RU203274U1 - COMPRESSED AIR FILLED TRANSFORMER - Google Patents
COMPRESSED AIR FILLED TRANSFORMER Download PDFInfo
- Publication number
- RU203274U1 RU203274U1 RU2019141921U RU2019141921U RU203274U1 RU 203274 U1 RU203274 U1 RU 203274U1 RU 2019141921 U RU2019141921 U RU 2019141921U RU 2019141921 U RU2019141921 U RU 2019141921U RU 203274 U1 RU203274 U1 RU 203274U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- gas
- air
- compressed air
- transformers
- Prior art date
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
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к силовым трансформаторам. Техническим результатом изобретения является достижение абсолютной экологичности трансформатора путем замены элегаза сжатым воздухом при сохранении пожаро-взрывобезопасности. Технический результат достигается за счет того, что воздух в качестве изолирующей и охлаждающей среды нагнетается из окружающей среды в бак трансформатора до требуемого давления. Давление воздуха выбирается таким, чтобы основные технические характеристики трансформатора были эквивалентны техническим характеристикам трансформаторов с масляным заполнением или элегазовых трансформаторов. 3 ил.The utility model relates to electrical engineering, namely to power transformers. The technical result of the invention is to achieve absolute environmental friendliness of the transformer by replacing the SF6 gas with compressed air while maintaining fire and explosion safety. The technical result is achieved due to the fact that air as an insulating and cooling medium is pumped from the environment into the transformer tank to the required pressure. The air pressure is chosen such that the basic technical characteristics of the transformer are equivalent to those of oil filled or SF6 transformers. 3 ill.
Description
Полезная модель относится к электротехнике, к силовым трансформаторам и может быть использована в основном электротехническом оборудовании электростанций, подстанций, линий электропередачи.The utility model relates to electrical engineering, to power transformers and can be used in the main electrical equipment of power plants, substations, and power transmission lines.
Известны трансформаторы /1/ - электромагнитные статические преобразователи электрической энергии, имеющие две и более индуктивно связанных первичных и вторичных обмоток. Они служат для создания магнитного поля, посредством которого осуществляется передача электрической энергии от первичной обмотки к вторичной. Магнитопровод служит для усиления магнитной связи между обмотками. Трансформаторы заполнены маслом, которое является изолирующей и охлаждающей средой.Known transformers / 1 / - electromagnetic static converters of electrical energy, having two or more inductively coupled primary and secondary windings. They serve to create a magnetic field through which electrical energy is transferred from the primary to the secondary. The magnetic circuit serves to strengthen the magnetic coupling between the windings. The transformers are filled with oil, which is an insulating and cooling medium.
Однако такие трансформаторы являются пожаро-взрывоопасным оборудованием, а также представляют определенную экологическую проблему, связанную с утилизацией масла.However, such transformers are fire and explosive equipment, and also pose a certain environmental problem associated with the disposal of oil.
Известны трансформаторы с заполнением синтетическими жидкостями 121, которые имеют более высокую температуру воспламенения. Однако это не снимает полностью проблему пожарной и взрывобезопасности и остается проблема экологии.Transformers with synthetic fluid filling 121 are known which have a higher flash point. However, this does not completely remove the problem of fire and explosion safety, and the problem of ecology remains.
Известны трансформаторы с газовой изоляцией /3/, заключенные в металлический бак, внутри которого расположены магнитопровод и обмотки. Охлаждение трансформатора осуществляется принудительной циркуляцией газа. Газ нагнетается в бак трансформатора нагнетателем и он, протекая по каналам магнитопровода и обмоток, охлаждает их. Передача тепла в окружающую среду осуществляется охладителем. В качестве охлаждающего и изолирующего газа используется элегаз (SF6).Known transformers with gas insulation / 3 /, enclosed in a metal tank, inside which there are a magnetic circuit and windings. The transformer is cooled by forced gas circulation. Gas is injected into the transformer tank by a supercharger and it, flowing through the channels of the magnetic circuit and windings, cools them. Heat transfer to the environment is carried out by a cooler. SF6 gas is used as a cooling and insulating gas.
