RU168099U1 - Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system - Google Patents

Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system Download PDF

Info

Publication number
RU168099U1
RU168099U1 RU2016123944U RU2016123944U RU168099U1 RU 168099 U1 RU168099 U1 RU 168099U1 RU 2016123944 U RU2016123944 U RU 2016123944U RU 2016123944 U RU2016123944 U RU 2016123944U RU 168099 U1 RU168099 U1 RU 168099U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
transformer
air
primary
magnetic circuit
Prior art date
Application number
RU2016123944U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Александрович Ревель-Муроз
Андрей Федорович Копысов
Юрий Викторович Лисин
Максим Николаевич Казанцев
Алексей Сергеевич Зайцев
Григорий Анатольевич Чернов
Виктор Александрович Бронников
Борис Борисович Лесин
Валерий Петрович Светоносов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть")
Общество с ограниченной ответственностью "Транснефть - Восток" (ООО "Транснефть - Восток")
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт транспорта нефти и нефтепродуктов Транснефть" (ООО "НИИ Транснефть")
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 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть"), Общество с ограниченной ответственностью "Транснефть - Восток" (ООО "Транснефть - Восток"), Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт транспорта нефти и нефтепродуктов Транснефть" (ООО "НИИ Транснефть") filed Critical Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть")
Priority to RU2016123944U priority Critical patent/RU168099U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU168099U1 publication Critical patent/RU168099U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/20—Cooling by special gases or non-ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, трансформаторостроению и может быть использована для обеспечения работоспособности многоуровневых преобразователей частоты частотно-регулируемых приводов магистральных насосных агрегатов нефтепроводов.The utility model relates to electrical engineering, transformer construction and can be used to ensure the operability of multi-level frequency converters of frequency-controlled drives of main pumping units of oil pipelines.

Указанный технический результат достигается за счет того, что трансформатор преобразовательный трехфазный многообмоточный с замкнутой системой воздушного охлаждения, содержащий трехстержневой магнитопровод, трехфазную первичную обмотку и многофазную вторичную обмотку, причем магнитопровод выполнен наборным из пластин из анизотропной электротехнической стали с шихтовкой типа «Step-lap»; первичная обмотка выполнена внутренней и охватывает стержни магнитопровода; вторичная обмотка выполнена внешней, охватывает снаружи первичную обмотку и располагается от нее на расстоянии, обеспечивающем заданную электрическую прочность воздушного промежутка; дополнительно снабжен обмоткой предварительного заряда силовых ячеек преобразователя частоты, расположенной внизу стержня магнитопровода под первичной и вторичной обмотками; первичная, вторичная обмотки и обмотка предварительного заряда силовых ячеек преобразователя частоты выполнены из медного транспонированного провода с арамидной изоляцией, при этом элементарные проводники транспонированного провода покрыты эмалевой изоляцией и слоем эпоксидного клеящего лака; в магнитопроводе, первичной и вторичной обмотках выполнены каналы охлаждения, при этом под обмотками трансформатора размещены по меньшей мере две полые ярмовые балки, предназначенные для подачи охлаждающего воздуха в вышеупомянутые каналы; трансформатор помещен в кожух для обеспечения замкнутой системы воздушного охлаждения, которая включает в себя центробежный вентилятор, соединенный посредством трубопроводов с полыми ярмовыми балками, выполненными с возможностью направленной подачи охлаждающего воздуха в каналы первичной и вторичной обмоток и снабженными воздуховодами, предназначенными для подачи охлаждающего воздуха в каналы магнитопровода, при этом в верхней части кожуха выполнены выходные отверстия для отвода нагретого воздуха от охлаждаемых частей трансформатора, над которыми размещены концентраторы воздушного потока, воздухоохладитель, соединенный с кожухом посредством трубопровода с возможностью приема нагретого воздуха и с центробежным вентиляторов посредством трубопровода с возможностью подачи охлажденного воздуха.The specified technical result is achieved due to the fact that the transformer is a three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system containing a three-core magnetic circuit, a three-phase primary winding and a multiphase secondary winding, moreover, the magnetic circuit is made of plates made of anisotropic electrical steel with a Step-lap type charge; the primary winding is made internal and covers the rods of the magnetic circuit; the secondary winding is made external, covers the outside of the primary winding and is located from it at a distance that provides a given electrical strength of the air gap; additionally equipped with a preliminary charge winding of the power cells of the frequency converter located at the bottom of the core of the magnetic circuit under the primary and secondary windings; the primary, secondary windings and the preliminary charge winding of the power cells of the frequency converter are made of transposed copper wire with aramid insulation, while the elementary conductors of the transposed wire are coated with enamel insulation and a layer of epoxy adhesive varnish; cooling channels are made in the magnetic circuit, primary and secondary windings, while at least two hollow yoke beams are arranged under the transformer windings for supplying cooling air to the aforementioned channels; the transformer is housed in a casing to provide a closed air cooling system, which includes a centrifugal fan connected via pipelines with hollow yoke beams made with the possibility of directional supply of cooling air to the channels of the primary and secondary windings and equipped with air ducts designed to supply cooling air to the channels magnetic circuit, while in the upper part of the casing there are outlet openings for the removal of heated air from the cooled parts of the transform torus, above which are placed the air flow concentrators, an air cooler connected to the casing by means of a pipeline with the possibility of receiving heated air and with centrifugal fans by means of a pipeline with the ability to supply cooled air.

Технический результат - повышение надежности трехфазного преобразовательного многообмоточного трансформатора, обеспечивающего работоспособность многоуровневого преобразователя частоты типа Perfect Harmony WCIII фирмы «Siemens» для частотно-регулируемых электроприводов магистральных насосных агрегатов нефтепроводов. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Figure 00000001
EFFECT: increased reliability of a three-phase converter multi-winding transformer, which ensures the operability of a multi-level frequency converter of the type Perfect Harmony WCIII from Siemens for frequency-controlled electric drives of main pumping units of oil pipelines. 8 s.p. f-ly, 3 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к трансформаторостроению, и может быть использована в составе многоуровневых преобразователей частоты частотно-регулируемых приводов магистральных насосных агрегатов нефтепроводов.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to transformer construction, and can be used as part of multilevel frequency converters of frequency-controlled drives of main pumping units of oil pipelines.

Из уровня техники известен электромагнитный трансформатор, который имеет первичную и вторичную обмотки, размещенные соответственно на внешнем и внутреннем сердечниках для создания вращающегося электромагнитного поля. При подаче на первичную обмотку трехфазного напряжения образуется вращающееся магнитное поле, которое создает во вторичных обмотках несколько трехфазных напряжений. Первичная и вторичная обмотки соединяются в звезду или в треугольник. Вращающееся магнитное поле является симметричным по отношению к любой из вторичных обмоток. В этом главное преимущество трансформаторов на основе магнитопроводов, аналогичных конструкции статора трехфазных электродвигателей. Подобный входной трансформатор защищен патентом США US 7948340 «Трехфазный многообмоточный трансформатор», опубл. 05.03.2009, МПК H01F 27/24; H01F 30/14; H01F 2041/0662 (патент США на изобретение №5317299, патентообладатель - фирма «Sundstrand» (US), опубл. 31.05.1994, МПК H01F 30/12; H01F 33/00; H02J 3/00).The prior art electromagnetic transformer, which has a primary and secondary windings, respectively placed on the outer and inner cores to create a rotating electromagnetic field. When a three-phase voltage is applied to the primary winding, a rotating magnetic field is generated, which creates several three-phase voltages in the secondary windings. The primary and secondary windings are connected in a star or in a triangle. A rotating magnetic field is symmetrical with respect to any of the secondary windings. This is the main advantage of transformers based on magnetic cores, similar to the stator design of three-phase electric motors. Such an input transformer is protected by US patent US 7948340 "Three-phase multi-winding transformer", publ. 03/05/2009, IPC H01F 27/24; H01F 30/14; H01F 2041/0662 (US patent for the invention No. 5317299, patent holder - the company "Sundstrand" (US), publ. 05/31/1994, IPC H01F 30/12; H01F 33/00; H02J 3/00).

