RU2680722C2 - Подводная электрическая система с компенсированным давлением - Google Patents

Подводная электрическая система с компенсированным давлением Download PDF

Info

Publication number
RU2680722C2
RU2680722C2 RU2017109375A RU2017109375A RU2680722C2 RU 2680722 C2 RU2680722 C2 RU 2680722C2 RU 2017109375 A RU2017109375 A RU 2017109375A RU 2017109375 A RU2017109375 A RU 2017109375A RU 2680722 C2 RU2680722 C2 RU 2680722C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
compensated
transformer
underwater
housing
Prior art date
Application number
RU2017109375A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017109375A (ru
RU2017109375A3 (ru
Inventor
Тор ЛАНЕРЮД
Томас ГРАДИНГЕР
Хайнц ЛЕНДЕНМАНН
Эса ВИРТАНЕН
Томас Вагнер
Тимо КОЙВУЛУОМА
Original Assignee
Абб Швайц Аг
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 Абб Швайц Аг filed Critical Абб Швайц Аг
Publication of RU2017109375A publication Critical patent/RU2017109375A/ru
Publication of RU2017109375A3 publication Critical patent/RU2017109375A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2680722C2 publication Critical patent/RU2680722C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/06—Hermetically-sealed casings
    • H05K5/068—Hermetically-sealed casings having a pressure compensation device, e.g. membrane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0206—Heat exchangers immersed in a large body of liquid
    • F28D1/022—Heat exchangers immersed in a large body of liquid for immersion in a natural body of water, e.g. marine radiators
    • 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
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/068—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode mounted on a transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20236—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures by immersion
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)

Abstract

Изобретение относится к подводным электрическим системам. Подводная электрическая система с компенсированным давлением содержит корпус (8), заполненный диэлектрической жидкостью (12). Корпус имеет первую часть (8a) корпуса и вторую часть (8a) корпуса, связанные по давлению друг с другом. Первая часть корпуса содержит трансформатор (3), а вторая часть корпуса содержит преобразователь (4) мощности. Подводная электрическая система с компенсированным давлением содержит компенсатор (2) давления, установленный для компенсации давления внутри корпуса. Компенсатор давления выполнен с возможностью компенсации давления как в первой части корпуса, так и во второй части корпуса. Технический результат - повышение надежности работы. 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к подводным электрическим системам, и в частности, к подводной электрической системе с компенсированным давлением.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В общих чертах электрическое подводное оборудование и устройства, как правило, требуют высоких стандартов в отношении долговечности, долговременной функциональности и автономности во время работы. Электрическое подводное оборудование, которое требует охлаждения в процессе работы, такое как подводные преобразователи, требует автономного и надежного охлаждения своих компонентов. Известно использование диэлектрической жидкости малой сжимаемости, такой как например минеральное масло в качестве охлаждающей жидкости. Диэлектрическая жидкость также может состоять из натуральных или синтетических сложных эфиров. В общих чертах диэлектрическая жидкость используется для предоставления среды с компенсированным давлением, и дополнительно выполняет функции электроизолирующего вещества электрических компонентов, таких как блоки конденсаторов, размещенных в электрооборудовании. Резервуары подводного силового электронного оборудования, такие как подводные преобразователи, таким образом, как правило, заполнены маслом, которое действует в качестве комбинированного электроизолирующего и охлаждающего вещества. Масло получает тепло от внутренних компонентов преобразователя и отдает его морской воде через стенку резервуара или через теплообменник.
В некоторых случаях резервуар снабжен системой компенсации давления, так что внутреннее давление близко или равно внешнему давлению. Компоновки, содержащие такие системы компенсации давления, в дальнейшем будут называться компоновками с компенсированным давлением. Предоставление системы компенсации давления подразумевает необходимость значительно меньшей нагрузки на стенки резервуара по сравнению с резервуарами (такими, которые являются частью подводной электрической системы) без системы компенсации давления. Например, давление на глубине 3000 метров составляет 300 бар.
В общем случае преобразователь мощности требует нескольких электрических соединений с трансформатором. В известных подводных электроэнергетических системах, как правило, преобразователь мощности и трансформатор устанавливаются в отдельных резервуарах с отдельными системами компенсации давления, и с мокрыми соединениями для электрической связи.
