RU120508U1

RU120508U1 - OIL-FILLED TRANSFORMER WITH EXPLOSION PROTECTION

Info

Publication number: RU120508U1
Application number: RU2012108652/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Фортов; Эдуард Евгеньевич Сон; Магомед-Эмин Хасаевич Исакаев; Александр Васильевич Карпухин; Алексей Алексеевич Леонов; Нина Ойзеровна Спектор; Дамир Ильдусович Юсупов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс")
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2012-09-20

Abstract

1. Маслонаполненный трансформатор с защитой от взрыва, содержащий заполненный охладителем бак, в котором размещена активная часть трансформатора, отличающийся тем, что верхняя часть бака сообщена с его нижней частью через трубопровод с насосом, расположенный снаружи бака, а в качестве охладителя применена смесь масла и элегаза. ! 2. Трансформатор по п.2, отличающийся тем, что насос выполнен с возможностью перекачки указанной смеси из верхней части бака в нижнюю со скоростью, равной или превышающей скорость свободного всплытия растворенных в масле пузырьков элегаза. ! 3. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть бака выполнена сужающейся, а трубопровод снабжен раздаточным инжектором, размещенным в нижней части бака. ! 4. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что трубопровод снабжен системой охлаждающих теплообменников. 1. An oil-filled transformer with explosion protection, containing a tank filled with a cooler, in which the active part of the transformer is located, characterized in that the upper part of the tank is communicated with its lower part through a pipeline with a pump located outside the tank, and a mixture of oil and SF6 gas. ! 2. The transformer according to claim 2, characterized in that the pump is configured to pump said mixture from the upper part of the tank to the lower one at a rate equal to or exceeding the rate of free ascent of SF6 gas bubbles dissolved in oil. ! 3. A transformer according to claim 1, characterized in that the upper part of the tank is made tapering, and the pipeline is equipped with a dispensing injector located in the lower part of the tank. ! 4. Transformer according to claim 1, characterized in that the pipeline is equipped with a system of cooling heat exchangers.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных силовых трансформаторах.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in high voltage power transformers.

Уровень техникиState of the art

При коротком замыкании в активной части маслонаполненного трансформатора возникает электрическая дуга. Высокая температура дуги разлагает трансформаторное масло с образованием большое количество газов. В основном это ацетилен и водород, который при высокой температуре и контакте с воздухом самовоспламеняется, что приводит к пожарам и тяжелым авариям. Процесс развивается в течение нескольких миллисекунд, при этом давление в баке резко возрастает, превышая критические параметры. Устранение последствий таких аварий требует значительных капиталовложений для восстановления оборудования. Поэтому высоковольтные силовые маслонаполненные трансформаторы снабжают средствами защиты от взрыва.When a short circuit occurs in the active part of the oil-filled transformer, an electric arc arises. The high temperature of the arc decomposes the transformer oil to form a large amount of gas. This is mainly acetylene and hydrogen, which self-ignites at high temperature and contact with air, which leads to fires and serious accidents. The process develops within a few milliseconds, while the pressure in the tank rises sharply, exceeding critical parameters. Dealing with the consequences of such accidents requires a significant investment in equipment recovery. Therefore, high-voltage power oil-filled transformers are equipped with explosion protection.

Известен трансформатор, использующий элегаз в качестве охладителя активной части вместо трансформаторного масла. [Статья «Пожаробезопасные трансформаторы с элегазовой изоляцией» http://leg.co.ua/transformatory/praktika/pozharobezopasnye-transformatory-s-elegazovoy-izolyaciey.html].A known transformer using SF6 gas as a cooler of the active part instead of transformer oil. [Article "Fireproof Transformers with Gas Insulation" http://leg.co.ua/transformatory/praktika/pozharobezopasnye-transformatory-s-elegazovoy-izolyaciey.html].

Возникновение взрыва в элегазовых трансформаторах не приводит к их полному разрушению, а выброс в атмосферу элегаза, в отличие от масла, не приводит к возникновению пожара - в этом их основное преимущество по сравнению с масляными трансформаторами. Однако, масляные трансформаторы стоят дешевле, причем эта разница в цене с повышением напряжения становится существенной. Недостатком элегазовых трансформаторов также является меньшее значение тепловой постоянной времени по сравнению с маслонаполненными трансформаторами, следствием этого является меньшая допустимая длительность перегрузок элегазовых трансформаторов.The explosion in SF6 transformers does not lead to their complete destruction, and the release of SF6 into the atmosphere, unlike oil, does not cause a fire - this is their main advantage compared to oil transformers. However, oil transformers are cheaper, and this difference in price with increasing voltage becomes significant. The disadvantage of SF6 transformers is also a lower value of the thermal time constant in comparison with oil-filled transformers, which results in a shorter duration of overloading of SF6 transformers.