Недостатком трансформаторов с тороидальными магнитопроводами является сложность их изготовления на большие мощности (17 MBА и выше) с обеспечением заданных показателей надежности при работе в составе преобразователей частоты частотно-регулируемых приводов магистральных насосных агрегатов нефтепроводов.The disadvantage of transformers with toroidal magnetic cores is the difficulty of their manufacture at high power (17 MBA and higher) with the provision of specified reliability indicators when working as part of frequency converters of frequency-controlled drives of main pumping units of oil pipelines.

Также известен многофазный трансформатор, в котором в качестве составной части в многоуровневом частотном преобразователе предлагается использование многофазного трансформатора. Данный трансформатор состоит из сердечника, первичной и вторичной обмоток. Магнитопровод набран из шихтованных пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга и соединенных между собой ярмом. Секции трехфазной первичной обмотки выполнены в виде одинаковых катушек, пропитанных изоляционным лаком в вакууме, витки которых образованы расщепленным медным проводником, представляющим собой несколько пластин, разделенных между собой диэлектриком, ширина пластин соответствует ширине окна магнитопровода, концы и начала изолированных пластин соединены между собой в выводы, при этом концы пластин соединены в звезду, а их начала образуют выводы первичной обмотки. Каждая из первичных обмоток представляет собой высоковольтный фильтр на входе многофазного трансформатора, вторичные обмотки каждой из фаз имеют одинаковое количество витков, выполненных из медного расщепленного проводника, круглого или прямоугольного сечения. Каждая из обмоток охватывает стержень 3-стержневого магнитопровода и расположена на промежуточных диэлектрических держателях одна над другой по длине стержня для отдельно взятой фазы, начала вторичных обмоток являются выводами, концы обмоток объединены в звезду с нулевым выводом (патент РФ №113416, опубл. 10.02.2012, МПК H01F 30/12, H01F 27/245, H01F 27/28).A multiphase transformer is also known in which the use of a multiphase transformer is proposed as part of a multilevel frequency converter. This transformer consists of a core, primary and secondary windings. The magnetic core is composed of laminated plates of electrical steel, isolated from each other and interconnected by a yoke. The sections of the three-phase primary winding are made in the form of identical coils impregnated with insulating varnish in vacuum, the turns of which are formed by a split copper conductor, which consists of several plates separated by a dielectric, the width of the plates corresponds to the width of the magnetic core window, the ends and the beginning of the insulated plates are connected to each other in conclusions , while the ends of the plates are connected in a star, and their beginnings form the conclusions of the primary winding. Each of the primary windings is a high-voltage filter at the input of a multiphase transformer, the secondary windings of each phase have the same number of turns made of a split copper conductor, round or rectangular cross-section. Each of the windings covers the rod of the 3-core magnetic circuit and is located on intermediate dielectric holders one above the other along the length of the rod for a single phase, the beginnings of the secondary windings are leads, the ends of the windings are combined into a star with a zero lead (RF patent No. 113416, publ. 10.02. 2012, IPC H01F 30/12, H01F 27/245, H01F 27/28).

Описанную конструкцию можно считать типовой, однако она имеет ряд ограничений при выполнении трансформаторов на большие мощности и трансформаторов для преобразователей частоты с высокой степенью пульсности схемы выпрямления.The described design can be considered typical, but it has several limitations when performing transformers for high power and transformers for frequency converters with a high degree of pulsation of the rectification circuit.

К основным ограничениям относятся:Key limitations include:

высокие значения потерь в обмотках и магнитопроводе трансформатора; высокие значения добавочных потерь;high losses in the windings and magnetic core of the transformer; high values of additional losses;

существенные значения токов короткого замыкания во вторичных обмотках трансформатора;significant values of short circuit currents in the secondary windings of the transformer;

существенные броски тока намагничивания (сравнимы по величине с токами короткого замыкания) в момент постановки трансформатора под напряжение; сложности в организации эффективного отвода тепла от нагретых элементов трансформатора большой протяженности;significant inrush currents of magnetization (comparable in magnitude to short-circuit currents) at the moment the transformer is energized; difficulties in organizing effective heat removal from heated elements of a long transformer;

трудности при размещении многочисленных отводов вторичных обмоток в главном изоляционном канале с учетом требований к электрической прочности обмоток трансформатора и требований к показателям надежности трансформатора.difficulties in placing numerous secondary windings in the main insulation channel, taking into account the requirements for the electrical strength of the transformer windings and the requirements for the reliability indicators of the transformer.

Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке трехфазного преобразовательного многообмоточного трансформатора мощностью 17 МВА на класс напряжения 10 кВ с замкнутой системой воздушного охлаждения, обеспечивающего функционирование преобразователя частоты с высокой пульсностью схемы выпрямления.The technical problem that the utility model addresses is the development of a 17-MVA three-phase converter multi-winding transformer for a 10 kV voltage class with a closed air cooling system that ensures the operation of a frequency converter with a high pulse frequency rectification circuit.

Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении надежности трехфазного преобразовательного многообмоточного трансформатора, обеспечивающего работоспособность многоуровневого преобразователя частоты типа Perfect Harmony WCIII фирмы «Siemens» для частотно-регулируемых электроприводов магистральных насосных агрегатов нефтепроводов.The technical result achieved by the implementation of the utility model is to increase the reliability of a three-phase converter multi-winding transformer, which ensures the operability of a multi-level frequency converter of the type Perfect Harmony WCIII from Siemens for frequency-controlled electric drives of main pumping units of oil pipelines.

