DK150049B - Indretning til nyttiggoerelse af spildvarmen fra indvendigt vaeskekoelede transformatorer eller drosselspoler - Google Patents

Description

- 1 - 150049

Opfindelsen angår en indretning til nyttiggørelse af spildvarmen fra indvendigt væskekølede transformatorer eller drosselspoler via som supplement til den normale køleindretning anbragte varmevekslere eller varmepumper ved drøvling af den normale køleindretning i afhængighed af 5 transformatorens belastning.

Udnyttelsen af spildvarme fra transformatorer eller drosselspoler har hidtil ikke fundet sted i det væsentlige på grund af dårlig økonomi.

Normalt drives en transformator eller en drosselspole ikke til 10 stadighed ved fuld belastning, men kun ved dellast, hvorhos der sker en mindre opvarmning end under de nominelle betingelser. Desuden består behovet for at udnytte spildvarmen til opvarmningsformål netop i den kolde årstid, under hvilken den indre kølemiddelolie i en udvendigt luftkølet transformator uden videre bliver koldere end ved maximal om-15 givelsestemperatur· Under de førnævnte betingelser indstiller der sig et relativ lavt og oftest stærkt svingendende temp eraturniveau, hvilket til udnyttelsen af tabsenergien med de hidtidige midler nødvendiggør et forholdsmæssigt stort teknisk opbud.

Dette lave temperaturniveau er betinget af langtidsforholdene for 20 det i transformatoren anvendte isolationsstof, som ikke må belastes for stærkt termisk til opnåelse af den ønskede store levetid. Desuden er mængden af den opståede tabsenergi i transformatorer forholdsmæssig lille på grund af disses meget høje udviklingsstade.

Tekniske muligheder til spildvarmeudnyttelse fra transformatorer 25 ved hjælp af varmepumper og varmevekslere er beskrevet i tidsskriftet "Elektrizitåtswirtschaft" i 55. årgang på siderne 825 til 831. Udgangspunktet for de der angivne løsninger er udnyttelsen af spildvarme fra olietransformatorer ved lave og middel belastninger uden begrænsning af olietemperaturen ved hjælp af foranstaltninger ved den ydre køleindret-30 ning. Ifølge den der skitserede udformning begrænses den med stigende tabseffekt voksende olietemperatur først, når denne når en indstillelig højeste værdi ved, at transformatorens normale egenkøling automatisk sættes i gang. Ulempen med henblik på nyttiggørelsen af spildvarmen er her, at netop de mindre spildvarmemængder i dellastområdet opstår ved 35 lavere temperaturer i kølemidlet end den større spildvarme ved fuld be- - 2 - 150049 lastning.

Fra CH-patentskrift 349.339 kendes allerede en væskefyldt transformator/ hvis kedel har en oliekøler og en yderligere varmeveksler/ hvorhos køleren automatisk kobles til og fra ved over- eller 5 underskridning af en forud bestemt grænsetemperatur for transformatorolien i køleren.

Desuden er det i bogen af Rudolf Kiichlers "Die Transformatoren"/ 1956, p 228-229, anført, at man med henblik på transformatorens levetid kan sænke den for nominel drift tilladte overtemperatur i transformato-10 ren ved påvirkning af kølemiddeltemperaturen. Ved overholdelse af disse kølemiddeltemperaturbetingelser og den for nominel drift tilladte gennemsnitlige overtemperatur kan der forventes en tilfredsstillende levetid for transformatorerne. Dette så meget mere da transformatorerne oftest ikke varigt er fuldt belastede. Det vil sige, det forudsættes her 15 som selvfølgeligt, at kølemiddeltemperaturen ved dellast er lavere end ved fuld belastning. Også her kan den opståede spildvarmemængde som følge af dens lavere temperatur i praksis ikke udnyttes.