Прототипом предлагаемого трансформатора является трансформатор с элегазовой изоляцией /4/. Трансформатор содержит размещенные в герметичном металлическом корпусе магнитопровод, две и более индуктивно связанных вторичных обмоток. Охлаждение обмоток и магнитопровода осуществляется принудительной циркуляцией газа. Внешний контур элегаза состоит из нагнетателя газа и охладителя, отводящего тепло в окружающую среду. Такой трансформатор пожаро-взрывобезопасен, однако значительное количество элегаза в трансформаторе создает определенную проблему экологии. Элегаз - инертный газ, однако в случае его утечки вследствие разгерметизации бака трансформатора он создает проблему для персонала подстанции, поскольку такой трансформатор, как правило, располагается в силу своего пожаро-взрывобезопасности в закрытых помещениях. Кроме того, элегаз является парниковым газом, который негативно влияет на атмосферу земли (Киотский протокол, Парижское соглашение).The prototype of the proposed transformer is a gas-insulated transformer / 4 /. The transformer contains a magnetic circuit placed in a sealed metal case, two or more inductively coupled secondary windings. Cooling of windings and magnetic core is carried out by forced gas circulation. The external SF6 gas circuit consists of a gas blower and a cooler that removes heat to the environment. Such a transformer is fire and explosion proof, however, a significant amount of SF6 gas in the transformer creates a certain environmental problem. SF6 gas is an inert gas, however, if it leaks due to depressurization of the transformer tank, it creates a problem for the substation personnel, since such a transformer, as a rule, is located in closed rooms due to its fire and explosion safety. In addition, SF6 is a greenhouse gas that negatively affects the earth's atmosphere (Kyoto Protocol, Paris Agreement).
Техническим результатом изобретения является достижение абсолютной экологичности трансформатора путем замены элегаза сжатым воздухом при сохранении пожаро-взрывобезопасности.The technical result of the invention is to achieve absolute environmental friendliness of the transformer by replacing the SF6 gas with compressed air while maintaining fire and explosion safety.
Технический результат достигается за счет того, что воздух из окружающей среды нагнетается компрессором в бак трансформатора до требуемого давления. Давление воздуха выбирается таким, чтобы основные технические характеристики трансформатора были эквивалентны техническим характеристикам трансформаторов с масляным заполнением или элегазовых трансформаторов.The technical result is achieved due to the fact that air from the environment is injected by the compressor into the transformer tank to the required pressure. The air pressure is chosen such that the basic technical characteristics of the transformer are equivalent to those of oil filled or SF6 transformers.
Основными техническими задачами при создании трансформатора являются:The main technical tasks when creating a transformer are:
обеспечение требований к изоляции для данного класса напряжения;ensuring insulation requirements for a given voltage class;
обеспечение номинальной мощности трансформатора.ensuring the rated power of the transformer.
С целью удовлетворения электрической прочности изоляции трансформатора нормированным испытательным напряжениям выбор давления воздуха основывается на расчете начальных напряжений частичных разрядов, а также на расчете развития электрического разряда в изоляционных промежутках трансформатора на основе имеющихся экспериментальных данных и данных о механизме развития разряда в сжатом воздухе. Поскольку электрическая прочность сжатого воздуха зависит от чистоты и влажности воздуха необходимо выполнять мероприятия по очистке воздуха от загрязнений и по осушке воздуха.In order to satisfy the dielectric strength of the transformer insulation with the normalized test voltages, the choice of air pressure is based on the calculation of the initial voltages of partial discharges, as well as on the calculation of the development of an electric discharge in the insulating gaps of the transformer based on the available experimental data and data on the mechanism of the discharge development in compressed air. Since the dielectric strength of compressed air depends on the purity and humidity of the air, it is necessary to take measures to clean the air from contamination and to dry the air.
Для обеспечения требуемой мощности необходимо рассматривать процессы теплопередачи в обмотках трансформатора и охладителе. Коэффициент теплопередачи является функцией давления газа и его скорости. Газодинамический и тепловой расчеты обмоток трансформатора и охладителя позволяют определить то давление воздуха, которое обеспечит требуемую мощность трансформатора.To ensure the required power, it is necessary to consider the processes of heat transfer in the transformer windings and cooler. The heat transfer coefficient is a function of gas pressure and gas velocity. Gas-dynamic and thermal calculations of the transformer and cooler windings make it possible to determine the air pressure that will provide the required power of the transformer.