Указанный технический результат достигается за счет того, что трансформатор преобразовательный трехфазный многообмоточный с замкнутой системой воздушного охлаждения содержит трехстержневой магнитопровод, трехфазную первичную обмотку и многофазную вторичную обмотку, причем магнитопровод выполнен наборным из пластин из анизотропной электротехнической стали с шихтовкой типа «Step-lap»; первичная обмотка выполнена внутренней и охватывает стержни магнитопровода; вторичная обмотка выполнена внешней, охватывает снаружи первичную обмотку и располагается от нее на расстоянии, обеспечивающем заданную электрическую прочность воздушного промежутка; дополнительно снабжен обмоткой предварительного заряда силовых ячеек преобразователя частоты, расположенной внизу стержня магнитопровода под первичной и вторичной обмотками; первичная, вторичная обмотки и обмотка предварительного заряда силовых ячеек преобразователя частоты выполнены из медного транспонированного провода с арамидной изоляцией, при этом элементарные проводники транспонированного провода покрыты эмалевой изоляцией и слоем эпоксидного клеящего лака; в магнитопроводе, первичной и вторичной обмотках выполнены каналы охлаждения, при этом под обмотками трансформатора размещены по меньшей мере две полые ярмовые балки, предназначенные для подачи охлаждающего воздуха в вышеупомянутые каналы охлаждения; трансформатор помещен в кожух для обеспечения замкнутой системы воздушного охлаждения, которая включает в себя центробежный вентилятор, соединенный посредством трубопроводов с полыми ярмовыми балками, выполненными с возможностью направленной подачей охлаждающего воздуха в каналы охлаждения первичной и вторичной обмоток и снабженными воздуховодами, предназначенными для подачи охлаждающего воздуха в каналы охлаждения магнитопровода, при этом в верхней части кожуха выполнены выходные отверстия, над которыми размещены концентраторы воздушного потока для отвода нагретого воздуха от охлаждаемых частей трансформатора, воздухоохладитель, соединенный с кожухом посредством трубопровода с возможностью приема нагретого воздуха и с центробежным вентилятором посредством трубопровода с возможностью подачи охлажденного воздуха.The specified technical result is achieved due to the fact that the three-phase multi-winding converter transformer with a closed air cooling system contains a three-core magnetic circuit, a three-phase primary winding and a multiphase secondary winding, the magnetic circuit being made of plates made of anisotropic electrical steel with a Step-lap type charge; the primary winding is made internal and covers the rods of the magnetic circuit; the secondary winding is made external, covers the outside of the primary winding and is located from it at a distance that provides a given electrical strength of the air gap; additionally equipped with a preliminary charge winding of the power cells of the frequency converter located at the bottom of the core of the magnetic circuit under the primary and secondary windings; the primary, secondary windings and the preliminary charge winding of the power cells of the frequency converter are made of transposed copper wire with aramid insulation, while the elementary conductors of the transposed wire are coated with enamel insulation and a layer of epoxy adhesive varnish; cooling channels are made in the magnetic circuit, primary and secondary windings, while at least two hollow yoke beams are arranged under the transformer windings for supplying cooling air to the aforementioned cooling channels; the transformer is placed in a casing to provide a closed air cooling system, which includes a centrifugal fan connected via pipelines with hollow yoke beams made with the possibility of directed supply of cooling air to the cooling channels of the primary and secondary windings and equipped with air ducts designed to supply cooling air to cooling channels of the magnetic circuit, while in the upper part of the casing there are outlet openings over which concentrators are placed air flow to remove heated air from the cooled parts of the transformer, an air cooler connected to the casing by means of a pipe with the possibility of receiving heated air and with a centrifugal fan through a pipe with the possibility of supplying cooled air.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели мощность обмотки предварительного заряда составляет не менее 1% от полной мощности трансформатора, а напряжение питания составляет 380 В.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the pre-charge winding power is at least 1% of the total transformer power, and the supply voltage is 380 V.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели углы отставания для секций вторичных обмоток равны +25°, или +15°, или +5°, или -5°, или -15°, или -25°.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the lag angles for the secondary winding sections are + 25 °, or + 15 °, or + 5 °, or -5 °, or -15 °, or -25 °.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели вторичная обмотка располагается от первичной обмотки на расстоянии, обеспечивающем электрическую прочность воздушного промежутка не менее 28 кВ.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the secondary winding is located from the primary winding at a distance providing an electric strength of the air gap of at least 28 kV.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели центробежный вентилятор имеет производительность 13200 м3/час.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the centrifugal fan has a capacity of 13,200 m 3 / h.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели первичная, вторичная обмотка и магнитопровод снабжены датчиками температуры.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the primary, secondary winding and the magnetic circuit are equipped with temperature sensors.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели в качестве датчика температуры используются оптоволоконные датчики температуры.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, fiber optic temperature sensors are used as a temperature sensor.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели центробежный вентилятор снабжен приводом, выполненным с возможностью регулирования частоты вращения вентилятора в зависимости от температуры нагрева первичной, вторичной обмоток и магнитопровода.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the centrifugal fan is equipped with a drive configured to control the fan speed depending on the heating temperature of the primary, secondary windings and the magnetic circuit.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели по высоте стержня магнитопровода вторичная обмотка разделена на отдельные секции, объединенные в группы, причем разные секции вторичной обмотки внутри одной группы имеют различное число витков, обеспечивающих заданные углы отставания, кроме того, секции вторичной обмотки с заданными углами отставания расположены в одинаковой последовательности внутри каждой из групп, а обмотки одной секции, расположенные на разных стержнях магнитопровода, имеют одинаковое число витков, при этом вторичная обмотка располагается от первичной обмотки на расстоянии, обеспечивающем необходимую электрическую прочность воздушного промежутка.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the secondary winding is divided into separate sections in groups according to the height of the core of the magnetic circuit; moreover, different sections of the secondary winding within the same group have a different number of turns providing predetermined lag angles, in addition, sections of the secondary winding with given the lagging angles are located in the same sequence inside each group, and the windings of one section located on different rods of the magnetic circuit have the same number of turns, while toric winding from the primary winding located at a distance providing the necessary dielectric strength of the air gap.

Заявленная конструкция трансформатора поясняется чертежами:The claimed design of the transformer is illustrated by drawings:

- на фиг. 1 показан трансформатор (вид слева, разрез);- in FIG. 1 shows a transformer (left view, section);

- на фиг. 2 показана вентильная обмотка (разрез);- in FIG. 2 shows a valve winding (section);

- на фиг. 3 показана принципиальная схема основных составных частей трансформатора.- in FIG. 3 shows a schematic diagram of the main components of a transformer.

На фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 обозначено:In FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 is indicated:

1 - магнитопровод;1 - magnetic circuit;

2 - первичная обмотка;2 - primary winding;

3 - вторичная обмотка;3 - secondary winding;

4 - обмотка предварительного заряда;4 - precharge winding;

5 - секция вторичной обмотки;5 - section of the secondary winding;

6 - группа секций вторичной обмотки;6 - a group of sections of the secondary winding;

7 - отвод секции вторичной обмотки;7 - tap section of the secondary winding;

8 - направленный воздушный поток;8 - directional air flow;

9 - кожух;9 - a casing;

10 - центробежный вентилятор;10 - centrifugal fan;

11 - гибкий трубопровод;11 - a flexible pipeline;

12 - распределительный элемент;12 - distribution element;

13 - нижняя ярмовая балка;13 - lower yoke beam;

14 - воздуховод;14 - duct;

15 - нагретый воздух;15 - heated air;

16 - конический элемент трубопровода;16 - conical element of the pipeline;

17 - трубопровод;17 - pipeline;

18 - воздухоохладитель;18 - air cooler;

19 - охлажденная жидкость;19 - chilled liquid;

20 - нагретая жидкость;20 - heated liquid;

21 - линейный отвод первичной обмотки;21 - linear tap of the primary winding;

22 - охлаждающий воздух.22 - cooling air.

Магнитопровод 1 трансформатора (фиг. 1) выполнен трехстержневым и изготовлен из анизотропной электротехнической стали с шихтовкой пластин типа «Step-Lap», что обеспечивает снижение значений тока и потерь холостого хода. Магнитопровод 1 имеет каналы охлаждения (на чертежах не показаны) для прохождения охлажденного воздуха системы воздушного охлаждения и покрывается лаком, что предохраняет его от коррозии.The magnetic core 1 of the transformer (Fig. 1) is made of three rods and is made of anisotropic electrical steel with a batch of Step-Lap plates, which ensures a reduction in current and idle losses. The magnetic circuit 1 has cooling channels (not shown in the drawings) for passing the cooled air of the air cooling system and is varnished, which protects it from corrosion.