На фиг. 1 схематически показана такая известная подводная электрическая система 1a с компенсированным давлением. Подводная электрическая система 1a с компенсированным давлением содержит первый резервуар, содержащий трансформатор 3, и второй резервуар, содержащий преобразователь 4 мощности. Резервуары соединены посредством трубы. Каждый резервуар заполнен диэлектрической жидкостью 12 и имеет свою собственную отдельную систему 2а, 2b компенсации давления.
В WO 2008/055515 (смотри в нем в частности Фиг. 3) описывается преобразователь и трансформатор, расположенные оба внутри одного водонепроницаемого корпуса. Согласно WO 2008/055515 преобразователь расположен внутри дополнительного влагонепроницаемого корпуса и, следовательно, между ними нет сообщения по текучей среде.
В EP2579438 (смотри в нем в частности Фиг. 6) раскрывается преобразователь и трансформатор, но не упоминается о сообщении по текучей среде.
Из предшествующего уровня техники (такая как в WO 2008/055515) известна также подводная электрическая система с компенсированным давлением, где заполненный жидкостью резервуар преобразователя размещен внутри основного контейнера, который также заключает в себе трансформатор. На Фиг. 2 схематически показана такая известная подводная электрическая система 1b с компенсированным давлением. Подводная электрическая система 1b таким образом содержит первый заполненный диэлектрической жидкостью 12 резервуар, который содержит трансформатор 3 и имеет систему 2а компенсации давления. Первый резервуар, в свою очередь дополнительно содержит второй резервуар. Второй резервуар, также заполненный диэлектрической жидкостью 12, содержит преобразователь 4 мощности и имеет систему 2b компенсации давления.
В общих чертах преобразователь мощности имеет высокие тепловые потери, но требует низких температур для того, чтобы работать эффективно. Поверхности стенок резервуара в большинстве случаев недостаточно для достижения требуемого охлаждения. Поверхность может быть расширена посредством использования гофрировки резервуара, охлаждающих ребер или внешнего теплообменника, но это увеличивает стоимость и вес подводной электрической системы с компенсированным давлением. С другой стороны, трансформатор менее чувствителен к воздействию высоких температур.
EP 2 717401 A1 относится к подводной электроэнергетической системе. Подводная электроэнергетическая система включает в себя первое подводное электрическое устройство, имеющее первую подводную камеру, и второе подводное электрическое устройство, имеющее вторую подводную камеру. Первое подводное электрическое устройство и второе подводное электрическое устройство установлены на общей раме. Между первой подводной камерой и второй подводной камерой предусмотрен канал.
Принимая во внимание вышеизложенное, по-прежнему существует потребность в улучшенной подводной электрической системе с компенсированным давлением, содержащей трансформатор и преобразователь мощности.
СУЩНОСТЬ
В настоящем документе задачей вариантов осуществления является предоставление эффективных подводных электрических систем с компенсированным давлением, содержащих трансформатор и преобразователь мощности.
В частности, в соответствии с первым аспектом представлена подводная электрическая система с компенсированным давлением. Подводная электрическая система с компенсированным давлением содержит корпус, заполненный диэлектрической жидкостью. Корпус имеет первую часть корпуса и вторую часть корпуса, связанных по давлению друг с другом. Первая часть корпуса содержит трансформатор, а вторая часть корпуса содержит преобразователь мощности. Подводная электрическая система с компенсированным давлением содержит компенсатор давления, выполненный с возможностью компенсации давления внутри корпуса. Компенсатор давления может компенсировать давление как в первой части корпуса, так и во второй части корпуса.
Наличие подводного преобразователя мощности и подводного трансформатора, размещенных в общем корпусе, заполненном диэлектрической жидкостью, влечет за собой ряд преимуществ и технические эффектов.
Предпочтительно, что требуется только одна система компенсации давления.
Предпочтительно, что нет необходимости в мокрых соединениях между подводным преобразователем мощности и подводным трансформатором.
Предпочтительно, чтобы корпус имел большую поверхность, которую можно использовать, чтобы уменьшить рабочую температуру преобразователя мощности.