По результатам расчетов по пп. 1 и 2 выбирается давление воздуха (наибольшее).According to the results of calculations for PP. 1 and 2 the air pressure (highest) is selected.
Вариант конкретного исполнения трансформатора иллюстрируется рисунками.The specific version of the transformer is illustrated in the figures.
На фиг. 1 показан общий вид трансформатора. В баке трансформатора 1 расположены магнитопровод и обмотки (первичная и вторичные). Во внешнем контуре расположены нагнетатели 2, охладители 3, а также газовые затворы 4. Кроме того во внешнем контуре может быть предусмотрен фильтр-осушитель для очистки воздуха. Имеется также устройство регулирования напряжения под нагрузкой 5.FIG. 1 shows a general view of the transformer. The
На фиг. 2 показан разрез бака трансформатора. Пространство бака разделено экраном 6, в баке размещены обмотки и магнитопровод 7.FIG. 2 shows a cross-section of the transformer tank. The tank space is divided by a
В рабочем режиме сжатый воздух от нагнетателя подается в пространство под экраном 6, который поднимается вверх по каналам в магнитопроводе и обмотках высокого напряжения и низкого напряжения 7. Далее воздух через выходное отверстие поступает во внешний контур 8 по газопроводу к охладителю, в котором отдает накопленное тепло во внешнюю среду, и далее нагнетателем направляется опять в пространство под экран 6.In the operating mode, compressed air from the blower is supplied to the space under the
Скорость движения воздуха определяется характеристиками нагнетателя и газодинамическим сопротивлением трансформатора и охладителя. На фиг. 3 показаны зависимости газодинамических сопротивлений от расхода газа трансформатора, охладителя и нагнетателя. В точке пересечения характеристики нагнетателя и суммарного газодинамического сопротивления трансформатора и охладителя определяется расход газа в м3/с. Далее, в зависимости от сечений каналов магнитопровода и обмоток, определяются скорости в этих каналах и в охладителе. По тепловой характеристике охладителя для известной скорости газа и мощности потерь трансформатора определятся температура газа на входе и выходе охладителя. Тепловой расчет трансформатора для известных скоростей потока газа в каналах и его температуры на входе в трансформатор определяет максимальные температуры проводников катушек и температуру магнитопровода.The air velocity is determined by the characteristics of the blower and the gas-dynamic resistance of the transformer and cooler. FIG. 3 shows the dependences of gas-dynamic resistances on the gas flow rate of the transformer, cooler and blower. At the point of intersection of the characteristics of the blower and the total gas-dynamic resistance of the transformer and the cooler, the gas flow rate is determined in m 3 / s. Further, depending on the cross-sections of the channels of the magnetic circuit and windings, the speeds in these channels and in the cooler are determined. The temperature of the gas at the inlet and outlet of the cooler is determined from the thermal characteristic of the cooler for a known gas velocity and power loss of the transformer. The thermal calculation of the transformer for known gas flow rates in the channels and its temperature at the transformer inlet determines the maximum temperatures of the coil conductors and the temperature of the magnetic circuit.
Изоляционные характеристики различных узлов трансформатора определяются расчетом на основе экспериментально определенной и известной зависимости коэффициента ионизации воздуха от давления газа, а также экспериментально определенных характеристик основных изоляционных промежутков трансформатора.The insulation characteristics of various transformer units are determined by calculation based on the experimentally determined and known dependence of the air ionization coefficient on the gas pressure, as well as the experimentally determined characteristics of the main insulation gaps of the transformer.
Список используемых источников информации:List of used sources of information:
1. А.В. Сапожников, Конструктирование трансформаторов, 1959г., Госэнергоиздат.1. A.V. Sapozhnikov, Design of transformers, 1959, Gosenergoizdat.
2. Z.D. Wang, Q. Liu, X. Wang and others. Ester insulating liquids for power transformers, OGRE 2012, A2-209.2. Z.D. Wang, Q. Liu, X. Wang and others. Ester insulating liquids for power transformers, OGRE 2012, A2-209.