Первичная 2, вторичная 3 обмотки и обмотка 4 предварительного заряда силовых ячеек преобразователя частоты (далее - обмотка 4 предварительного заряда) имеют открытые вертикальные и горизонтальные каналы охлаждения (на чертежах не показаны) для прохождения охлажденного воздуха системы воздушного охлаждения. В предпочтительном варианте реализации полезной модели вышеуказанные обмотки выполнены из медного транспонированного провода с арамидной изоляцией, элементарные проводники которого покрыты эмалевой изоляцией и слоем эпоксидного клеящего лака для последующей высокотемпературной полимеризации провода, что позволяет уменьшить потери короткого замыкания и повысить стойкость трансформатора к токам короткого замыкания.Primary 2, secondary 3 windings and 4 pre-charge windings of the power cells of the frequency converter (hereinafter referred to as pre-charge winding 4) have open vertical and horizontal cooling channels (not shown in the drawings) for the passage of cooled air from the air-cooling system. In a preferred embodiment of the utility model, the above windings are made of transposed copper wire with aramid insulation, the elementary conductors of which are coated with enamel insulation and a layer of epoxy adhesive varnish for subsequent high-temperature polymerization of the wire, which allows to reduce short circuit losses and increase the transformer resistance to short circuit currents.

Первичная обмотка 2 и обмотка 4 предварительного заряда имеют схему соединения «звезда», а вторичная обмотка 3 реализована по схеме соединения «треугольник с продолженными сторонами». Вторичная обмотка 3 состоит из восемнадцати секций 5 вторичной обмотки, каждая из которых расположена на трех стержнях магнитопровода 1.The primary winding 2 and the pre-charge winding 4 have a “star” connection diagram, and the secondary winding 3 is realized according to the “triangle with extended sides” connection diagram. The secondary winding 3 consists of eighteen sections 5 of the secondary winding, each of which is located on the three rods of the magnetic circuit 1.

В качестве изоляции при изготовлении обмоток трансформатора используется арамидная бумага, которая обладает высокой электрической и механической прочностью, хорошей стойкостью к химическим продуктам и повышенной нагревостойкостью, не воспламеняется и не поддерживает горение. Арамидная бумага имеет низкую гигроскопичность при увеличении влажности окружающей среды, что важно для поддержания высокой электрической прочности изоляции.Aramid paper is used as insulation in the manufacture of transformer windings, which has high electrical and mechanical strength, good resistance to chemical products and increased heat resistance, is not flammable and does not support combustion. Aramid paper has low hygroscopicity with increasing environmental humidity, which is important to maintain high dielectric strength.

Первичная обмотка 2 выполнена внутренней и располагается непосредственно возле стержня магнитопровода 1, охватывая его. Вторичная обмотка 3 выполнена внешней, охватывает снаружи первичную обмотку 2 и располагается от нее на расстоянии, обеспечивающем необходимую электрическую прочность воздушного промежутка, предпочтительно не менее 28 кВ, что обеспечивает электрическую безопасность трансформатора при эксплуатации. При большом количестве секций 5 вторичной обмотки данное расположение позволяет выполнять сложные схемы соединения обмоток (в разработанном трансформаторе реализована схема соединения «треугольник с продолженными сторонами»), а также осуществлять присоединение кабелей преобразователя частоты (на чертежах не показан) к отводам секций 5 вторичной обмотки с учетом требований безопасности, надежности и простоты обслуживания. Реализация внешнего расположения вторичной обмотки 3 по отношению к первичной обмотке 2 позволяет повысить надежность трансформатора за счет улучшения условий охлаждения обмоток и повышения электрической прочности воздушного промежутка между первичной 2 и вторичной 3 обмотками за счет переноса из пространства между первичной 2 и вторичной 3 обмотками кабелей для соединения преобразователя частоты и отводов секций вторичной обмотки 3 и их схемных перемычек (на чертежах не показаны). Дополнительным положительным эффектом является простота обслуживания контактных соединений отводов секции вторичных обмоток 3.The primary winding 2 is made internal and is located directly near the core of the magnetic circuit 1, covering it. The secondary winding 3 is made external, envelopes the primary winding 2 from the outside and is located at a distance from it, providing the necessary electric strength of the air gap, preferably not less than 28 kV, which ensures the electrical safety of the transformer during operation. With a large number of secondary winding sections 5, this arrangement allows for complex winding connection schemes (the developed transformer has a “triangle with extended sides” connection scheme), as well as connecting frequency converter cables (not shown in the drawings) to the taps of secondary winding sections 5 with taking into account the requirements of safety, reliability and ease of maintenance. The implementation of the external location of the secondary winding 3 with respect to the primary winding 2 can improve the reliability of the transformer by improving the cooling conditions of the windings and increasing the electric strength of the air gap between the primary 2 and secondary 3 windings by transferring cables from the space between the primary 2 and secondary 3 windings the frequency converter and the taps of the sections of the secondary winding 3 and their circuit jumpers (not shown in the drawings). An additional positive effect is the ease of maintenance of the contact connections of the taps of the secondary winding section 3.

По высоте стержня вторичная обмотка 3 (фиг. 2) разделена на самостоятельные обмотки - секции 5 вторичной обмотки, которые вдоль стержня магнитопровода 1 выделяются в группы 6 секций вторичной обмотки. Разные секции 5 вторичной обмотки внутри одной группы 6 имеют различное число витков для достижения различных групп 6 соединения с заданными углами отставания. В разработанном трансформаторе заданы следующие углы отставания для секций 5 вторичной обмотки: +25°, +15°, +5°, -5°, -15°, -25°. Секции 5 вторичной обмотки с заданными углами отставания расположены в одинаковой последовательности внутри каждой из групп 6. Обмотки одной секции 5 вторичной обмотки, расположенные на разных стержнях магнитопровода 1, имеют одинаковое число витков.According to the height of the rod, the secondary winding 3 (Fig. 2) is divided into independent windings - sections 5 of the secondary winding, which along the core of the magnetic circuit 1 are allocated to groups of 6 sections of the secondary winding. Different sections 5 of the secondary winding within the same group 6 have a different number of turns to achieve different groups 6 of the connection with the given lag angles. In the developed transformer, the following lag angles are set for sections 5 of the secondary winding: + 25 °, + 15 °, + 5 °, -5 °, -15 °, -25 °. Sections 5 of the secondary winding with predetermined lag angles are located in the same sequence inside each of the groups 6. The windings of one section 5 of the secondary winding located on different rods of the magnetic circuit 1 have the same number of turns.