Предпочтительно, что корпус можно было удлинить по вертикали для того, чтобы улучшить естественный конвективный поток диэлектрической жидкости.
Предпочтительно, что это позволяет расположить чувствительные к температуре компоненты в холодной окружающей среде.
Предпочтительно, что подводный трансформатор можно расположить таким образом, чтобы потери трансформатора генерировали естественный конвективный поток диэлектрической жидкости, который помогает охлаждать подводный преобразователь мощности. Этого можно достигнуть либо путем установки трансформатора над преобразователем мощности, либо путем предоставления каналов для охладителя сквозь разделительную стенку.
Предпочтительно, что можно уменьшить температурные градиенты внутри полупроводниковых компоновок и абсолютные температуры.
Другие задачи, признаки и преимущества прилагаемых вариантов осуществления будут очевидны из следующего подробного описания, из прилагаемых зависимых пунктов формулы изобретения, а также из чертежей.
Вообще все термины, используемые в формуле изобретения, должны интерпретироваться в соответствии с их обычным значением в области техники, если явно не было определено иначе. Все ссылки на «элемент, устройство, компонент, средство, этап и т.д.» должны явно толковаться как относящееся, по меньшей мере, к одному варианту элемента, устройства, компонента, средства, этапа и т.д., если иное явно не указано. Этапы любого способа, описываемого в настоящем документе, не должны выполняться в описанном точном порядке, если явно не указано иное.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Теперь изобретение описывается, для примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
На Фиг. 1 и 2 схематически показаны подводные электрические системы с компенсированным давлением в соответствии с предшествующим уровнем техники;
На Фиг. 3, 4, 6, 8 и 9 схематически показаны подводные электрические системы с компенсированным давлением в соответствии с вариантами осуществления;
На Фиг. 5 и 7 схематически показаны компоновки трансформатора и компонентов преобразователя мощности для использования в подводной электрической системе с компенсированным давлением в соответствии с вариантами осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Теперь изобретение будет описано здесь более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны определенные варианты осуществления изобретения. Это изобретение, однако, может быть реализовано во многих различных формах и не должно быть истолковано как ограниченное набором вариантов осуществления, изложенных в данном документе; скорее, эти варианты осуществления предоставляются в качестве примера, чтобы это раскрытие было тщательным и полным, и полностью доносило объем изобретения специалистам в данной области. Одинаковые номера относятся к одинаковым элементам во всем тексте описания.
Системы охлаждения для электрооборудования, и особенно для подводных электрических систем, используются для охлаждения электрических компонентов, таких как трансформаторы, преобразователи мощности, функциональные блоки для мощной электроники, полупроводниковые модули, разъемы и блоки конденсаторов. Такие электрические компоненты генерируют тепло, которое должно быть рассеяно системой охлаждения. Системы охлаждения подводных электрических систем обычно сконструированы простым образом, избегая каких-либо ненужных частей и механизмов. Вообще желательно иметь пассивные системы охлаждения, таким образом, чтобы системы охлаждения без каких-либо приводных или питаемых частей, например, без насосов, охлаждали электрическое оборудование. В некоторых случаях используется естественная конвекция. Охлаждение за счет естественной конвекции использует передачу тепла от охлаждающей жидкости к окружающей морской воде для генерации циркуляции внутри системы охлаждения и таким образом внутри электрических систем.
Обратимся теперь к Фиг. 3 - 9. Фиг. 3, 4, 6, 8 и 9 являются видами в поперечном разрезе сбоку, иллюстрирующими подводные электрические системы с компенсированным давлением в соответствии с вариантами осуществления. На Фиг. 5 и 7 схематически показаны компоновки трансформатора и компонентов преобразователя мощности для использования в подводной электрической системе с компенсированным давлением в соответствии с вариантами осуществления.
В общих чертах, предлагается подводная электрическая система 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением.
Подводная электрическая система 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением содержит корпус 8. Корпус 8 может быть резервуаром. Корпус 8 заполнен диэлектрической жидкостью 12. Диэлектрическая жидкость 12 может быть маслом. Корпус 8 имеет первую часть 8a корпуса и вторую часть 8b корпуса. Первая часть 8a корпуса и вторая часть 8b корпуса связанны по давлению друг с другом. Связь по давлению может быть сообщением по текучей среде. Первая часть 8a корпуса содержит трансформатор 3, а вторая часть 8b корпуса содержит преобразователь 4 мощности.