3. Патент JP 2011077385 2011.04.143. Patent JP 2011077385 2011.04.14
4. Гура Ю.Л. «Силовой трансформатор с элегазовым заполнением», Электрик, №1-2, 2009.4. Gura Yu.L. "Gas-filled power transformer", Electric, No. 1-2, 2009.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019141921U RU203274U1 (en) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | COMPRESSED AIR FILLED TRANSFORMER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019141921U RU203274U1 (en) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | COMPRESSED AIR FILLED TRANSFORMER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203274U1 true RU203274U1 (en) | 2021-03-30 |
Family
ID=75356067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019141921U RU203274U1 (en) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | COMPRESSED AIR FILLED TRANSFORMER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203274U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0218907A (en) * | 1988-07-07 | 1990-01-23 | Toshiba Corp | Gas-insulated transformer |
JPH1030595A (en) * | 1996-07-15 | 1998-02-03 | Hitachi Ltd | Gas blower for gas insulating transformer |
JP2007096175A (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Toshiba Corp | Gas-insulated transformer |
JP2011077385A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Toshiba Corp | Gas-insulated transformer |
RU168099U1 (en) * | 2016-06-16 | 2017-01-18 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system |
-
2019
- 2019-12-13 RU RU2019141921U patent/RU203274U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0218907A (en) * | 1988-07-07 | 1990-01-23 | Toshiba Corp | Gas-insulated transformer |
JPH1030595A (en) * | 1996-07-15 | 1998-02-03 | Hitachi Ltd | Gas blower for gas insulating transformer |
JP2007096175A (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Toshiba Corp | Gas-insulated transformer |
JP2011077385A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Toshiba Corp | Gas-insulated transformer |
RU168099U1 (en) * | 2016-06-16 | 2017-01-18 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Three-phase multi-winding transformer with a closed air cooling system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lachman et al. | Real-time dynamic loading and thermal diagnostic of power transformers | |
CN107430925B (en) | Fluid-insulated electrical apparatus and cooling method thereof | |
US10714256B2 (en) | Electrical device comprising a gas-insulated apparatus, in particular a gas-insulated transformer or reactor | |
Pansini | Electrical transformers and power equipment | |
RU203274U1 (en) | COMPRESSED AIR FILLED TRANSFORMER | |
CN108141986B (en) | Cooling device, e.g. for cooling a converter valve hall | |
EP2481069A1 (en) | A fault current limiter | |
Bouhaddiche et al. | Thermal modelling of power transformer | |
KR102411347B1 (en) | Transformer inciuding cooling apparatus installed in distributing panel | |
RU203974U1 (en) | SEALED CASE OF A HIGH VOLTAGE DEVICE OPERATING IN A LIQUID DIELECTRIC MEDIUM | |
Holman | Gas Insulated Transformers (GYTs) | |
Hrkac et al. | BIOTEMP® transformer technology for innovative compact substation | |
RU209592U1 (en) | HERMETIC CASING OF A HIGH-VOLTAGE DEVICE OPERATING IN A LIQUID DIELECTRIC ENVIRONMENT | |
CN219979276U (en) | Dry-type transformer | |
Lee et al. | Solid insulation distribution transformer | |
Chen et al. | Temperature prediction on power transformers and the guide on load dispatch | |
Suechoey et al. | An analysis of temperature and pressure on loading oil-immersed distribution transformer | |
Özdoğan | Thermal analysis of dry type transformer at the hottest point in different load conditions | |
Ramachandran | Standards relevant to transformers–Part IV | |
CN204204619U (en) | A kind of sulfur hexafluoride gas-filled cabinet 27.5kV current transformer | |
Larin et al. | The Development of a 110 kv dry-Type Transformer | |
Kaymaz | Investigation of oil flow and heat transfer in transformer radiator | |
Liu et al. | Design and Development of Combined SF6 Enclosed Gas Insulated Series Resonance Testing Equipment | |
Mamizadeh et al. | Analyzing and comparing the hot-spot thermal models of HV/LV prefabricated and outdoor oil-immersed power transformers | |
Dooley | A comparison of liquid-filled and dry-type transformers for industrial applications |