Известен, выбранный в качестве прототипа, маслонаполненный трансформатор, использующий для защиты от взрыва равномерно размещаемый на внутренней поверхности стенки трансформаторного бака демпферный слой в виде пакетов из маслостойкой пленки, заполненных упругим материалом типа поролона или пенополиуретана. [Мишуев А.В. и др. Демпферная система защиты трансформаторов и высоковольтного маслонаполненного электрооборудования от взрыва и пожара при коротком замыкании. журнал "Электро 2009 г. №2 стр.23-26; патент RU 2334332].Known, selected as a prototype, an oil-filled transformer that uses a damper layer in the form of packages of an oil-resistant film filled with an elastic material such as foam or polyurethane to protect it from explosion that is evenly placed on the inner surface of the wall of the transformer tank. [Mishuev A.V. et al. Damper protection system for transformers and high-voltage oil-filled electrical equipment from explosion and fire during short circuit. Journal of Electro 2009, No. 2, pp. 23-26; patent RU 2334332].

Наличие демпферного слоя позволяет снизить нагружение стенок бака взрывной волной, сделать его более плавным, предотвратить вибрацию стенок.The presence of the damper layer allows to reduce the loading of the walls of the tank by the blast wave, to make it smoother, to prevent vibration of the walls.

Недостаток прототипа - низкая надежность и малый срок службы средств защиты от взрыва. Это недостаток обусловлен тем, что применение поролона или пенополиуретана - достаточно мягких материалов, может привести к преждевременному сжатию демпферного слоя, а также тем, что при длительной эксплуатации возможны повреждения пакетов демпферного слоя из маслостойкой пленки.The disadvantage of the prototype is low reliability and short service life of explosion protection. This disadvantage is due to the fact that the use of foam rubber or polyurethane foam, which is sufficiently soft, can lead to premature compression of the damper layer, as well as the possibility of damage to the packages of the damper layer from the oil-resistant film during long-term operation.

Задача полезной модели - устранение указанного недостатка.The objective of the utility model is to eliminate this drawback.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технический результат полезной модели состоит в повышении надежности и срока службы защиты от взрыва.The technical result of the utility model is to increase the reliability and service life of explosion protection.

Предметом полезной модели является маслонаполненный трансформатор с защитой от взрыва, содержащий заполненный охладителем бак, в котором размещена активная часть трансформатора, отличающийся тем, что верхняя часть бака сообщена с его нижней частью через трубопровод с насосом, расположенный снаружи бака, а в качестве охладителя применена смесь масла и элегаза.The object of the utility model is an oil-filled transformer with explosion protection, containing a tank filled with a cooler, in which the active part of the transformer is located, characterized in that the upper part of the tank is communicated with its lower part through a pipeline with a pump located outside the tank, and a mixture is used as a cooler oil and gas.

Развития полезной модели предусматривают, что насос выполнен с возможностью перекачки указанной смеси из верхней части бака в нижнюю со скоростью, равной или превышающей скорость свободного всплытия растворенных в масле пузырьков элегаза, верхняя часть бака выполнена сужающейся, трубопровод снабжен раздаточным инжектором, размещенным в нижней части бака, а также системой олаждающих теплообменников.The development of the utility model provides that the pump is capable of pumping the specified mixture from the top of the tank to the bottom with a speed equal to or greater than the speed of free floating of the SF6 gas bubbles dissolved in the oil, the top of the tank is made narrower, the pipeline is equipped with a dispensing injector located in the bottom of the tank as well as a system of excellent heat exchangers.

Осуществление полезной модели с учетом ее развитии.The implementation of the utility model, taking into account its development.

На фиг.1 представлен предлагаемый трансформатор с защитой от взрыва.Figure 1 presents the proposed transformer with explosion protection.

На фиг.1 показаны заполненный охладителем бак 1, в котором размещена активная часть 2 трансформатора. Верхняя часть 3 бака 1 выполнена сужающейся кверху. Она сообщена с нижней частью 4 бака 1 через трубопровод, снабженный насосом 6. Трубопровод 5 расположен снаружи бака 1. В качестве охладителя активной части применена смесь масла и элегаза, предварительно введенного в трансформаторное масло, частично заполняющее бак 1.Figure 1 shows a tank 1 filled with a cooler, in which the active part 2 of the transformer is placed. The upper part 3 of the tank 1 is made tapering up. It is in communication with the lower part 4 of the tank 1 through a pipeline equipped with a pump 6. The pipe 5 is located outside the tank 1. As a cooler of the active part, a mixture of oil and SF6 gas is used, previously introduced into the transformer oil, partially filling the tank 1.

Насос 6 обеспечивает перекачку смеси масла и элегаза из верхней части 3 бака 1 в его нижнюю часть 4 со скоростью, равной или превышающей скорость свободного всплытия растворенных в масле пузырьков элегаза. Трубопровод 5 снабжен раздаточным инжектором 7, размещенным в нижней части 4 бака 1, а также может быть снабжен охлаждающим теплообменником, который на фиг.1 не показан.Pump 6 pumps the mixture of oil and gas from the upper part 3 of the tank 1 to its lower part 4 at a speed equal to or greater than the speed of free floating of the gas bubbles dissolved in the oil. The pipeline 5 is equipped with a dispensing injector 7 located in the lower part 4 of the tank 1, and can also be equipped with a cooling heat exchanger, which is not shown in figure 1.

