FI108087B - Muuntaja - Google Patents

Description

108087

Muuntaja

Tekniikan ala Tämän keksinnön kohteena on muuntaja erityisesti veden alla tapahtuvaa käyttöä varten, joka muuntaja käsittää muuntajasydämen käämityksineen si-5 joitettuina eristysväliaineella täytettyyn ensimmäiseen säiliöön, jonka yläpintaan on sovitettu paineenkestävät läpiviennit muuntajan kytkentäkaapeleita varten, toisen eristysväliaineella täytetyn säiliön ja välineet paineen tasaamiseksi toisen säiliön eristysväliaineen ja muuntajan ympäristön välillä.

Pumpattaessa esimerkiksi öljyä tai kaasua merenpohjasta joudu-10 taan pumppauslaitteistoille asettamaan tiukat toimintavaatimukset. Esimerkiksi pumppujen sähkönsyöttö järjestetään yleensä siten, että sähkö tuotetaan lautalla tai pinnalla olevalla aluksella, josta se siirretään jopa kilometrien päässä sijaitseville pumpuille. Jännitehäviöiden pienentämiseksi siirtokaapelissa nostetaan jännite yleensä keskijännitealueille ja muunnetaan vasta lähellä kulu-15 tuspistettä pumppuja pyörittävien moottoreiden käyttöjännitteeksi, tyypillisesti 1 kV tasolle. Tällaisen muuntajan rakenteen tulee olla sellainen, että se kykenee toimimaan ja kestämään olosuhteet vähintään 500 m syvyydessä merenpinnan alapuolella.

On tunnettua käyttää muuntajana öljytäytteistä muuntajaa, jonka 20 säiliö tehdään erikoisteräksestä. Tällainen veden alla toimiva muuntaja varustetaan paineentasaimella, joka saattaa hivenen vuotaa diffuusion tai vikaantumisen takia. Tällöin muuntajan eristysaineista nestettä, tyypillisestä öljyä, .. vuotaa mereen aiheuttaen jo sinänsä ympäristöhaittoja, mutta samalla muun- tajasäiliöön päässyt vesi heikentää muuntajan sähköistä eristystä ja aiheuttaa 25 pitemmän päälle muuntajan vaurioitumisen, jolloin sähkönsyöttö katkeaa ja valokaaren aiheuttama äkillinen paineenkohoaminen voi syöstä muuntajan öljyn kokonaisuudessaan mereen.

GB-patenttijulkaisusta 1604978 tunnetaan ratkaisu, jossa muunta-jasäiliön alapuolella on toinen öljysäiliö, josta on yhteys paineen tasaimeen. 30 Säiliöiden välillä on palje, joka sallii muuntajaöljyn lämpölaajenemisen ensimmäisessä säiliössä. Tämän ratkaisun etuna on se, että muuntajasäiliön molemmin puolin vallitsee sama paine, jolloin se voidaan tehdä kevytrakenteiseksi. Lisäksi kaivorakenne estää veden vuotamisen ensimmäiseen säiliöön, jossa se voisi vaurioittaa muuntajaeristystä. Sähköinen liitäntä viedään kyseises-35 sä ratkaisussa suoraan sisempään säiliöön, johon muuntajasydän käämityksineen on ripustettu.

2 108087 JP-patenttijulkaisusta 57018306 tunnetaan muuntajasäiliön seinämän kaksoisrakenne. Siinä käytetään myös paljetta tasaamaan paine sisemmän muuntajasäiliön ja seinämien välin kesken, mutta myös estämään öljyn joutuminen tekemisiin veden kanssa.

5 Erityisenä puutteena molemmissa edellä mainituissa ratkaisuissa on, että sähköiset läpiviennit joudutaan viemään suoraan sisempään säiliöön, jolloin niiden vuodot muodostuvat helposti kriittisiksi.

Keksinnön yhteenveto

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esiin muuntaja, joka 10 soveltuu tunnettuja muuntajia paremmin sijoitettavaksi meren pohjalle. Tavoitteena on myös aikaansaada muuntajakonstruktio, jossa mahdollisimman pitkälle kyetään käyttämään tavanomaisia vakiorakenteisia jakelumuuntajia ja pääsemään siten edullisiin valmistuskustannuksiin.

Edellä mainitut tavoitteet saavutetaan keksinnön mukaisen muun-15 tajan avulla, jolle on tunnusomaista, että siinä toinen säiliö on sovitettu täysin ympäröimään ensimmäistä säiliötä ja että toinen säiliö on varustettu paineenkestävillä kaapeliläpivienneillä ja niihin liittyvillä liittimillä muuntajan ulkoisia sähköisiä kytkentöjä varten. Keksinnön mukaisessa muuntajassa muuntajan sydän ja käämit sijaitsevat siten sisemmässä säiliössä, joka voi käytännössä 20 olla täysin vakiorakenteinen muuntaja, jota kuitenkin täysin ympäröi ulkopuolelta ulompi ja myös eristysväliaineella täytetty säiliö. Edullisesti ensimmäiseen säiliöön sovitetut paineenkestävät läpiviennit käsittävät läpivientieristimet ja muuntajan kytkentäkaapelit on kytketty näihin läpivientieristimiin paineen- ja ··’ vedenkestävillä kaapelipäätteillä. Tätä menettelyä sovellettaessa muuntajasta 25 saadaan erittäin luotettava.

