Zelle entzogene Wärme vorteilhafterweise zum Aufheizen von Warmwasser oder dem Heizwasser in einem Heizkessel verwendet, Dabei ist Jedoch durch die Verwendung der Luft als WErmeUbertragungsmedium zwischen dem Transformator 1 und dem Wärmetauscher 9 nur eine verhältnismäßig schwache Kopplung zwischen diesen beiden Baugruppen gegeben. Zur Verstärkung der wärmetechnischen Kopplung zwischen dem Transformator 1 und dem Wärmetauscher 9 dient ein Ventilator 12, der die Luft mit erhöhter Geschwindigkeit durch den Wärmetauscher 9 preßt und gleichzeitig den Luftstrom an den Wellwänden beschleunigt. Zur Regelung der Luftströmung £st in einem an dem Wärmetauscher 9 vorbeigeführten Luftkanal eine Drosselklappe 21 angeordnet.
Um den Wellwandtransformator 1 auch bei starker Belastung oder beim Ausfall des Wärmetauscherkreislaufes ungehindert betreiben zu k8nnen, sind im unteren Teil der Zelle ZuluStdffnungen 17 vorgesehen und kann eine Klappe 13 im Dach 5 der Zelle auf- und zugeschwenkt werden. Die Klappe 13 ist dabei in nicht dargestellter Weise durch einen Motor angetrieben und in AbhUngigkeit von der Temperatur in dem Wellwandtransformator 1 mehr oder weniger weit geöffnet.
Zur Verbesserung des Regelverhaltens und zur deutlichen Trennung des Innenraumes der Zelle ist auch in den Zuluftöffnungen eine drehbare Klappe 10 oder eine einseitig schwenkbare Klappe 11 vorgesehen.
Ein in den Figuren 3 und 4 dargestellter Gießharztransformator 14 steht ebenfalls in einer Zelle aus wärmekämmenden Seitenwänden 3, einem wärmedämmenden Boden 4 und einem wärmedämmenden Dach 5. Rollen 2 des Gießharztransformators 14 sind in Schienen 15 mit U-fdrmigem Querschnitt verfahrbar. Die elektrischen Anschlüsse des Gießharztransformators 14 sind in nicht näher dargestellter üblicher Weise hergestellt. Im Dach 5 der Zelle sind pneumatisch bewegbare Hauben 16 vorgesehen, die analog zu der Klappe 13 Jedoch erst beim Erreichen der zulässigen Höchsttemperatur an dem Gießharztransformator 14 einen Ringspalt öffnen, durch den durch Ktihlschlitze 17 in den Seitenwänden 3 eingetretene Luft entweicht, nachdem sie den Gießharztransformator 14 gekühlt hat.
Im normalen Betriebszustand sind jedoch die Ringspalte unter den Hauben 16 geschlossen und ein Gebläse 18 treibt durch den Gießharztransformator 14 erwärmte Luft in einen Abluftkanal 19 und saugt dabei abgekühlte Luft durch einen Zuluftkanal 20 und erforderlichenfalls durch die Frischluftschlitze 17 Kühlluft an.
Die durch den Abluftkanal 19 abgeführte warme Luft dient beispielsweise unmittelbar zum Beheizen von Räumen, aus denen sie nach Abkühlung durch dennZuluftkanal 20 wieder zu der den Gießharztransformator14 enthaltenden Zelle zurückfließt.
4 Figuren 8 PatentanßprUthe

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur Nutzbarmachung der Verlustwärme von Transfonatoren über zusätzlich zu der normalen Kühleinrichtung vorgesehene Wärmetauscher oder Wärmepumpen durch Drosselung der Wirksamkeit der normalen Kthleinrichtung, d a d u r 0 h g e k e n n z e i c h n e t - daß der Transformator (1, 14) in einer Zelle aus stark wärmedmmmenden Wänden (3, 4, 5) aufgestellt ist und - daß die Zelle durch Anheben der Uhxgebungßtemperatllr des Transformators (1, 14) die Wirksamkeit von dessen Kühleinrichtung drosselt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß von Zu- (17) und Abluftöffnungen (13, 16) der Zelle entweder die Abluftõffnungen (13, 16) oder die Zuluftaffnungen (17) oder Zu- (17) und Abluftöffnungen (13, 16) durch öffnen und Schließen die Temperatur des Transformators (1, 14) regeln.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zu- (17) und Abluftffnungen (13, 16) in Abhängigkeit von der Temperatur der Wicklungen der Transformatoren (1, 14) oder in Abhängigkeit von der Temperatur eines die VerlustwOrme aus den Wicklungen abftlhrenden Kühlmediums durch motorisch, pneumatisch oder anderweitig bewegbare Klappen (13) oder Hauben (16) geöffnet und geschlossen werden.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Transformator (1) einen mit Ktlhlflüssigkeit geftillton Kessel aufweist, der mit einem Wärmetauscher verbunden ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t b daß im. oberen Luftraum der Zelle ein Wärmetauscher oder der Verdampfer einer Wärmepumpe angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t D daß die Luft in der Zelle durch eine Umwälzpumpe bewegt ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Luft aus der Zelle unmittelbar in von ihr beheizten Räumen rUckgekühlt ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Transformator in Gießharz eingegossene Wicklungen hat.