Защита от взрыва в предлагаемом устройстве, обеспечивается следующим образом.Explosion protection in the proposed device is provided as follows.

Бак 1 частично заполняют трансформаторным маслом, затем в масло вводят элегаз, полностью заполняя внутреннее пространство бака 1 охлаждающей смесью масла и элегаза. Насос 6 непрерывно перекачивает по трубопроводу 5 охлаждающую смесь из верхней части 3 в нижнюю часть 4 бака 1, обеспечивая, тем самым равномерное распределение пузырьков элегаза в трансформаторном масле.The tank 1 is partially filled with transformer oil, then SF6 is introduced into the oil, completely filling the interior of the tank 1 with a cooling mixture of oil and SF6. Pump 6 continuously pumps the cooling mixture through line 5 from the upper part 3 to the lower part 4 of the tank 1, thereby ensuring a uniform distribution of SF6 bubbles in the transformer oil.

Мощность насоса 6 обеспечивает такую скорость движения охлаждающей смеси в трубопроводе 5, которая позволяет обеспечить равномерное распределение элегаза в виде пузырьков в объеме масла и избежать скапливания в верхней части 3 трубопровода 5 элегаза, приносимого растворенными в масле пузырьками, свободно всплывающими из нижней части 4 бака 1 в его верхнюю часть 3. Сужение верхней части 3 бака 1 дополнительно способствует этому. Для ускорения ввода охлаждающей смеси, перекачиваемой по трубопроводу 5, в нижнюю часть 4 бака 1 трубопровод 5 снабжен раздаточным инжектором 7. Инжектор 7 может быть выполнен, например, в виде короба, охватывающего нижнюю часть 4 бака 5 снаружи и сообщающегося с внутренней полостью бака 1 рядом отверстий малого (менее 1 см) диаметра.,The power of the pump 6 provides such a speed of movement of the cooling mixture in the pipeline 5, which allows for a uniform distribution of SF6 gas in the form of bubbles in the oil volume and to avoid accumulation of gas in the upper part 3 of the pipeline 5, brought by bubbles dissolved in the oil, freely floating from the lower part of the tank 1 in its upper part 3. The narrowing of the upper part 3 of the tank 1 further contributes to this. To accelerate the introduction of the cooling mixture, pumped through the pipeline 5, into the lower part 4 of the tank 1, the pipeline 5 is equipped with a dispensing injector 7. The injector 7 can be made, for example, in the form of a box covering the lower part 4 of the tank 5 from the outside and communicating with the internal cavity of the tank 1 near holes of small (less than 1 cm) diameter.,

Использование в качестве охлаждающей жидкости смеси масла и равномерно распределенных в его объеме пузырьков элегаза придает охладителю демпфирующую способность. Пузырьки элегаза, равномерно распределенные в объеме масла, сжимаясь под действием гидродинамической взрывной волны, поглощают часть энергии взрыва и увеличивают объем, предоставляемый для расширения масла. В результате этого снижается ударное воздействие взрыва на стенки бака и, тем самым, предотвращается его разрыв.The use of a mixture of oil and evenly distributed SF6 gas bubbles as a coolant gives the cooler damping ability. SF6 gas bubbles uniformly distributed in the oil volume, compressed under the action of a hydrodynamic blast wave, absorb part of the explosion energy and increase the volume provided for oil expansion. As a result, the impact of the explosion on the walls of the tank is reduced and, thereby, its rupture is prevented.

Высокая надежность предлагаемой защиты от взрыва обеспечивается за счет использования в качестве демпфера взрывной волны пузырьков элегаза, равномерно распределенных в объеме масла, которые в отличие от демпфирующих пакетов прототипа, не подвержены старению. Указанные свойства охлаждающей смеси обеспечиваются ее перекачиванием, для чего используются надежные и легко доступные для эксплуатационного обслуживания конструктивные элементы.The high reliability of the proposed explosion protection is ensured by the use of SF6 bubbles uniformly distributed in the volume of oil, which, unlike the damping packages of the prototype, are not subject to aging as a blast wave damper. The indicated properties of the cooling mixture are ensured by its pumping, for which purpose reliable and easily accessible structural elements are used.

При необходимости, охлаждающую смесь масла и элегаза при ее перекачке можно дополнительно охлаждать, пропуская трубопровод 5 через систему теплообменников.If necessary, the cooling mixture of oil and SF6 gas during its pumping can be further cooled by passing pipeline 5 through a heat exchanger system.

Claims

1. An oil-filled transformer with explosion protection, containing a tank filled with cooler, in which the active part of the transformer is located, characterized in that the upper part of the tank is communicated with its lower part through a pipe with a pump located outside the tank, and an oil mixture is used as a cooler and SF6 gas.

2. The transformer according to claim 2, characterized in that the pump is configured to pump said mixture from the top of the tank to the bottom with a speed equal to or greater than the speed of free floating of the SF6 gas bubbles dissolved in the oil.

3. The transformer according to claim 1, characterized in that the upper part of the tank is made narrowing, and the pipeline is equipped with a dispensing injector located in the lower part of the tank.

4. The transformer according to claim 1, characterized in that the pipeline is equipped with a system of cooling heat exchangers.