EP3701554A1 - Wärmegedämmtes radiatorenglied - Google Patents

Wärmegedämmtes radiatorenglied

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Publication number
EP3701554A1
EP3701554A1 EP18810908.6A EP18810908A EP3701554A1 EP 3701554 A1 EP3701554 A1 EP 3701554A1 EP 18810908 A EP18810908 A EP 18810908A EP 3701554 A1 EP3701554 A1 EP 3701554A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchange
radiator
electrical device
heat
thermal insulation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18810908.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian BACHINGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP3701554A1 publication Critical patent/EP3701554A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/025—Constructional details relating to cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0316—Assemblies of conduits in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
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    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2270/00—Thermal insulation; Thermal decoupling

Definitions

  • the invention relates to an electrical device for connection to a high voltage network with a boiler which is filled lierfluid with an Iso and in which a magnetizable core and at least one winding are arranged, and a cooling system, which comprises at least one radiator, outside the boiler arranged and connected thereto for circulating the Iso lierfluids via the radiator, wherein the Radia tor has at least two mutually parallel heat exchange members.
  • transformers have a filled with insulating fluid boiler, in which a magnetizable core is arranged.
  • the core forms a leg, which is arranged concentrically to a voltage surrounding this under and Oberspan voltage winding.
  • the insulating fluid is used for electrical insulation of lying at a high voltage potential during operation of the transformer windings with respect to lying at ground potential boiler.
  • the insulating fluid provides the necessary cooling of the windings.
  • the heated by the windings insulation is circulated by means of externally mounted on the boiler radiators vice.
  • the viscosity of the insulating fluid is temperature dependent and increases very sharply at decreasing temperatures. Due to the increased viscosity, the circulation of the insulating fluid through the radiator or radiators is impaired at low outside temperatures, below -10 ° C. This is particularly problematic after prolonged standstill of the electrical device, since the insulating fluid is then completely cooled. In view of the reduced cooling capacity of the cooling system, the high viscosity is to be noted during the cold start of the electrical device. take into account that the windings can be overheated otherwise.
  • a transformer is started at idle or under reduced load. If the electrical device has active cooling, pumps for circulating the insulating fluid via the radiator can only be switched on when the insulating fluid in the boiler has exceeded a minimum temperature threshold. However, this threshold is sometimes reached after a few days.
  • ester oils as insulating fluids have improved environmental compatibility.
  • DE 317410 discloses an oil switch having a boiler filled with a mineral oil.
  • a current path which is heated when the electrical appliance is in operation.
  • the oil heated by the flow path circulates single Lich in the upper part of the boiler.
  • an outer bridging tube is provided on the Kes sel, which is equipped with a heating element.
  • auxiliary devices are known, which consist of a pump, which set the insulating fluid by means of half of the boiler mounted cooling tubes in motion.
  • the object of the invention is to provide an electrical device of the initially mentioned type, with which a cold start can be inexpensively accelerated and performed at low temperatures.
  • the invention solves this problem in that one of the heat meIMglieder is equipped with a thermal insulation unit, which reduces the heat transfer from the insulating fluid in the insulated heat exchange member to the outside atmosphere compared to a heat exchange member without thermal insulation unit.
  • an electrical device which uses a thermal insulation unit to facilitate a cold start.
  • the thermal insulation unit is arranged on at least one heat exchange member and sets there the heat transfer from the insulating fluid, which is arranged in the insulated heat exchanger member, down to the outside atmosphere.
  • the thermal insulation unit preferably reduces the heat transfer by a factor smaller than 1/10.
  • the measure according to the invention reduces the cooling surface and thus at normal ambient temperatures and Nor mal congress the temperature level, e.g. between -5 ° C and
  • the heat-insulated heat exchange member only one heat exchange element is preferably equipped with a thermal insulation unit.
  • the thermal insulation at le diglich a heat exchange member is in the context of the invention usually sufficient to get to the desired Kaltstartbe acceleration.
  • each radiator on an upper inlet and a lower return which are each Weil connected to the boiler and the heat exchanger members with each other, wherein the equipped with the thermal insulation unit heat exchange member as the innermost réelleaus exchange member has the smallest distance to the boiler.
  • the innermost sauceaus exchange member which thus has the smallest distance to the boiler, equipped with the thermal insulation unit.