Также трансформатор включает в себя обмотку 4 предварительного заряда, которая представляет собой дополнительную маломощную обмотку, предназначенную для предварительного заряда силовых ячеек преобразователя частоты (на чертежах не показан) и исключения броска тока намагничивания в момент постановки трансформатора под напряжение. Обмотка 4 предварительного заряда рассчитана на кратковременный режим работы, по конструкции аналогична первичным 2 и вторичным 3 обмоткам и располагается внизу стержней магнитопровода 1 под всеми остальными обмотками 2 и 3. Включение в конструкцию трансформатора обмотки предварительного заряда 4 позволяет изготавливать трансформаторы большой мощности без использования в составе преобразователя частоты дополнительных трансформаторов, предназначенных для предотвращения бросков тока намагничивания в момент пуска, что позволяет повысить стойкость трансформатора к электродинамическим воздействиям и, следовательно, повысить надежность трансформатора. Для эффективного отвода большого количества тепла от нагретых протяженных элементов трансформатора требуется подача направленного охлажденного воздушного потока в каналы обмоток 2, 3, 4 и магнитопровода 1.The transformer also includes a pre-charge winding 4, which is an additional low-power winding designed for pre-charging the power cells of the frequency converter (not shown in the drawings) and excluding the inrush of the magnetizing current when the transformer is energized. The pre-charge winding 4 is designed for short-term operation, the design is similar to the primary 2 and secondary 3 windings and is located at the bottom of the magnetic core rods 1 under all other windings 2 and 3. The inclusion of a pre-charge winding 4 in the transformer design allows the manufacture of high-power transformers without using frequency converter of additional transformers designed to prevent magnetizing current surges at the time of start-up, which allows the resistance of the transformer to electrodynamic influences and, therefore, increase the reliability of the transformer. To effectively remove a large amount of heat from heated long elements of the transformer, a directed cooled air flow is required in the channels of the windings 2, 3, 4 and magnetic circuit 1.

В целях предотвращения нагрева воздуха в помещении, в котором установлен трансформатор, охлаждение нагревающихся частей трансформатора (обмотки 2, 3, 4 и магнитопровода 1) организовано по замкнутому контуру внутри кожуха 9, в который помещен трансформатор.In order to prevent heating of the air in the room in which the transformer is installed, the cooling of the heating parts of the transformer (windings 2, 3, 4 and magnetic circuit 1) is organized in a closed circuit inside the casing 9, in which the transformer is placed.

Кожух 9 конструктивно состоит из секций со съемными панелями (на чертежах не показаны), что облегчает монтаж и обслуживание трансформатора на месте его эксплуатации. Степень защиты кожуха 9 трансформатора соответствует IP54.The casing 9 is structurally composed of sections with removable panels (not shown in the drawings), which facilitates the installation and maintenance of the transformer at the place of its operation. The degree of protection of the casing 9 of the transformer corresponds to IP54.

Система охлаждения трансформатора (фиг. 3) включает в себя центробежный вентилятор 10, соединенный гибким трубопроводом 11 с распределительным устройством 12, который в свою очередь соединен гибким трубопроводом 11 с полыми ярмовыми балками 13, снабженные воздуховодами 14, размещенными под обмотками 2, 3, 4 трансформатора, воздухоохладитель 18, который соединен трубопроводом 17 и гибким трубопроводом 11 с кожухом 9 и гибким трубопроводом 11 с центробежным вентилятором 10.The transformer cooling system (Fig. 3) includes a centrifugal fan 10 connected by a flexible pipe 11 to a distribution device 12, which in turn is connected by a flexible pipe 11 with hollow yoke beams 13, equipped with air ducts 14 located under the windings 2, 3, 4 transformer, air cooler 18, which is connected by a pipe 17 and a flexible pipe 11 with a casing 9 and a flexible pipe 11 with a centrifugal fan 10.

В верхней части кожуха 9 над охлаждаемыми частями трансформатора выполнены выходные отверстия (на чертежах не показаны), над которыми установлены конические элементы - концентраторы 16 воздушного потока. В предпочтительном варианте реализации полезной модели в отверстия могут быть установлены защитные решетки (на чертежах не показаны) с размером ячеек, достаточным для предотвращения попадания посторонних элементов в обмотки 2, 3, 4 при монтажно-демонтажных работах с системой охлаждения. В предпочтительном варианте реализации полезной модели для эффективного охлаждения нагретого воздуха 15 целесообразно использовать воздухоохладитель 17 типа «Воздух-Жидкость». Охлажденная жидкость 19 и нагретая жидкость 20 подаются в воздухоохладитель 17 и отводятся из воздухоохладителя 17 насосами системы охлаждения преобразователя частоты (на чертежах не показано). Охлаждение нагретой жидкости 22 осуществляется в охладителе системы охлаждения преобразователя (на чертежах не показано).In the upper part of the casing 9, over the cooled parts of the transformer, outlet openings (not shown in the drawings) are made, over which conical elements are installed — concentrators 16 of the air flow. In a preferred embodiment of the utility model, protective gratings (not shown in the drawings) can be installed in the openings with a mesh size sufficient to prevent foreign elements from getting into the windings 2, 3, 4 during installation and dismantling operations with the cooling system. In a preferred embodiment of the utility model for efficient cooling of the heated air 15, it is advisable to use an Air-Liquid type air cooler 17. The cooled liquid 19 and the heated liquid 20 are supplied to the air cooler 17 and removed from the air cooler 17 by the pumps of the frequency converter cooling system (not shown in the drawings). The cooling of the heated liquid 22 is carried out in the cooler of the converter cooling system (not shown in the drawings).

Интенсивность охлаждения нагретого воздуха 15 регулируется изменением частоты вращения центробежного вентилятора 10 посредством реализации частотного регулирования электрического привода центробежного вентилятора (на чертежах не показано).The cooling rate of the heated air 15 is controlled by changing the rotational speed of the centrifugal fan 10 by implementing the frequency regulation of the electric drive of the centrifugal fan (not shown in the drawings).

В целях контроля температурного состояния трансформатора в магнитопроводе 1 и обмотках 2, 3 в местах наибольшего нагрева устанавливаются датчики температуры (на фиг. 1, 2, 3 не показаны), информация с датчиков температуры выводится в шкаф контроля температуры (на фиг. 1, 2, 3 не показан) с возможностью отображения поступающей информации на дисплее.In order to control the temperature state of the transformer in the magnetic circuit 1 and windings 2, 3, temperature sensors are installed in the places of greatest heating (not shown in Fig. 1, 2, 3), information from temperature sensors is displayed in a temperature control cabinet (in Fig. 1, 2 , 3 is not shown) with the ability to display the incoming information on the display.

Охлаждение нагревающихся частей трансформатора организовано по замкнутому циклу внутри кожуха 9 трансформатора без забора воздуха из помещения установки преобразователя частоты, что исключает возможность попадания и оседания механических частиц, содержащихся в воздухе помещения установки ПЧ (на фиг. 1, 2, 3 не показано), на токопроводящих элементах активной части трансформатора (на фиг. 1, 2, 3 не показана).The cooling of the heating parts of the transformer is organized in a closed cycle inside the casing 9 of the transformer without air intake from the premises of the frequency converter, which eliminates the possibility of getting and settling of mechanical particles contained in the air of the premises of the inverter (not shown in Fig. 1, 2, 3), conductive elements of the active part of the transformer (in Fig. 1, 2, 3 not shown).

Применение полых ярмовых балок 13 с воздуховодами 14 для организации эффективного теплоотвода с поверхностей нагревающихся частей 1, 2, 3, 4, трансформатора, имеющих большую протяженность, позволяет повысить надежность преобразовательных трансформаторов больших мощностей с воздушной системой охлаждения.The use of hollow yoke beams 13 with air ducts 14 for organizing efficient heat removal from the surfaces of the heating parts 1, 2, 3, 4, of a transformer with a large length, improves the reliability of high-power transformer transformers with an air cooling system.

Реализация охлаждения трансформатора по замкнутому циклу внутри кожуха 9 позволяет исключить возможность попадания и оседания механических частиц, содержащихся в воздухе помещения установки ПЧ, на токопроводящих элементах активной части трансформатора.The implementation of the cooling of the transformer in a closed cycle inside the casing 9 eliminates the possibility of ingress and settling of mechanical particles contained in the air of the inverter installation on the conductive elements of the active part of the transformer.