Подводная электрическая система 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением дополнительно содержит компенсатор 2 давления. Компенсатор 2 давления выполнен с возможностью компенсации давления внутри корпуса 8. Компенсатор давления 2 может компенсировать давление как в первой части 8a корпуса, так и во второй части 8b корпуса.
Особые преимущества и технические эффекты для таких подводных электрических систем 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением кратко изложены выше. В частности, для первой части 8a корпуса и второй части 8b корпуса требуется только одна система компенсации давления, как это определено в компенсаторе 2 давления.
При использовании электрические компоненты, такие как трансформатор 3 и преобразователь 4 мощности вырабатывают тепло. В общих чертах для некоторых электрических компонентов повышенная температура является общим фактором нагрузки. Так образом в подводных средах, таких как подводные электрические системы, которые требуют высокой надежности, тепловая нагрузка должна быть сведена к минимуму. В электрических компонентах энергия рассеивается во время работы. Эта энергия подводится к наружным стенкам электрических компонентов, где она перенаправляется в окружающее пространство, такое как диэлектрическая жидкость 12, окружающая электрические компоненты. Из диэлектрической жидкости 12 тепло передается в окружающую воду. Более подробно, тепло от диэлектрической жидкости 12 передается на стенки корпуса 8 и оттуда в воду, окружающую корпус 8. Эффективное охлаждение электрических компонентов позволяет ограничить температуру горячих точек электрических компонентов.
Теперь будут описаны конкретные дополнительные признаки таких подводных электрических систем с компенсированным давлением.
Первая часть 8a корпуса может содержать стенку 8c резервуара для передачи тепла от преобразователя мощности 4. Стенка 8c резервуара может содержать рифление или охлаждающие ребра.
Здесь могут быть различные способы предоставления первой части 8a корпуса и второй части 8b корпуса в корпусе 8. Например корпус 8 может дополнительно содержать, по меньшей мере, одну разделительную стенку 9. По меньшей мере, одна разделительная стенка 9 может быть расположена между преобразователем 4 мощности и трансформатором 3. Примеры таких подводных электрических систем 5d и 5e с компенсированным давлением схематически показаны на Фиг. 8 и 9.
Для таких подводных электрических систем с компенсированным давлением 5d и 5e связь по давлению может состоять, по меньшей мере, из одного сквозного отверстия 10, по меньшей мере, в одной разделительной стенке 9. Пример такой подводной электрической системы 5e с компенсированным давлением схематически показан на Фиг. 9. Альтернативно, по меньшей мере, одна разделительная стенка 9 выступает в качестве направляющей для направления потока диэлектрической жидкости между первой частью 8a корпуса и второй частью 8b корпуса. Пример такой подводной электрической системы 5d с компенсированным давлением схематически показан на Фиг.е 8.
Здесь могут быть различные размеры сквозного отверстия (или сквозных отверстий). Например, по меньшей мере, одно сквозное отверстие имеет суммарное сечение, по меньшей мере, 1 квадратный сантиметр. Таким образом, суммарное сечение всех сквозных отверстий может составлять, по меньшей мере, 1 квадратный сантиметр.
Здесь могут быть различные способы обеспечения электрической совместимости между трансформатором 3 и преобразователем 4 мощности. Например, по меньшей мере, одно электрическое соединение 7 может проходить, по меньшей мере, через одно сквозное отверстие 10, по меньшей мере, в одной разделительной стенке 9 для электрического соединения преобразователя 4 мощности и трансформатора 3. Пример такой подводной электрической системы 5e с компенсированным давлением схематически показан на Фиг. 9.
Здесь могут быть различные способы расположения преобразователя 4 мощности и трансформатора 3 по отношению друг к другу. Например, трансформатор 3 и преобразователь 4 мощности могут быть расположены таким образом, что при использовании, трансформатор 3 расположен в вертикальном положении над преобразователем 4 мощности. Пример такой подводной электрической системы 5c с компенсированным давлением схематически показан на Фиг. 6. Например, трансформатор 3 и преобразователь 4 мощности могут быть расположены таким образом, что при использовании, трансформатор 3 расположен в горизонтальном положении между двумя преобразователями 4 мощности. Пример такой подводной электрической системы 5b с компенсированным давлением схематически показан на Фиг. 4.