  • the way in which the insulating unit sets off the heat transfer between the insulating fluid and the atmosphere at the heat exchanger element is basically arbitrary within the scope of the invention.
  • a thermal insulation layer as a thermal insulation layer, which encloses the respectively associated heat exchange member from section-wise or completely. If the heat-insulating unit completely closes the heat exchange element, the heat exchange element is completely enclosed by or in other words embedded in the thermal insulation unit or the thermal insulation layer. Heat can therefore be discharged from the insulating fluid to the adoptedatmo sphere only on the outside lying thermal insulation unit. Surrounds the heat insulation unit, the heat meIMglied only partially, are certain from sections or locations of the heat exchange member free.
  • the thermal barrier coating is advantageously designed to be flexible and can be wound in a simple manner around the respective heat exchanger member.
  • the thermal insulation unit consists of at least one thermal insulation material.
  • the thermal insulation unit consists of several ren thermal insulation materials. It is essential to reduce the heat transfer from the insulated heat exchange member to the outside atmosphere.
  • the thermal insulation unit has a heat transfer coefficient of less W
  • the cooling system is a passive cooling system.
  • a pump is provided for circulating the insulating fluid over the or each radiator.
  • the cooling system has a plurality of radiators, but only one radiator has a device equipped with a heat-insulating heat exchange member.
  • FIG. 2 shows a heat exchange member of the radiator according to
  • Figure 3 show an embodiment of the electrical device according to the invention in a schematic side view.
  • FIG 1 shows an embodiment of a commercial radiator 1 in a schematic side view. It is he recognizable that the radiator 1 has an upper inlet 2, which is connected via heat exchange or radiator members 3 hydraulically connected to a return 4.
  • the inlet 2 and the return 4 each have a left-facing inlet or outlet opening through which the radiator 1 communicates after its assembly with the interior of a non dargestell th in Figure 1 boiler.
  • the insulating fluid of said Kes sels can then be circulated through the inlet 2, the heat exchange members 3 and the return 4 via the radiator 1 with its heat exchangers 3.
  • the heat exchange members 3 are made of a thermally conductive material, such as a metal, and are in thermal contact with the outside atmosphere. Thus, when the insulating fluid is passed over the heat exchange members, heat is released from the heated insulating fluid to the cold outside atmosphere.
  • FIG. 1 shows a heat exchange member 3 in a Stirnan view.
  • the heat exchange members 3 are plate-shaped.
  • the radiator 1 shown in FIG. 1 is a so-called plate radiator.
  • the plate-shaped heat exchange members 3 each delimit flow channels through which the About the heat exchanger members 3 circulated insulating fluid ge leads.
  • the insulating fluid enters the sam-like return line 4 and passes from there as a cooled insulating fluid back into the interior of the boiler.
  • FIG 3 shows an embodiment of the electrical device 5 according to the invention, which is designed here as a transformer.
  • the electrical device 5 according to the invention can also be designed as a throttle.
  • the transformer 5 has a boiler 6, which is filled with an insulating fluid 7.
  • a magnetizable core 8 and windings 9 are arranged in the boiler 6, of which in the figure 3 depending but only one winding is indicated schematically.
  • the Wick lungs 9 include here a so-called high-voltage winding and a so-called low-voltage winding, which are arranged concentrically to a leg 10 of the core 8.
  • the necessary Anschlußlei lines for connecting the windings to a high-voltage network are also figuratively not made for the sake of clarity.
  • the transformer 5 is equipped with an outside of the boiler 6 introduced cooling system 11, which here only a Ra diator 1 according to Figure 1 comprises. It can be seen that the inlet 2 and the return 4 open into the interior of the boiler 6. Since the inlet 2 and the return 4 via heat exchange members 3 are connected to each other, a circulation of the insulating fluid 7 via the radiator 1 is possible.
  • a heat meIMglied having the smallest distance to the boiler 6, the so-called innermost radiator member 12 is equipped with a thermal insulation unit 13.
  • the thermal insulation unit 13 consists of a flat thermal barrier coating 13, which encloses the radiator member 12 in full.
  • the thermal barrier coating 13 is shown in Figure 3 in a sectional view.
  • the thermal barrier coating on the radiator member 12 is a conventional adhesive bond. After a longer standstill of the transformer 5, the insulating fluid 7 is completely cooled. Especially at low outside temperatures, for example in the range of
  • the insulating fluid 7 has such a high visco sity, in other words so viscous that it is no longer circulated through the radiator 1 even after a long startup.