Keksinnön mukaisesti ensimmäisen säiliön seinämä käsittää aallo-tettuja osuuksia ensimmäistä säiliötä täyttävän eristysväliaineen lämpölaajenemisesta ja paineenvaihteluista aiheutuvien tilavuusmuutosten sallimiseksi. Edelleen on edullista, että välineet paineen tasaamiseksi toisen säiliön eristys-30 väliaineen ja muuntajan ympäristön välillä käsittävät toisen säiliön päälle sovitetun paineentasaussäiliön ja siihen liittyvän paineentasausputken, joka on viety toisen säiliön läpi sen yläpinnalla olevan painetiiviin läpiviennin kautta ja sovitettu ulottumaan toisen säiliön alaosaan ennen avautumistaan toiseen säiliöön.

35 Keksinnön mukaisen muuntajan etuina voidaan todeta, että itse muuntaja voi olla standardirakenteinen, jolloin ensimmäisen säiliön eli kyseisen standardirakenteisen muuntajan seinärakenne on aallotettu sallien öljyn 3 108087 lämpölaajenemisen, jolloin tähän ei tarvita erillistä paljetta. Edelleen keksinnön mukaisessa muuntajassa paineentasaimen vuoto ei aiheuta koko ulkosäiliön täyttymistä vedellä, koska putkenpää viedään lähelle ulkosäiliön pohjaa. Tällöin paineentasaimen vähäinen vuoto johtaa siihen, että vesi joutuu suoraan 5 ulkosäiliön alaosaan eikä siten vaikuta kaapelipäätteisiin. Tällainen vuotovesi voi aiheuttaa riskin läpivientieristimille vasta sitten, kun ulompi säiliö on lähes täynnä vettä. Tämänkin jälkeen vasta vaurio ensimmäisessä eli sisemmässä säiliössä tai vuoto vesitiiviissä kaapelipäätteessä johtaa veden pääsyyn ensimmäisen säiliön sisään ja siten vaurioittamaan muuntajan eristystä ja aihe-10 uttamaan läpilyönnin.

Kuvioluettelo

Seuraavassa keksinnön mukaista muuntajaa kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa on esitetty keksinnön mukaisen muuntajan esimerkinomaisen suoritusmuodon periaatteellinen rakenne 15 kaaviokuvana.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Kuviossa on esitetty keksinnön mukaisen muuntajan esimerkinomainen suoritusmuoto kaaviokuvana. Tämä muuntaja käsittää ensinnäkin standardirakenteisen muuntajan, jossa on muuntajasydän 1 käämityksineen, 20 joka on sovitettu eristysväliaineella 3 täytettyyn säiliöön 2. Kyseinen eristysvä-liaine 3 on tyypillisesti eristysöljy ja, kuten edellä jo mainittiin, säiliö 2 on käytännössä vakiorakenteisen muuntajan ulkovaippa, joka käsittää aallotettuja osuuksia, joiden ansiosta säiliö kykenee laajenemaan ja supistumaan ja täten kompensoimaan muutokset eristysväliaineen 3 tilaavuudessa, jotka voivat ai-25 heutua lämpölaajenemisesta tai ulkoisen paineen vaihteluista. Muuntajan rakenteessa tulee erityisesti ottaa huomioon, että sen sisälle ei jää mitään ilma-taskuja, koska suuressa paineessa, jollainen vallitsee esimerkiksi merenpohjassa vaikkapa syvyydessä 500 m, ilma puristuu kokoon, jolloin säiliöön 2 koh-distuisi suuria mekaanisia rasituksia. Säilön 2 aallotuksen tulee sallia ja kes-30 tää lämpölaajeneminen sekä paineenvaihtelun aiheuttama öljyn kokoonpai-numinen riippuen sen sisältämästä kaasupitoisuudesta. Kokonpanovaiheessa sisäsäiliö 2 kuivataan ja täytetään tyhjiössä eristysväliaineella 3 sekä suljetaan hermeettisesti. Tällöin öljyn kokoonpuristuminen jää minimaaliseksi.

Muuntajan sisäsäiliön 2 sähköiset läpiviennit tehdään joko läpivien-35 tiholkeilla tai käyttäen standardeja läpivientieristimiä, joita on kuviossa merkitty viitenumeroilla 9 ja 10. Näihin läpivientieristimiin 9 ja 10 muuntajan kytkentä- 4 108087 kaapelit 12 liitetään erityisillä paineen-ja vedenkestävillä kaapelipäätteillä 11. Kuviossa kytkentäkaapeleita ja kaapelipäätteitä on esitetty selvyyden vuoksi ainoastaan yksi kappale, mutta luonnollisesti kuhunkin läpivientieristimeen 9 ja 10 on liitetty vastaava kytkentäkaapeli ja kaapelipääte.

