PL227632B1 - Instalacja chłodząca urządzeń energetycznych pracujących na wysokim potencjale - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest instalacja chłodząca urządzeń energetycznych pracujących na wysokim potencjale, znajdująca zastosowanie w przemyśle energetycznym.

Energetyczne urządzenia przemysłowe pracujące na wysokim potencjale tj. powyżej 1000 volt, zasilane są z sieci energetycznych w znany sposób. Urządzenia takie jak falowniki energoelektronic zne zawierają zarówno obwody wysokoprądowe wykorzystujące klucze energoelektroniczne jak i obwody kontrolno-sterujące. Zarówno elementy torów prądowych, jak i obwody kontrolno-sterujące są zazwyczaj umieszczone na potencjale wysokiego napięcia, w stosunku do uziemionych elementów.

Obwody wysokoprądowe zwłaszcza zawierające elementy półprzewodnikowe wymagają chłodzenia, a obwody kontrolno-sterujące wymagają odrębnego zasilania elektrycznego, zwykle niewielkiej mocy.

Często dla torów prądowych wymienionych układów, stosuje się chłodzenie wymuszone cieczą dielektryczną, takie jak olej lub woda dejonizowana. Czynnik chłodzący odbiera ciepło od elementów toru prądowego na wysokim potencjale, za pomocą wymiennika ciepła. Czynnik chłodzący za pomocą pompy obiegu chłodzącego dostarczany jest za pomocą rur wykonanych z materiału izolacyjnego do chłodnicy umieszczonej w dogodnym miejscu, zwykle na niskim potencjale tj. ziemi.

Obwody kontrolno-sterujące umieszczone na wysokim potencjale, wymagają zasilania elektrycznego, co powoduje konieczność stosowania złożonych technicznie układów separująco/zasilających ze źródła prądu umieszczonego na niskim potencjale.

Istotą instalacji chłodzącej urządzeń energetycznych pracujących na wysokim potencjale, zawierającej pompę połączoną z wymiennikiem ciepła poprzez rury lub kanały wypełnione medium chłodzącym, jest to, że wyposażona jest w co najmniej jedną turbinę, której wirnik umieszczony jest w medium chłodzącym, a uzwojenia wzbudzające turbiny połączone są z zasilaczem połączonym elektrycznie z obwodem lub obwodami kontrolno-sterującymi elementami obwodu wysokoprądowego urządzenia energetycznego pracującego na wysokim potencjale.

Korzystnie turbina umieszczona jest po stronie wysokiego potencjału urządzenia elektrycznego na wlocie i/lub wylocie medium chłodzącego do wymiennika ciepła.

Korzystnie obwód wysokoprądowy zawiera klucze energoelektroniczne sterowane przez obwód kontrolno-sterujący.

Korzystnie obwód lub obwody kontrolno-sterujące umieszczone są w obudowie o wysokim potencjale.

Korzystnie wymiennik ciepła umieszczony jest w obudowie o wysokim potencjale.

Korzystnie turbina umieszczona jest w pobliżu obudowy o wysokim potencjale.

Korzystnie zasilacz prądowy umieszczony jest w obudowie.

Alternatywnie medium przepływowe umieszczone jest w kanałach usytuowanych wewnątrz obudowy izolacyjnej.

Korzystnie obudowa izolacyjna stanowi przepust prądowy.

Korzystnie przepust prądowy stanowi przepust transformatora lub przekładnika.

Korzystnie za wylotem wymiennika ciepła pomiędzy pompą umieszczona jest zewnętrzna chłodnica.

Zaletą wynalazku jest możliwość zasilenia obwodów kontrolno-sterujących, znajdujących się na wysokim potencjale, przy zachowaniu wymaganej izolacji względem potencjału ziemi, przy jednoczesnym wykorzystaniu obwodu chłodzącego do przesyłania energii i zasilenia obwodów kontrolnosterujących przez co redukuje się inne skomplikowane układy separująco/zasilające. Zaletą wynalazku zawierającego kanały przepływowe jest umieszczenie układu do przesyłania energii wraz z układem chłodzącym w przepuście, co pozwala na ograniczenie rozmiarów instalacji chłodzącej.

Wynalazek jest przedstawiony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie instalację chłodzącą, a fig. 2 - szczególny przypadek instalacji wykorzystany w obudowie izolacyjnej w ujęciu schematycznym, a fig. 3 - szczególny przypadek instalacji wykorzystany w przepuście prądowym.