  • the thermal insulation unit 13 is provided, which ensures that only slightly heated tes insulating fluid is not immediately again in the innermost choiraus exchange member 12 is cooled.
  • the high-voltage winding of the winding 9 are connected to the high voltage network.
  • a suitable resistor is applied to the undervoltage winding, so that the transformer 5 is not operated under full load. This results in a gradual heating of the insulating fluid 7 and thus the outer wall of the boiler 6.
  • the cooling in the heat exchanger member 12 is strongly inhibited ge, so that the circulated insulating fluid 7, it is heated faster.
  • the gradually adjusting continuous He warming the insulating fluid 7 is gradually transferred to the remaining heat exchanger members 3, until finally the desired operating state is reached.
  • the load control at cold start in the invention may be arbitrary. Notwithstanding the above reactions of the cold start, the electrical device according to the invention can also be started under full load ge.

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Abstract

Ein elektrisches Gerät (5), z.B. ein Transformator oder eine Drossel, zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz verfügt über einen Kessel (6), der mit einem Isolierfluid (7) befüllt ist und in dem ein magnetisierbarer Kern (8) und wenigstens eine Wicklung (9) angeordnet sind. Ferner ist eine Kühlanlage (11) vorgesehen, die wenigstens einen Radiator (1) umfasst, der außerhalb des Kessels (6) angeordnet und mit diesem zum Umwälzen des Isolierfluids (7) über den Radiator (1) verbunden ist, wobei der Radiator (1) wenigstens zwei einander parallel geschaltete Wärmeaustauschglieder (3) aufweist. Um einen Kaltstart kostengünstig zu beschleunigen, wird vorgeschlagen, dass eines der Wärmeaustauschglieder (3) mit einer Wärmedämmeinheit (13) ausgerüstet ist, die den Wärmeübergang vom Isolierfluid in den gedämmten Wärmeaustauschglied zur Außenatmosphäre im Vergleich zu einem Wärmeaustauschglied, das keine Wärmedämmeinheit aufweist, herabsetzt.

Description

Beschreibung
Wärmegedämmtes Radiatorenglied
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz mit einem Kessel, der mit einem Iso lierfluid befüllt ist und in dem ein magnetisierbarer Kern und wenigstens eine Wicklung angeordnet sind, und einer Kühl anlage, die wenigstens einen Radiator umfasst, der außerhalb des Kessels angeordnet und mit diesem zum Umwälzen des Iso lierfluids über den Radiator verbunden ist, wobei der Radia tor wenigstens zwei einander parallel geschaltete Wärmeaus tauschglieder aufweist.
Ein solches Gerät ist dem Fachmann aus der Praxis bekannt. So weisen beispielsweise Transformatoren einen mit Isolierfluid befüllten Kessel auf, in dem ein magnetisierbarer Kern ange ordnet ist. Der Kern bildet einen Schenkel aus, der konzent risch zu einer diesen umschließenden Unter- und Oberspan nungswicklung angeordnet ist. Das Isolierfluid dient zur elektrischen Isolierung der beim Betrieb des Transformators auf einem Hochspannungspotential liegenden Wicklungen gegen über dem auf Erdpotential liegenden Kessel. Darüber hinaus stellt das Isolierfluid die notwendige Kühlung der Wicklungen bereit. Hierzu wird das von den Wicklungen erwärmte Isolier fluid über außen an dem Kessel angebrachte Radiatoren umge wälzt .
Die Viskosität des Isolierfluids ist temperaturabhängig und steigt bei abfallenden Temperaturen sehr stark an. Aufgrund der erhöhten Viskosität ist bei tiefen Außentemperaturen, un ter —10 °C, die Zirkulation des Isolierfluids über den oder die Radiatoren beeinträchtigt. Dies ist insbesondere nach längerem Stillstand des elektrischen Geräts problematisch, da das Isolierfluid dann vollständig ausgekühlt ist. Die hohe Viskosität ist im Hinblick auf die reduzierte Kühlleistung der Kühlanlage beim Kaltstart des elektrischen Gerätes zu be- rücksichtigen, da die Wicklungen ansonsten überhitzt werden können .