5 Keksinnön mukaisessa muuntajassa edellä kuvatun kaltainen käy tännössä standardirakenteinen muuntaja on sijoitettu ulomman säiliön 4 sisään. Tämä ulkosäiliö rakennetaan haponkestävästä erikoislujasta teräksestä. Tässä säiliössä on liittimillä varustetut kaapeliläpiviennit 13, joihin muuntajan kytkentäkaapelit 12 liitetään. Edelleen säiliöön 4 on liitetty putkilaippa 7, johon 10 on liitetty paineentasain 8. Paineentasausputki 6 ulottuu putkilaipasta 7 säiliön 4 alaosaan siten, että se avautuu lähelle säilön 4 pohjaa. Tällöin paineenta-saimen 8 kautta paineentasausputkeen 6 mahdollisen vuodon yhteydessä joutuva vesi painuu öljyä raskaampana suoraan ulomman säiliön 4 pohjaan heikentämättä millään tavoin muuntajan sähköisten läpivientien eristystä. 15 Myöhemmässä käytössäkään paineenvaihtelut eivät voi aiheuttaa sellaista virtaamaa ulommassa säiliössä 4, että tämän säiliön pohjalle mahdollisesti vuotanut vesi kykenisi siirtymään läpivientieristimien 9 ja 10 ohi.

Koska itse muuntajan aktiiviosa eli muuntajasydän 1 ja käämit ovat erillisessä säiliössä 2, tulisi myös tässä säiliössä 2 tapahtua vuotoa, ennenkuin 20 muuntajan eristyslujuus heikkenisi. Edelleen läpivientieristimet 9 ja 10 on sijoitettu muuntajan sisäsäiliön 2 yläkanteen, ja koska kaapelipäätteet 11 edullisimmin ovat vedenpitävää rakennetta, ei edes ulkosäiliön 4 täyttyminen vedellä vielä yksin riitä aiheuttamaan muuntajan vaurioitumista ja toimintahäiriötä. Koska sisempi säiliö 2 on kauttaaltaan eristysväliaineen, kuten öljyn, ympä- *: 25 röimä, ei säiliön 2 tarvitse olla edes haponkestävää materiaalia.

Muuntajan ulomman säilön 4 seinämät on syytä toteuttaa suhteellisen jäykkinä, esimerkiksi varustaa rivoituksella, jotta säiliö 4 kestää säiliön täyttämisen tyhjiössä. Myös tämä kyseinen ulkosäiliö 4 täytetään eristysväliai-neella, kuten öljyllä 5, siten, että sinne ei jää ilmaa, jolloin upotettaessa 30 muuntaja syvälle veteen vedenpaine ei pääse aiheuttamaan ilman kokoonpu- « ' ristumista, mikä rasittaisi mekaanisesti kyseistä säiliötä 4.

Yllä keksinnön mukaista muuntajaa on kuvattu vain yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon avulla ja on ymmärrettävää, että siihen voidaan tehdä lukuisiakin muutoksia poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaati-35 musten määrittelemästä suojapiiristä.

Claims (4)

108087 5

1. Muuntaja erityisesti veden alla tapahtuvaa käyttöä varten, joka muuntaja käsittää muuntajasydämen (1) käämityksineen sijoitettuina eristys-väliaineella (3) täytettyyn ensimmäiseen säiliöön (2), jonka yläpintaan on so- 5 vitettu paineenkestävät läpiviennit (9, 10) muuntajan kytkentäkaapeleita (12) varten, toisen eristysväliaineella (5) täytetyn säiliön (4) ja välineet (8) paineen tasaamiseksi toisen säiliön (4) eristysväliaineen (5) ja muuntajan ympäristön välillä, tunnettu siitä, että toinen säiliö (4) on sovitettu täysin ympäröimään ensimmäistä säiliötä (2) ja että toinen säiliö (4) on varustettu paineen- 10 kestävillä kaapeliläpivienneillä (13) ja niihin liittyvillä liittimillä muuntajan ulkoisia sähköisiä kytkentöjä varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen muuntaja, tunnettu siitä, että ensimmäisen säiliön (2) seinämä käsittää aallotettuja osuuksia ensimmäistä säiliötä täyttävän eristysväliaineen (3) lämpölaajenemisesta ja pai- 15 neenvaihteluista aiheutuvien tilavuusmuutosten sallimiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen muuntaja, tunnettu siitä, että välineet paineen tasaamiseksi toisen säiliön eristysväliaineen (5) ja muuntajan ympäristön välillä käsittävät toisen säiliön päälle sovitetun pai-neentasaussäiliön (8) ja siihen liittyvän paineentasausputken (6), joka on viety 20 toisen säiliön (4) läpi sen yläpinnalla olevan painetiiviin läpiviennin (7) kautta ja sovitettu ulottumaan toisen säiliön (4) alaosaan ennen avautumistaan toiseen säiliöön (4).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen muuntaja, tun- ··· nettu siitä, että ensimmäiseen säiliöön (2) sovitetut paineenkestävät läpi- 25 viennit käsittävät läpivientieristimet (9, 10) ja että muuntajan kytkentäkaapelit (12) on kytketty näihin läpivientieristimiin (9,10) paineen- ja vedenkestävillä kaapelipäätteillä (11). 6 108087