Здесь могут быть различные способы обеспечения охлаждения преобразователя 4 мощности и трансформатора 3. Например, электрическая система 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением может содержать контур 11 охлаждения, через который течет диэлектрическая жидкость 12. Контур 12 охлаждения включает в себя, по меньшей мере, преобразователь 4 мощности и трансформатор 3. Примеры таких подводных электрических систем 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением схематически показаны на Фиг. 3, 4, 6, 8 и 9.
Здесь могут быть различные способы расположения преобразователя 4 мощности и трансформатора 3 вдоль контура 11 охлаждения. Например, преобразователь 4 мощности и трансформатор 3 могут быть соединены последовательно вдоль контура 11 охлаждения. Поток диэлектрической жидкости 12 внутри контура 12 охлаждения может, по меньшей мере, частично приводиться в движение посредством естественной конвекцией. Кроме того, трансформатор 3 и преобразователь 4 мощности могут быть расположены относительно контура 11 охлаждения таким образом, что поток диэлектрической жидкости 12 индуцируется тепловыми потерями в трансформаторе 3 и, по меньшей мере, частично используется для охлаждения преобразователя 4 мощности.
Подводная электрическая система с компенсированным давлением может дополнительно содержать теплообменник 6. Теплообменник 6 может быть предусмотрен на внешней стенке корпуса 8. Пример такой подводной электрической системы 5d с компенсированным давлением схематически показан на Фиг. 8. Теплообменник 6 может быть выполнен с возможностью приема диэлектрической жидкости 12 из первой части 8a корпуса и подачи диэлектрической жидкости 12 во вторую часть 8b корпуса.
Конкретные варианты осуществления, относящиеся, по меньшей мере, к некоторым из описанных выше подводных электрических систем с компенсированным давлением теперь будут описаны со ссылками на Фиг.3 - 9.
В соответствии с первым вариантом осуществления, как это показано на Фиг. 3, подводная электрическая система 5a с компенсированным давлением может содержать преобразователь 4 мощности и трансформатор 3 в одном корпусе 8, где охлаждающие потоки смешиваются таким образом, что большую поверхность корпуса 8 можно использовать для частичного охлаждения преобразователя 3 мощности. Кроме того, установка трансформатора 3 и преобразователя 4 мощности в общем корпусе требует только одного компенсатора 2 давления.
В соответствии со вторым вариантом осуществления подводной электрической системы 5b с компенсированным давлением, как это показано на Фиг. 4, составляющие элементы преобразователя 4 мощности установлены вокруг трансформатора 3, обеспечивая тем самым очень компактное расположение. В общих чертах, предложенные в данном документе варианты осуществления создают большую гибкость механической и электрической конструкции так, что оборудование может быть очень компактным. Требуется только один компенсатор 2 давления. На Фиг. 5 схематически показана компоновка трансформатора 3 и компонентов преобразователя 4 мощности для использования в подводной электрической системе 5b с компенсированным давлением в соответствии с вариантом осуществления, показанным на Фиг. 4. Таким образом, обобщая вариант осуществления, показанный на Фиг. 5, предлагается компоновка трансформатора 3 и компонентов преобразователя 4 мощности для использования в подводной электрической системе, где трансформатор 3 и компоненты преобразователя 4 мощности расположены таким образом, что при использовании трансформатор 3 расположен в горизонтальном положении между двумя преобразователями 4 мощности (или между двумя компонентами одного преобразователя мощности).