So wird ein Transformator beispielsweise im Leerlauf oder un ter reduzierter Last gestartet. Weist das elektrische Gerät eine aktive Kühlung auf, können Pumpen zum Umwälzen des Iso lierfluids über den Radiator erst dann eingeschaltet werden, wenn das Isolierfluid im Kessel einen minimalen Temperatur schwellenwert überschritten hat. Dieser Temperaturschwellen wert wird in manchen Fällen jedoch erst nach einigen Tagen erreicht .
Darüber hinaus kommen zunehmend alternative Isolierfluide, wie Ester- und Silikonöle in elektrischen Geräten der oben genannten Art zum Einsatz. Esteröle als Isolierfluide weisen zwar eine verbesserte Umweltverträglichkeit auf. Nachteilig ist jedoch, dass diese bei Temperaturen im Bereich von unter -10 °C eine so hohe Viskosität aufweisen können, dass ein Kaltstart des elektrischen Gerätes praktisch unmöglich gewor den ist.
Die DE 317410 offenbart einen Ölschalter, der einen mit einem mineralischen Öl befüllten Kessel aufweist. Im oberen Bereich des Kessels erstreckt sich ein Strompfad, der bei Betrieb des elektrischen Geräts erwärmt wird. Insbesondere nach einem Kaltstart zirkuliert das von dem Strompfad erwärmte Öl ledig lich im oberen Bereich des Kessels. Um auch das Öl aus dem unteren Bereich für die Kühlung zu gewinnen, ist an dem Kes sel ein äußeres Überbrückungsrohr vorgesehen, das mit einem Heizelement ausgerüstet ist. Darüber hinaus wird dort darauf hingewiesen, dass Hilfsvorrichtungen bekannt sind, die aus einer Pumpe bestehen, welche das Isolierfluid mittels außer halb des Kessels angebrachter Kühlrohre in Bewegung setzen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Gerät der ein gangs genannten Art bereitzustellen, mit dem ein Kaltstart kostengünstig beschleunigt und auch bei tiefen Temperaturen durchgeführt werden kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass eines der Wär meaustauschglieder mit einer Wärmedämmeinheit ausgerüstet ist, die den Wärmeübergang vom Isolierfluid in dem gedämmten Wärmeaustauschglied zur Außenatmosphäre im Vergleich zu einem Wärmeaustauschglied ohne Wärmedämmeinheit herabsetzt.
Erfindungsgemäß ist ein elektrisches Gerät bereitgestellt, das zum Erleichtern eines Kaltstarts eine Wärmedämmeinheit einsetzt. Die Wärmedämmeinheit ist an wenigstens einem Wärme austauschglied angeordnet und setzt dort den Wärmeübergang von dem Isolierfluid, welches in dem gedämmten Wärmeaus tauschglied angeordnet ist, zur Außenatmosphäre hin herab.
Die Wärmedämmeinheit setzt den Wärmeübergang bevorzugt um ei nen Faktor kleiner als 1/10 herab.
Im Rahmen der Erfindung kommt es daher innerhalb des gedämm ten Wärmeaustauschglieds zu keiner merklichen Wärmeabgabe des Isolierfluids und somit zu keinem erneuten Abkühlen der gera de erwärmten Isolierflüssigkeit. Erfindungsgemäß ermöglicht die Wärmedämmeinheit daher, dass Isolierfluid, das über das gedämmte Wärmeaustauschglied geführt wird, nicht abkühlt, sondern ausschließlich dazu dient, den Kaltstart des elektri schen Geräts zu beschleunigen. Es hat sich überraschenderwei se herausgestellt, dass allein eine Wärmedämmung ausreichend ist, um dem Kaltstart des elektrischen Geräts kostengünstig zu beschleunigen. Erfindungsgemäß ist daher ein effektives Mittel bereitgestellt, den Kaltstart zu beschleunigen oder bei besonders tiefen Temperaturen überhaupt erst zu ermögli chen .