Til grund for opfindelsen ligger derfor den opgave at forbedre ø-konomien i en indretning til udnyttelse af spildvarmen fra transforma-20 torer, idet arbejdstemperaturen i det indre kølemiddel linder hensyntagen til forskellige belastningstilstande hæves så meget, at der i modsætning til tilstanden uden spildvarmeudnyttelse ikke indtræder en formindsket termisk betinget levetid for viklingsisoleringen i transformatoren eller drosselspolen, hvorhos der skal tages hensyn til, at den 25 højeste termiske belastning af viklingsisoleringen retter sig efter varmpunkttemperaturen ved viklingens leder.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at afstanden mellem temperaturen i det indre kølemiddel under kedeldækslet og den for isoleringen af viklingen med henblik på dennes normale levetid maximalt 30 tilladelige temperatur reguleres således, at det indvendige kølemiddels temperatur ved fuld belastning af transformatoren er lavere end ved dellast.

Ifølge hensigtsmæssige udformninger af opfindelsen foreslås det, at spildvarmen for transformatoren eller drosselspolen udtages fra det 35 indre kølemiddels kredsløb, fx. olie, via varmevekslere eller varmepum- - 3 - 150049 per, som er koblet parallelt eller i serie med den udkoblelige eller shuntbare, normale køleindretning, hvorhos transformatoren selv mindst udgør en del af et nødvendigt varmelager·

Ifølge hensigtsmasssige videre udformninger af opfindelsen er dele 5 af den normale køleindretning, som fx. radiatorer, olie-luft- eller olie-vand-køler, sammenfattet enkeltvis eller via samlerør og drøvles på få steder eller kun et enkelt sted i henhold til differencen mellem den tilsigtede og den faktiske værdi af den under dækslet herskende olietemperatur, som dels fastsættes på forhånd afhængigt af transforma-10 torbelastningen, og som dels fastsættes på forhånd enten afhængigt eller uafhængigt af omgivelsestemperaturen. Derved fremkommer de tilladelige dækselolietemperaturer under hensyntagen til den antagelse, at dennes levetidsformindskelse - ifølge DIN 57536 udgave marts 1977 under en varmepunktstemperatur på 80*C ved isoleringen - er negligibel.

15 Indretningen ifølge opfindelsen er meget fordelagtig, idet den forøger økonomien ved udnyttelse af tabseffekten fra transformatorer i det væsentlige ved forøgelse af temperaturen i det indre kølemiddel til værdier, ved hvilke der netop ikke forekommer nogen levetidsformindskelse, idet der tages hensyn til den ved dellast mellem transforraator-20 viklingerne og det indre kølemiddel faktisk forekommende temperaturforskel. En forøgelse af kølemiddeltemperaturen er ved dellasttilstande mulig af denne grund, uden at dette fører til formindsket levetid for det anvendte isolationsstof·

Et udførelseseksempel af opfindelsen forklares nærmere ved hjælp 25 af en tegning.

En udelukkende skematisk vist, gængs transformatorkedel 1 er på en langside til den normale køling af kølemiddelolien, som opvarmes indvendigt i transformatoren ved hjælp af viklings- og jemtab, forsynet med en køleindretning 2, som normalt består af radiatorer, olie-kølere 30 med forceret luftkøling eller olie-vand-kølere. Et samlerør 3 forbinder olietilbageløbet fra flere dele af køleindretningen 2 og fører til et som ventil 5 vist drøvlingssted. Ventilen 5 indstilles automatisk via en temperaturkøler 4 i dækselolien og via en temperaturregulator 13 således i forhold til en på forhånd fastsat tilsigtet temperaturværdi, at 35 de af en tilsigtet værdigiver for de på forhånd fastsatte værdier for 150049 - 4 - dækselolietemperaturen overholdes· Den tilsigtede temperaturværdi er herunder i første linie afhængig af transformatorens belastning og er desuden variabel i afhængighed af varmebehovet for opvarmningsformål eller til en varmvandsopvarmning.