Трансформатор работает следующим образом.The transformer operates as follows.

При постановке трансформатора под напряжение на линейные отводы 21 первичной обмотки подается трехфазное напряжение промышленной частоты. Протекающий по первичной обмотке 2 ток намагничивания создает в магнитопроводе 1 переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, наводит во вторичной обмотке 3 электродвижущую силу. При этом первичная обмотка 2, соединенная по схеме «звезда», является фильтром высших гармоник. При подключении отводов вторичной обмотки 3, соединенных по схеме «треугольник с продолженными сторонами», к преобразователю частоты в секциях 5 вторичной обмотки возникает ток, пропорциональный нагрузке.When the transformer is energized, the three-phase voltage of industrial frequency is supplied to the linear taps 21 of the primary winding. The magnetizing current flowing through the primary winding 2 creates an alternating magnetic field in the magnetic circuit 1, which, in turn, induces an electromotive force in the secondary winding 3. In this case, the primary winding 2, connected according to the "star" scheme, is a filter of higher harmonics. When connecting the secondary winding 3, connected according to the "triangle with extended sides" to the frequency converter in sections 5 of the secondary winding, a current proportional to the load occurs.

Поскольку нагрузкой для вторичной обмотки 3 являются конденсаторы схемы выпрямления преобразователя частоты (на чертежах не показаны), то в момент подачи напряжения на трансформатор ток намагничивания достигает значений, сопоставимых с токами короткого замыкания (разряженные конденсаторы схемы выпрямления фактически находятся в режиме короткого замыкания). При выполнении трансформатора на большие мощности значение тока намагничивания становится значительным, что ведет к увеличению амплитуды бросков тока намагничивания и, как следствие, увеличению амплитуды электродинамических усилий, действующих на обмотки трансформатора, что существенно снижает надежность трансформатора.Since the load for the secondary winding 3 is the capacitors of the rectification circuit of the frequency converter (not shown in the drawings), when the voltage is applied to the transformer, the magnetizing current reaches values comparable to short circuit currents (discharged capacitors of the rectification circuit are actually in short circuit mode). When the transformer is run at high power, the magnetization current value becomes significant, which leads to an increase in the amplitude of the inrush currents of the magnetization and, as a result, an increase in the amplitude of the electrodynamic forces acting on the transformer windings, which significantly reduces the reliability of the transformer.

В целях повышения надежности в конструкцию трансформатора включена маломощная обмотка 4 предварительного заряда. Перед подачей на первичную обмотку 2 трехфазного напряжения промышленной частоты производится подача трехфазного напряжения промышленной частоты на обмотку 4 предварительного заряда, при этом номинальное значение напряжения может соответствовать напряжению, подаваемому на первичную обмотку, либо может быть снижено до значения менее 1 кВ, что позволит упростить конструкцию и повысить надежности трансформатора. В разработанном трансформаторе обмотка 4 предварительного заряда рассчитана на номинальное напряжение 380 В, а мощность данной обмотки выбирается исходя из условия обеспечения заряда конденсаторов силовых ячеек преобразователя частоты. В разработанном трансформаторе мощность обмотки предварительного заряда 4 составляет не более 1% от полной мощности трансформатора. По завершении заряда конденсаторов схемы выпрямления преобразователя частоты напряжение с обмотки 4 предварительного заряда снимается, одновременно производится подача напряжения на линейные отводы первичной обмотки 2 и последующее преобразование данного напряжения во вторичной обмотке 3.In order to increase reliability, a low-power pre-charge winding 4 is included in the transformer design. Before applying a three-phase voltage of industrial frequency to the primary winding 2, a three-phase voltage of industrial frequency is supplied to the precharge winding 4, while the nominal voltage value can correspond to the voltage supplied to the primary winding, or can be reduced to a value of less than 1 kV, which will simplify the design and improve the reliability of the transformer. In the developed transformer, the pre-charge winding 4 is designed for a nominal voltage of 380 V, and the power of this winding is selected based on the condition of ensuring the charge of the capacitors of the power cells of the frequency converter. In the developed transformer, the power of the pre-charge coil 4 is not more than 1% of the total power of the transformer. Upon completion of the charge of the capacitors of the rectification circuit of the frequency converter, the voltage from the pre-charge winding 4 is removed, at the same time, voltage is supplied to the linear taps of the primary winding 2 and the subsequent conversion of this voltage in the secondary winding 3.

Работа системы охлаждения осуществляется следующим образом.The operation of the cooling system is as follows.

Центробежный вентилятор 10 нагнетает охлаждающий воздух 22 по гибкому трубопроводу 11 в распределительный элемент 12, из которого по гибкому трубопроводу 11 охлаждающий воздух подается в полые нижние ярмовые балки 13, по которым в виде направленного воздушного потока 8 подводится к каналам охлаждения нагревающихся элементов трансформатора (обмоткам 2, 3, 4), а посредством воздуховодов 14 - к каналам охлаждения магнитопровода 1. Далее пройденный по каналам охлаждения элементов трансформатора нагретый воздух 15 через выходные отверстия, выполненные в верхней части кожуха 9, и концентраторы 16 посредством гибких трубопроводов 11, подсоединенных к трубопроводу 17, поступает в воздухоохладитель 18, где охлаждается и вновь нагнетается центробежным вентилятором 10 по гибкому трубопроводу 11 в распределительный элемент 12. Далее процесс охлаждения элементов трансформатора 1, 2, 3, 4 циклично повторяется. Для создания направленного воздушного потока 8 к обмоткам 2, 3, 4 трансформатора в предпочтительном варианте реализации полезной модели на поверхности нижних ярмовых балок 13 выполнены отверстия (на чертежах не показаны), которые при установке балок 13 размещаются напротив каналов охлаждения. Направление воздушного потока 8 регулируется при помощи заслонок с регулируемых углом наклона (на фиг. 1, 2, 3 не показаны), установленных в вышеупомянутых отверстиях. Также к ярмовым балкам 13 крепятся воздуховоды 14, предназначенные для подачи охлаждающего воздуха к каналам охлаждения магнитопровода 1. Воздуховоды 14 представляют собой патрубок, соединенный с ярмовой балкой 13 болтовыми соединениями.A centrifugal fan 10 pumps cooling air 22 through a flexible pipe 11 into a distribution element 12, from which through a flexible pipe 11 a cooling air is supplied to the hollow lower yoke beams 13, through which in the form of a directed air flow 8 it is supplied to the cooling channels of the heating elements of the transformer (windings 2 , 3, 4), and through the ducts 14 to the cooling channels of the magnetic circuit 1. Next, the heated air 15 passed through the cooling channels of the transformer elements through the outlet openings is made in the upper part of the casing 9, and the concentrators 16 through flexible pipes 11 connected to the pipe 17, enters the air cooler 18, where it is cooled and again pumped by the centrifugal fan 10 through the flexible pipe 11 into the distribution element 12. Next, the cooling process of the transformer elements 1, 2, 3, 4 is repeated cyclically. To create a directed air flow 8 to the transformer windings 2, 3, 4, in the preferred embodiment of the utility model, holes are made on the surface of the lower yoke beams 13 (not shown in the drawings), which, when the beams 13 are installed, are placed opposite the cooling channels. The direction of the air flow 8 is regulated by means of dampers with adjustable angle of inclination (not shown in FIGS. 1, 2, 3) installed in the aforementioned openings. Also, air ducts 14 are mounted to the yoke beams 13 for supplying cooling air to the cooling channels of the magnetic circuit 1. The air ducts 14 are a pipe connected to the yoke beam 13 by bolted connections.