Die erfindungsgemäße Maßnahme reduziert zwar die Kühlfläche und erhöht damit bei normalen Umgebungstemperaturen und Nor malbetrieb das Temperaturniveau, z.B. zwischen -5°C und
+30 °C. Bei niedrigen Temperaturen ist jedoch eine deutlich verbesserte Strömung des Isolierfluids durch das im wärmege dämmte Wärmeaustauschglied ermöglicht. Erfindungsgemäß ist bevorzugt nur ein Wärmeaustauschglied mit einer Wärmedämmeinheit ausgerüstet. Die Wärmedämmung bei le diglich einem Wärmeaustauschglied ist im Rahmen der Erfindung in der Regel ausreichend, um zu der gewünschten Kaltstartbe schleunigung zu gelangen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist jeder Radiator einen oberen Zulauf und einen unteren Rücklauf auf, die je weils mit dem Kessel und über die Wärmeaustauschglieder mit einander verbunden sind, wobei das mit der Wärmedämmeinheit ausgerüstete Wärmeaustauschglied als innerstes Wärmeaus tauschglied den geringsten Abstand zu dem Kessel aufweist. Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung das innerste Wärmeaus tauschglied, das also den geringsten Abstand zum Kessel auf weist, mit der Wärmedämmeinheit ausgerüstet. Beim Kaltstart erwärmt sich zunächst das unmittelbar am Aktivteil angeordne te Isolierfluid, wobei sich die Wärme langsam zum äußeren Kesselrand hin ausbreitet. Der Kessel ist über Zu- und Rück lauf mit dem Radiator verbunden, wobei das Wärmeaustausch glied mit dem geringsten Abstand zum Kessel selbstverständ lich am schnellsten erwärmt wird. Die Dämmung des innersten Wärmeaustauschglieds beschleunigt den Kaltstart daher beson ders gut.
Die Art und Weise wie die Dämmeinheit den Wärmeübergang zwi schen Isolierfluid und Atmosphäre am Wärmeaustauschglied her absetzt, ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig. Bevorzugt ist jedoch als Wärmedämmeinheit eine Wärmedämm schicht, die das jeweils zugeordnete Wärmeaustauschglied ab schnittsweise oder vollständig umschließt. Schließt die Wär medämmeinheit das Wärmeaustauschglied vollständig, ist das Wärmeaustauschglied vollständig von der Wärmedämmeinheit oder der Wärmedämmschicht umschlossen oder mit anderen Worten in diese eingebettet. Wärme kann daher nur über die außen lie gende Wärmedämmeinheit von dem Isolierfluid an die Außenatmo sphäre abgegeben werden. Umgibt die Wärmedämmeinheit das Wär meaustauschglied nur abschnittsweise, liegen bestimmte Ab schnitte oder Stellen des Wärmeaustauschglieds frei. An die- sen freiliegenden Stellen kann die Luft der Außenatmosphäre daher an der Außenkontur des zumeist metallischen Wärmeaus tauschglieds vorbeistreifen und auf diese Weise die Wärme ab transportieren. Die Wärmedämmschicht ist vorteilhafterweise flexibel ausgebildet und kann auf einfache Art und Weise um das jeweilige Wärmeaustauschglied gewickelt werden kann.
Zweckmäßigerweise besteht die Wärmedämmeinheit aus wenigstens einem Wärmedämmstoff. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die Wärmedämmeinheit aus mehre ren Wärmedämmstoffen besteht. Wesentlich ist die Herabsetzung des Wärmeübergangs vom gedämmten Wärmeaustauschglied zur Au ßenatmosphäre hin.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Wärmedämmeinheit einen Wärmedurchgangskoeffizienten von weni- W
ger als 1 - auf. Ern solcher Wärmedurchgangskoeff zrent m2K
hat sich als ausreichend erwiesen, um im Rahmen der Erfindung die notwendigen Vorteile, also einen beschleunigten Kalt start, bereitzustellen.
Noch zweckmäßiger ist es, wenn der Wärmedurchgangskoeffizient
W
zwrschen 0,5 und 0,01 - lregt.
m2K
Bevorzugt ist die Kühlanlage eine passive Kühlanlage. Mit an deren Worten sind gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwick lung Pumpen zum Umwälzen des Isolierfluids über die Kühlanla ge vermieden. Abweichend hiervon ist eine Pumpe zum Umwälzen des Isolierfluids über den oder jeden Radiator vorgesehen.