5 Ved transformatorkedlen 1 er der parallelt med den normale køle indretning 2 koblet en olie-vand-varmeveksler 7 via en ventil 11 i o-liefremløbet og via en ventil 12 i olietilbageløbet, hvis oliekredsløb drives af en pumpe 6. Det i varmeveksleren 7 opvarmede vand trykkes af en vandpumpe 8 ind i et vandfremløb 9. Ved udnyttelse af spildvarmen 10 til opvarmningsformål vender det afkølede vand tilbage i et lukket kredsløb via et vand-returløb 10 til varmeveksleren 7. Ved udnyttelse af spildvarmen til varmtvandsopvarmning findes der intet lukket vandkredsløb. I dette tilfælde tjener røret 10 som friskvandstilløb og afløbet af det varme vand sker gennem røret 9 fra varmeveksleren 7.

15 Hvis der fra vandsiden af olie-vand-varmeveksleren 7 aftages min dre varme, end den er i stand til at afgive på grund af dens dimensionering og den fra transformatoren tilbudte spildvarme, åbnes ventilen 5 i olietilbageløbet fra den normale transformatorkøleindretning 2 mere eller mindre ved hjælp af temperaturføleren i dækselolien i transforma-20 toren og temperaturregulatoren 13, og derved bortledes den overskydende varmemængde. I vandkredsløbet kræves der derved ikke nogen yderligere temperaturregulerings indretning.

Temperaturregulatoren 13 kan ved hjælp af en passende indstilling hf den tilsigtede temperaturværdi for dækselolien fx. ved hjælp af en 25 procesregner tage den omstændighed i betragtning, at varmebehovet og dermed fremløbstemperaturen for vandet i opvarmningsanlægget skulle stige med dalende omgivelsestemperatur, for til stadighed at opnå den samme rumtemperatur.

For alle tilfælde, hvor fremløbstemperaturen af kølemidlet ikke er 30 tilstrækkeligt høj til et tilsigtet anvendelsesformål, kan transformatorens spildvarme også udtages fra kølemidlet via fordamperen i en varmepumpe. Ved anvendelsen af en varmepumpe hæves i dette tilfælde spildvarmen fra transformatoren til et højere tenperaturniveau.

35

Claims (7)

1. Indretning til nyttiggørelse af spildvarme fra indvendigt væskekø-lede transformatorer eller drosselspoler via som supplement til den normale køleindretning anbragte varmevekslere eller varmepumper ved drøvling af den normale køleindretning i afhængighed af transfor- 5 matorens belastning, kendetegnet ved, at afstanden mellem temperaturen i det indre kølemiddel under kedeldækslet og den for isoleringen af viklingen med henblik på dennes normale levetid maximalt tilladelige temperatur reguleres således, at det indvendige kølemiddels temperatur ved fuld belastning af transformatoren (1) er lavere end 10 ved dellast.

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at transformatoren (1) eller drosselspolen selv anvendes som varmelager inden for rammerne af nyttiggørelsen af deres spildvarme.

3. Indretning ifølge krav 1 og 2, kendetegnet ved, at tem-15 peraturen i det indre kølemiddel indstilles eller reguleres afhængigt af belastningen af transformatoren (1) eller drosselspolen og herved aftager med voksende belastning af transformatoren (1).

4. Indretning ifølge krav 1 -3, kendetegnet ved, at temperaturen i det indre kølemiddel indstilles eller reguleres uafhængigt 20 af omgivelsestemperaturen.

5. Indretning ifølge krav 1 -3, kendetegnet ved, at temperaturen i det indre kølemiddel indstilles eller reguleres under hensyntagen til forskellige opvarmningsbehov afhængig af omgivelsestemperaturen.

6. Indretning ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at dele ne i den normale køleindretning (2) er sammenfattet enkeltvis eller via samlerør (3) og drøvles på få steder eller kun et enkelt sted (5).

7. Indretning ifølge krav 1 -6, kendetegnet ved, at afstanden mellem temperaturen i det indre kølemiddel og den for isolerin-30 gen tilladelige temperatur reguleres uafhængigt af den til opvarmning eller brugsvandsopvarmning anvendte varmemængde under periodisk drift af den normale køleindretning (2) i transformatoren (1) eller drossel-