W pierwszym wykonaniu wynalazku urządzenie zawiera obwód wysokoprądowy 1 z kluczami energoelektronicznymi sterowanymi za pomocą obwodu kontrolno-sterującego 10 lub obwodów kontrolno-sterujących, które umieszczone są w obudowie urządzenia elektrycznego 2, na wysokim potencjale sieci energetycznej 3. Na rysunku dla uproszczenia zaznaczono tylko jeden obwód sterującokontrolny 10. Urządzenie zawiera wymiennik ciepła 4 służący do chłodzenia elementów obwodu w yPL 227 632 B1 sokoprądowego 1 medium chłodzącym 5. Wymiennik 4 połączony jest z pompą 6 obiegu chłodzącego za pomocą rury 7, wykonanej z materiału izolacyjnego, która zamontowana jest do obudowy 2. Pompa umieszczona jest na potencjale ziemi. Rura 7 wypełniona jest medium chłodzącym 5, które tłoczone jest do wymiennika ciepła pompą 6. Medium chłodzące stanowi nieprzewodzący płyn dielektryczny np. olej chłodzący lub woda dejonizowana. Obieg medium chłodzącego zaznaczony jest na rysunku strzałkami. W pobliżu połączenia rury 7 z wymiennikiem 4, w miejscu usytuowanym poza obudową 2, rura 7 zaopatrzona jest w turbinę 8, której wirnik umieszczony jest w obiegu medium 5 w rurze 7. Uzwojenia turbiny 8 wyprowadzone są na zewnątrz rury 7 i połączone są z zasilaczem prądowym 9, sprzężonym z obwodem kontrolno-sterującym 10. Wymiennik ciepła 4 połączony jest z pompą 6 poprzez rurę powrotną 11, wykonaną również z materiału izolacyjnego, połączoną z chłodnicą 12. W przykładowym wykonaniu wynalazku turbina 8 umieszczona jest na wlocie do wymiennika ciepła 4, jednakże turbina może być również umieszczona na wylocie wymiennika ciepła, co zaznaczono na fig. 1 linią przerywaną.

W drugim wykonaniu wynalazku (fig. 2) rury 7 i 11 są zastąpione kanałami przepływowymi 7a i 11 a odpowiednio, wykonanymi w izolacyjnej obudowie 13, izolującej urządzenie na wysokim p otencjale względem potencjału ziemi. W drugim wykonaniu wynalazku obu dowa izolacyjna stanowi przepust izolacyjny.

W trzecim wykonaniu wynalazku (fig. 3) rury 7 i 11 są zastąpione kanałami przepływowymi 7a i 11a odpowiednio, wykonanymi w izolacyjnej obudowie 13, izolującej urządzenie na wysokim potencjale względem potencjału ziemi. W szczególności obudowa izolacyjna stanowi przepust prądowy lub napięciowy, a zwłaszcza przepust prądowy transformatora lub przekładnika, który zawiera element na wysokim potencjale 14. Pompa 6 wraz z chłodnicą 12 może być umieszczona pod pokrywą transformatora, schematycznie zaznaczoną na rysunku pogrubioną linią lub ponad pokrywą transformatora.

We wszystkich wykonaniach wynalazku w rurach 7, 11 lub kanałach 7a, 11a może być umieszczona większa ilość turbin połączonych elektrycznie z zasilaczem lub wieloma zasilaczami, co nie jest uwidocznione na rysunku.

Działanie wynalazku polega na tłoczeniu medium chłodzącego 5 do wymiennika ciepła 4 i je dnoczesnym wykorzystaniu tego medium do uruchomienia wirnika turbiny 8. Wirnik poprzez swoje obroty i uzwojenia turbiny 8 wytwarza dodatkową porcję energii elektrycznej, która w postaci prądu elektrycznego przesyłana jest do zasilacza prądowego 9, a następnie bezpośrednio do obwodu kontrolnosterującego 10. Medium chłodzące 5 wyprowadzone jest z wymiennika ciepła 4 rurą 11 lub kanałem 11 a do pompy 6, znajdującej się na niskim potencjale i z powrotem pompowane jest pompą 6 do rury 7 lub kanałem 7a.

Claims (11)

1. Instalacja chłodząca urządzeń energetycznych pracujących na wysokim potencjale zawierająca pompę połączoną z wymiennikiem ciepła poprzez rury lub kanały wypełnione medium chłodzącym, znamienna tym, że wyposażona jest w co najmniej jedną turbinę (8), której wirnik umieszczony jest w medium chłodzącym (5), a uzwojenia wzbudzające turbiny (8) połączone są z zasilaczem (9) połączonym elektrycznie z obwodem lub obwodami kontrolnosterującymi (10) elementami obwodu wysokoprądowego (1) urządzenia energetycznego pracującego na wysokim potencjale.

2. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że turbina (8) umieszczona jest po stronie wysokiego potencjału urządzenia elektrycznego na wlocie i/lub wylocie medium chłodzącego (5) do wymiennika ciepła (4).

3. Instalacja według zastrz. 1 lub 2, znamienna tym, że obwód wysokoprądowy (1) zawiera klucze energoelektroniczne sterowane przez obwód kontrolno-sterujący (10).

4. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że obwód lub obwody kontrolno-sterujące (10) umieszczone są w obudowie (2) o wysokim potencjale.

5. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że wymiennik ciepła (4) umieszczony jest w obudowie (2) o wysokim potencjale.

6. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że turbina (8) umieszczona jest w pobliżu obudowy (2) o wysokim potencjale.

PL 227 632 Β1

7. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zasilacz prądowy (9) umieszczony jest w obudowie (2).

8. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że medium przepływowe (5) umieszczone jest w kanałach (7a) i (11a) usytuowanych wewnątrz obudowy izolacyjnej (13).

9. Instalacja według zastrz. 8, znamienna tym, że obudowa izolacyjna (13) stanowi przepust prądowy.

10. Instalacja według zastrz. 9, znamienna tym, że przepust prądowy stanowi przepust transformatora lub przekładnika.

11. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że za wylotem wymiennika ciepła (4) przed pompą (6) umieszczona jest zewnętrzna chłodnica (12).