Zweckmäßigerweise weist die Kühlanlage mehrere Radiatoren auf, wobei jedoch nur ein Radiator ein mit einer Wärmedämm einheit ausgerüstetes Wärmeaustauschglied aufweist.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Ge genstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei- spielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeich nung, wobei gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszei chen versehen sind und wobei
Figur 1 einen handelsüblichen Radiator in einer Sei tenansicht,
Figur 2 ein Wärmeaustauschglied des Radiators gemäß
Figur 1 in einer Draufsicht und
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts in einer schematischen Seitenansicht zeigen.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines handelsüblichen Radiators 1 in einer schematischen Seitenansicht. Es ist er kennbar, dass der Radiator 1 einen oberen Zulauf 2 aufweist, der über Wärmeaustausch- oder Radiatorenglieder 3 hydraulisch mit einem Rücklauf 4 verbunden ist. Der Zulauf 2 und der Rücklauf 4 weisen jeweils eine nach links weisende Eingangs- bzw. Ausgangsöffnung auf, über die der Radiator 1 nach seiner Montage mit dem Innenraum eines in Figur 1 nicht dargestell ten Kessels kommuniziert. Das Isolierfluid des besagten Kes sels kann dann über den Zulauf 2 die Wärmeaustauschglieder 3 und den Rücklauf 4 über den Radiator 1 mit seinen Wärmeaus tauschgliedern 3 umgewälzt werden. Die Wärmeaustauschglieder 3 sind aus einem wärmeleitfähigen Material, wie einem Metall, gefertigt und stehen in Wärmekontakt mit der Außenatmosphäre. Wird das Isolierfluid über die Wärmeaustauschglieder geführt, wird somit Wärme von dem erhitzten Isolierfluid an die kälte re Außenatmosphäre abgegeben.
Figur 2 zeigt ein Wärmeaustauschglied 3 in einer Stirnan sicht. Es ist erkennbar, dass die Wärmeaustauschglieder 3 plattenförmig ausgebildet sind. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem in Figur 1 gezeigten Radiator 1 um einen so ge nannten Plattenradiator. Die plattenförmigen Wärmeaustausch glieder 3 begrenzen jeweils Strömungskanäle, durch die das über die Wärmeaustauschglieder 3 umgewälzte Isolierfluid ge führt wird. Schließlich gelangt das Isolierfluid in die sam melnde Rückleitung 4 und gelangt von dort als abgekühltes Isolierfluid wieder in den Innenraum des Kessels.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts 5, das hier als Transformator ausgeführt ist. Das erfindungsgemäße elektrische Gerät 5 kann jedoch auch als Drossel ausgeführt sein. Der Transformator 5 weist einen Kessel 6 auf, der mit einem Isolierfluid 7 befüllt ist. Darüber hinaus sind in dem Kessel 6 ein magnetisierbarer Kern 8 und Wicklungen 9 angeordnet, von denen in der Figur 3 je doch nur eine Wicklung schematisch angedeutet ist. Die Wick lungen 9 umfassen jedoch hier eine so genannte Oberspannungs wicklung und eine so genannte Unterspannungswicklung, die konzentrisch zu einem Schenkel 10 des Kerns 8 angeordnet sind. Die Funktionsweise eines solchen Transformators 5 ist dem Fachmann jedoch bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht genauer eingegangen wird. Die notwendigen Anschlusslei tungen zum Anschluss der Wicklungen an ein Hochspannungsnetz sind ebenfalls aus Gründen der Übersicht figürlich nicht dar gestellt.
Der Transformator 5 ist mit einer außen an dem Kessel 6 ange brachten Kühlanlage 11 bestückt, die hier lediglich einen Ra diator 1 gemäß Figur 1 umfasst. Es ist erkennbar, dass der Zulauf 2 und der Rücklauf 4 in den Innenraum des Kessels 6 münden. Da der Zulauf 2 und der Rücklauf 4 über Wärmeaus tauschglieder 3 miteinander verbunden sind, ist ein Umwälzen des Isolierfluids 7 über den Radiator 1 ermöglicht. Ein Wär meaustauschglied, das den geringsten Abstand zum Kessel 6 aufweist, das so genannte innerste Radiatorglied 12, ist mit einer Wärmedämmeinheit 13 ausgerüstet. Die Wärmedämmeinheit 13 besteht aus einer flächigen Wärmedämmschicht 13, die das Radiatorglied 12 vollumfänglich umschließt. Die Wärmedämm schicht 13 ist in Figur 3 in einer Schnittansicht gezeigt.