Пуск центробежного вентилятора 10, нагнетающего охлаждающий воздух 22 к нагревающимся элементам 1, 2, 3, 4 трансформатора, производится при достижении температуры первичной обмотки 2, вторичной обмотки 3 и/или магнитопровода 1 некоторой заданной (фиксированной) температуры, которая фиксируется датчиками температуры (на чертежах не показаны). При снижении температуры нагреваемых частей трансформатора частота вращения центробежного вентилятора уменьшается за счет реализации частотного регулирования электрического привода центробежного вентилятора (на фиг. 1, 2, 3 не показаны), а при достижении некоторого установленного минимального значения температуры первичных/вторичных обмоток 2, 3 или магнитопровода 1 производится полное отключение центробежного вентилятора 10.The centrifugal fan 10, which injects cooling air 22 to the heating elements 1, 2, 3, 4 of the transformer, is started when the temperature of the primary winding 2, the secondary winding 3 and / or the magnetic circuit 1 reaches a certain predetermined (fixed) temperature, which is detected by temperature sensors (on drawings not shown). When the temperature of the heated parts of the transformer decreases, the rotational speed of the centrifugal fan decreases due to the implementation of the frequency regulation of the electric drive of the centrifugal fan (not shown in Fig. 1, 2, 3), and when a certain minimum temperature is reached for the primary / secondary windings 2, 3 or the magnetic circuit 1 is a complete shutdown of the centrifugal fan 10.

Предложенная система воздушного охлаждения позволяет изготавливать трансформаторы большой мощности, избежать затрат на реконструкцию системы вентиляции и кондиционирования помещения установки преобразователя, а также исключает возможность попадания и оседания механических частиц, содержащихся в воздухе помещения установки преобразователя частоты, на токопроводящих элементах активной части трансформатора (на чертежах не показано).The proposed air cooling system allows the manufacture of high-power transformers, avoids the cost of reconstructing the ventilation and conditioning system of the converter installation room, and also eliminates the possibility of mechanical particles contained in the air of the installation of the frequency converter entering and settling on the conductive elements of the active part of the transformer (not shown shown).

Применение предложенных технических решений позволяет изготавливать трансформаторы трехфазные преобразовательные многообмоточные большой мощности для работы в составе преобразователя частоты с высокой пульсностью схемы выпрямления и обеспечивает высокую надежность изделия.The application of the proposed technical solutions makes it possible to produce three-phase converter multi-winding transformers of high power for operation as part of a frequency converter with a high pulse frequency rectification circuit and ensures high reliability of the product.

Проведенные испытания разработанного трансформатора трехфазного преобразовательного многообмоточного мощностью 17 МВА на класс напряжения 10 кВ в условиях испытательной лаборатории, последующие испытания на объекте эксплуатации в составе ПЧ и проведенная опытно-промышленная эксплуатация подтвердили высокий уровень надежности и эффективности трансформатора и принятых технических решений. В ходе испытаний было установлено, что номенклатура показателей надежности по ГОСТ 27.003-90 соответствует следующим показателям: установленная наработка на отказ - не менее 40000 часов, назначенный ресурс - 340000 часов, вероятность безотказной работы на наработку 8800 часов - не менее 0,995, срок службы - не менее 40 лет.The tests of the developed transformer of a three-phase converter multi-winding power of 17 MVA for a voltage class of 10 kV in the conditions of a testing laboratory, subsequent tests at the facility as part of the inverter and the pilot-industrial operation confirmed the high level of reliability and efficiency of the transformer and the adopted technical solutions. During the tests, it was found that the nomenclature of reliability indicators in accordance with GOST 27.003-90 corresponds to the following indicators: the established MTBF of at least 40,000 hours, the assigned service life of 340,000 hours, the probability of uptime of 8800 hours is at least 0,995, and the service life is not less than 40 years.

Полезная модель обеспечивает надежное бесперебойное функционирование эксплуатируемых на объектах трубопроводной системы «ВСТО-1» ОАО АК «Транснефть» преобразователей частоты типа Perfect Harmony WCIII.The utility model provides reliable uninterrupted operation of frequency converters of the Perfect Harmony WCIII type operated at the facilities of the VSTO-1 pipeline system of Transneft, JSC.

Claims (16)

1. Трансформатор преобразовательный трехфазный многообмоточный с замкнутой системой воздушного охлаждения, содержащий трехстержневой магнитопровод, трехфазную первичную обмотку и многофазную вторичную обмотку, отличающийся тем, что1. Transformer transformer three-phase multi-winding with a closed air cooling system containing a three-core magnetic circuit, a three-phase primary winding and a multiphase secondary winding, characterized in that магнитопровод выполнен наборным из пластин из анизотропной электротехнической стали с шихтовкой типа «Step-lap»;the magnetic circuit is made of plates made of anisotropic electrical steel with a batch type "Step-lap"; первичная обмотка выполнена внутренней и охватывает стержни магнитопровода;the primary winding is made internal and covers the rods of the magnetic circuit; вторичная обмотка выполнена внешней, охватывает снаружи первичную обмотку и располагается от нее на расстоянии, обеспечивающем заданную электрическую прочность воздушного промежутка;the secondary winding is made external, covers the outside of the primary winding and is located from it at a distance that provides a given electrical strength of the air gap; дополнительно снабжен обмоткой предварительного заряда силовых ячеек преобразователя частоты, расположенной внизу стержня магнитопровода под первичной и вторичной обмотками;additionally equipped with a preliminary charge winding of the power cells of the frequency converter located at the bottom of the core of the magnetic circuit under the primary and secondary windings; первичная, вторичная обмотки и обмотка предварительного заряда силовых ячеек преобразователя частоты выполнены из медного транспонированного провода с арамидной изоляцией, при этом элементарные проводники транспонированного провода покрыты эмалевой изоляцией и слоем эпоксидного клеящего лака;the primary, secondary windings and the preliminary charge winding of the power cells of the frequency converter are made of transposed copper wire with aramid insulation, while the elementary conductors of the transposed wire are coated with enamel insulation and a layer of epoxy adhesive varnish; в магнитопроводе, первичной и вторичной обмотках выполнены каналы охлаждения, при этом под обмотками трансформатора размещены по меньшей мере две полые ярмовые балки, предназначенные для подачи охлаждающего воздуха в вышеупомянутые каналы охлаждения;cooling channels are made in the magnetic circuit, primary and secondary windings, while at least two hollow yoke beams are arranged under the transformer windings for supplying cooling air to the aforementioned cooling channels; трансформатор помещен в кожух для обеспечения замкнутой системы воздушного охлаждения, которая включает в себя центробежный вентилятор, соединенный посредством трубопроводов с полыми ярмовыми балками, выполненными с возможностью направленной подачи охлаждающего воздуха в каналы охлаждения первичной и вторичной обмоток и снабженными воздуховодами, предназначенными для подачи охлаждающего воздуха в каналы охлаждения магнитопровода, при этом в верхней части кожуха выполнены выходные отверстия, над которыми размещены концентраторы воздушного потока для отвода нагретого воздуха от охлаждаемых частей трансформатора, воздухоохладитель, соединенный с кожухом посредством трубопровода с возможностью приема нагретого воздуха и с центробежным вентилятором посредством трубопровода с возможностью подачи охлажденного воздуха.the transformer is placed in a casing to provide a closed air cooling system, which includes a centrifugal fan connected by pipelines with hollow yoke beams made with the possibility of directional supply of cooling air to the cooling channels of the primary and secondary windings and equipped with air ducts designed to supply cooling air to cooling channels of the magnetic circuit, while in the upper part of the casing there are outlet openings over which concentrators are placed in air flow for the removal of heated air from the cooled parts of the transformer, an air cooler connected to the casing by means of a pipeline with the possibility of receiving heated air and with a centrifugal fan through a pipeline with the possibility of supplying cooled air. 2. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что мощность обмотки предварительного заряда составляет не менее 1% от полной мощности трансформатора, а напряжение питания составляет 380 В.2. The transformer according to claim 1, characterized in that the pre-charge winding power is at least 1% of the total transformer power, and the supply voltage is 380 V. 3. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что углы отставания для секций вторичных обмоток равны +25°, или +15°, или +5°, или -5°, или -15°, или -25°.3. The transformer according to claim 1, characterized in that the lag angles for the sections of the secondary windings are + 25 °, or + 15 °, or + 5 °, or -5 °, or -15 °, or -25 °. 4. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что вторичная обмотка располагается от первичной обмотки на расстоянии, обеспечивающем электрическую прочность воздушного промежутка не менее 28 кВ.4. The transformer according to claim 1, characterized in that the secondary winding is located from the primary winding at a distance providing an electric strength of the air gap of at least 28 kV. 5. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что центробежный вентилятор имеет производительность 13200 м3/час.5. The transformer according to claim 1, characterized in that the centrifugal fan has a capacity of 13,200 m 3 / h. 6. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что первичная, вторичная обмотка и магнитопровод снабжены датчиками температуры.6. The transformer according to claim 1, characterized in that the primary, secondary winding and the magnetic circuit are equipped with temperature sensors. 7. Трансформатор по п. 6, отличающийся тем, что в качестве датчика температуры используются оптоволоконные датчики температуры.7. The transformer according to claim 6, characterized in that the optical temperature sensors are used as a temperature sensor. 8. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, центробежный вентилятор снабжен приводом, выполненным с возможностью регулирования частоты вращения вентилятора в зависимости от температуры нагрева первичной, вторичной обмоток и магнитопровода.8. The transformer according to claim 1, characterized in that the centrifugal fan is equipped with a drive configured to control the fan speed depending on the heating temperature of the primary, secondary windings and the magnetic circuit. 9. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что по высоте стержня магнитопровода вторичная обмотка разделена на отдельные секции, объединенные в группы, причем разные секции вторичной обмотки внутри одной группы имеют различное число витков, обеспечивающих заданные углы отставания, кроме того секции вторичной обмотки с заданными углами отставания расположены в одинаковой последовательности внутри каждой из групп, а обмотки одной секции, расположенные на разных стержнях магнитопровода, имеют одинаковое число витков, при этом вторичная обмотка располагается от первичной обмотки на расстоянии, обеспечивающем необходимую электрическую прочность воздушного промежутка.9. The transformer according to claim 1, characterized in that the height of the core core of the secondary winding is divided into separate sections, combined into groups, and different sections of the secondary winding within the same group have a different number of turns providing predetermined lag angles, in addition to the sections of the secondary winding with predetermined lag angles are located in the same sequence inside each of the groups, and the windings of one section, located on different rods of the magnetic circuit, have the same number of turns, with secondary the coil is located from the primary winding at a distance that provides the necessary electrical strength of the air gap.
RU2016123944U 2016-06-16 2016-06-16 Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system RU168099U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123944U RU168099U1 (en) 2016-06-16 2016-06-16 Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123944U RU168099U1 (en) 2016-06-16 2016-06-16 Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU168099U1 true RU168099U1 (en) 2017-01-18

Family

ID=58451460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123944U RU168099U1 (en) 2016-06-16 2016-06-16 Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU168099U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534298A (en) * 2018-05-25 2019-12-03 Abb瑞士股份有限公司 The cooling system of for transformer
RU203274U1 (en) * 2019-12-13 2021-03-30 Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Ао "Электрозавод") COMPRESSED AIR FILLED TRANSFORMER

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2295415A (en) * 1940-08-02 1942-09-08 Westinghouse Electric & Mfg Co Air-cooled, air-insulated transformer
EA001869B1 (en) * 1997-02-03 2001-10-22 Абб Аб Axial-cooling of transformers
EA012993B1 (en) * 2004-10-07 2010-02-26 Фолькер Вернер Ханзер Method and device for manufacturing toroidal-core transformer
RU113416U1 (en) * 2011-08-11 2012-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" MULTI-PHASE TRANSFORMER

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2295415A (en) * 1940-08-02 1942-09-08 Westinghouse Electric & Mfg Co Air-cooled, air-insulated transformer
EA001869B1 (en) * 1997-02-03 2001-10-22 Абб Аб Axial-cooling of transformers
EA012993B1 (en) * 2004-10-07 2010-02-26 Фолькер Вернер Ханзер Method and device for manufacturing toroidal-core transformer
RU113416U1 (en) * 2011-08-11 2012-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" MULTI-PHASE TRANSFORMER

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534298A (en) * 2018-05-25 2019-12-03 Abb瑞士股份有限公司 The cooling system of for transformer
CN110534298B (en) * 2018-05-25 2022-12-16 日立能源瑞士股份公司 Cooling system for transformer
RU203274U1 (en) * 2019-12-13 2021-03-30 Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Ао "Электрозавод") COMPRESSED AIR FILLED TRANSFORMER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9531247B2 (en) Inertial energy storage system and hydro-fluoro-ether power transformer scheme for radar power systems and large PFN charging
TW443024B (en) Rotating electrical machine plants
TW454371B (en) Synchronous compensator plant
Meier et al. Design considerations for medium-frequency power transformers in offshore wind farms
JP2017011964A (en) Power converter and wind power generation system
EP2661807A1 (en) Energy conversion system
JP2014504806A (en) Dry distribution transformer
CN104160607B (en) Transformer configuration for the back-to-back inverters of HVDC
RU168099U1 (en) Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system
CN109599258B (en) High-voltage isolation transformer
RU167099U1 (en) TRANSFORMER CONVERTER THREE-PHASE MULTI-WIND
Ghosh Electrical Machines
Li et al. Medium voltage converter inductor insulation design considering grid insulation requirements
Monjean et al. Topologies comparison of multi-cell medium frequency transformer for offshore farms
US20180047499A1 (en) Distribution transformer and integrated power conditioning device
US20150357814A1 (en) Fault Current Limiter
CN105679514B (en) High-power 36 pulse wave oil-immersed and high-voltage variable-frequency transformer
Banović et al. Classification of transformers family
RU168870U1 (en) Three-phase multi-winding transformer with liquid cooling system
CN106531424B (en) Water-cooled air reactor, power conversion device and wind generating set
Escobar-Mejia et al. New power electronic interface combining DC transmission, a medium-frequency bus and an AC-AC converter to integrate deep-sea facilities with the AC grid
CN110310816A (en) Single-phase series transformer and power flow control system
JP2015050919A (en) Dynamo-electric machine
CN207134190U (en) The high-effect rectifier transformer of high voltage converter
Ridley The UK's first direct-water-cooled pumped-storage generator-motor

Legal Events

Date Code Title Description
PD1K Correction of name of utility model owner