Zur Befestigung der Wärmedämmschicht an dem Radiatorglied 12 dient eine übliche Klebeverbindung. Nach einem längeren Stillstand des Transformators 5 ist das Isolierfluid 7 vollständig abgekühlt. Insbesondere bei nied rigen Außentemperaturen, beispielsweise im Bereich von
-10 °C bis -50 °C, weist das Isolierfluid 7 eine so hohe Visko sität auf, ist mit anderen Worten so zähflüssig, dass es auch nach einem längeren Startvorgang nicht mehr über den Radiator 1 umgewälzt wird. Aus diesem Grunde ist die Wärmedämmeinheit 13 vorgesehen, die dafür sorgt, dass nur geringfügig erwärm tes Isolierfluid nicht gleich wieder im innersten Wärmeaus tauschglied 12 abgekühlt wird. Somit kann im Rahmen der Er findung die Oberspannungswicklung der Wicklung 9 an das Hoch spannungsnetz angeschlossen werden. An die Unterspannungs wicklung wird hingegen ein hierfür zweckmäßiger Widerstand angelegt, so dass der Transformator 5 nicht unter Volllast betrieben wird. Hierbei kommt es zu einem allmählichen Erwär men des Isolierfluids 7 und somit der Außenwand des Kessels 6. Die Abkühlung im Wärmeaustauschglied 12 wird stark ge hemmt, so dass das umgewälzte Isolierfluid 7 schneller er wärmt wird. Die sich allmählich einstellende fortwährende Er wärmung des Isolierfluids 7 überträgt sich nach und nach auch auf die verbleibenden Wärmeaustauschglieder 3, bis schließ lich der gewünschte Betriebszustand erreicht ist.
Abschließend sei angemerkt, dass die Lastregelung beim Kalt start im Rahmen der Erfindung beliebig sein kann. Abweichend von den oben genannten Umsetzungen des Kaltstarts kann das erfindungsgemäße elektrische Gerät auch unter Volllast ge startet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Gerät (5) zum Anschluss an ein Hochspannungs netz mit
- einem Kessel (6), der mit einem Isolierfluid (7) befüllt ist und in dem ein magnetisierbarer Kern (8) und wenigs tens eine Wicklung (9) angeordnet sind, und
- einer Kühlanlage (11), die wenigstens einen Radiator (1) umfasst, der außerhalb des Kessels (6) angeordnet und mit diesem zum Umwälzen des Isolierfluids (7) über den Radiator (1) verbunden ist, wobei der Radiator (1) we nigstens zwei einander parallel geschaltete Wärmeaus tauschglieder (3) aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
eines der Wärmeaustauschglieder (3) mit einer Wärmedämmein heit (13) ausgerüstet ist, die den Wärmeübergang vom Isolier fluid im gedämmten Wärmeaustauschglied zur Außenatmosphäre im Vergleich zu einem Wärmeaustauschglied, das keine Wärmedämm einheit aufweist, herabsetzt.
2. Elektrisches Gerät (5) 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
nur ein Wärmeaustauschglied (12) mit einer Wärmedämmeinheit ausgerüstet ist.
3. Elektrisches Gerät (5) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
jeder Radiator (1) einen oberen Zulauf (2) und einen unteren Rücklauf (4) aufweist, die jeweils mit dem Kessel (6) über die Wärmeaustauschglieder (3) miteinander verbunden sind, wo bei das mit der Wärmedämmeinheit ausgerüstete Wärmeaustausch glied als innerstes Wärmeaustauschglied (12) den geringsten Abstand zum Kessel (6) aufweist.
4. Elektrisches Gerät (5) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wärmedämmungseinheit das jeweils zugeordnete Wärmeaus tauschglied abschnittsweise oder ständig umschließt.
5. Elektrisches Gerät (5) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Wärmedämmeinheit (13) aus wenigstens einem Wärmedämmstoff besteht .
6. Elektrisches Gerät (5) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Wärmedämmeinheit (13) einen Wärmedurchgangskoeffizienten
W
von weniger als 1 aufweist .
m2K
7. Elektrisches Gerät (5) nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
W
der Wärmedurchgangskoeffizient zwischen 0,5 und 0,01
m2K liegt .
8. Elektrisches Gerät (5) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Kühlanlage (11) eine passive Kühlanlage ist.
9. Elektrisches Gerät (5) nach einem der vorhergehenden An Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Kühlanlage (11) mehrere Radiatoren (1) aufweist, wobei jedoch nur ein Radiator (1) ein mit einer Wärmedämmeinheit (12) ausgerüstetes Wärmeaustauschglied (3) aufweist.
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