В соответствии с третьим вариантом осуществления, как это показано на Фиг. 6, где трансформатор 3 подводной электрической системы 5c с компенсированным давлением был расположен вертикально над преобразователем 4 мощности, таким образом, что потери трансформатора вызывают поток диэлектрической жидкости 12 с естественной конвекцией, который помогает охлаждать преобразователь 4 мощности. Требуется только один компенсатор 2 давления. На Фиг. 7 схематически показана компоновка трансформатора 3 и компонентов преобразователя 4 мощности для использования в подводной электрической системе 5c с компенсированным давлением в соответствии с вариантом осуществления, показанным на Фиг. 6. Таким образом, обобщая вариант осуществления, показанный на Фиг. 7, предлагается компоновка трансформатора 3 и компонентов преобразователя 4 мощности для использования в подводной электрической системе, где трансформатор 3 и компоненты преобразователя 4 мощности расположены таким образом, что при использовании трансформатор 3 расположен в вертикальном положении над (компонентами) преобразователя 4 мощности.
В соответствии с четвертым вариантом осуществления, как это показано на Фиг. 8, потери трансформатора вызывают поток с естественной конвекцией, который помогает охлаждать преобразователь 4 мощности. В отличие от варианта осуществления, показанном на Фиг. 6, поток с естественной конвекцией соответствует подводной электрической системе 5d с компенсированным давлением настоящего варианта осуществления, обеспечиваемый за счет направления потока диэлектрической жидкости 12 через каналы, образованные в разделительной стенке 9. Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления подводная электрическая система 5c с компенсированным давлением имеет общий цикл охлаждения, который включает в себя внешний теплообменник 6. Поток диэлектрической жидкости 12 направляется таким образом, что потери в трансформаторе 3 индуцируют поток с естественной конвекцией через преобразователь 4 мощности. Требуется только один компенсатор 2 давления.
В соответствии с пятым вариантом осуществления, как это показано на Фиг. 9, также возможно спроектировать подводную электрическую систему 5e с компенсированным давлением так, что как трансформатор 3, так и преобразователь 4 мощности имеют свой отдельный цикл охлаждения и используют различные части поверхности корпуса для передачи тепла окружающей морской воде. Трансформатор 3 и преобразователь 4 мощности отделяются разделительной стенкой 9 для того, чтобы поддерживать ограниченный теплообмен между ними. В разделительной стенке 9 могут быть небольшие сквозные отверстия 10, так что диэлектрическая жидкость 12 связана по давлению и требуется 12 только один компенсатор давления. Сквозные отверстия 10 могут дополнительно использоваться для предоставления возможности электрического соединения 7, которое устанавливается между трансформатором 3 и преобразователем 4 мощности.
Изобретение, главным образом, было описано выше со ссылкой на несколько вариантов осуществления. Однако, как легко оценить специалисту в данной области техники, другие варианты осуществления изобретения, чем те, что раскрыты выше, в равной степени возможны в пределах объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Например, хотя масло использовалось в качестве примера диэлектрической жидкости 12, следует понимать, что может использоваться любая подходящая диэлектрическая жидкость 12. Например, хотя была сделана ссылка на один преобразователь 4 мощности, любая из раскрытых в данном документе подводных электрических систем 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением может включать в себя множество преобразователей 4 мощности.
Кроме того, хотя была сделана ссылка на подводную электрическую систему 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением, по одному из аспектов предлагается также подводный преобразователь. Такой подводный преобразователь может включать любые компоненты или признаки раскрытых в данном документе подводных электрических систем 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением. Таким образом, подводный преобразователь может содержать корпус 8, заполненный диэлектрической жидкостью 12, где корпус имеет первую часть 8a корпуса и вторую часть 8b корпуса связанных по давлению друг с другом, где первая часть корпуса содержит трансформатор 3, и где вторая часть корпуса содержит преобразователь 4 мощности. Таким образом, подводный преобразователь может дополнительно содержать компенсатор 2 давления, выполненный с возможностью компенсации давления внутри корпуса, где компенсатор давления может компенсировать давление как в первой части корпуса, так и во второй части корпуса. Таким образом подводный преобразователь может дополнительно содержать любые необязательные компоненты или признаки раскрытых в данном документе подводных электрических систем 5a, 5b, 5c, 5d, 5e с компенсированным давлением.

Claims (19)

1. Подводная электрическая система с компенсированным давлением (5a, 5b, 5c, 5d, 5e), содержащая:
подводный корпус (8), заполненный диэлектрической жидкостью (12), причем упомянутый корпус (8) имеет первую часть (8a) корпуса и вторую часть (8b) корпуса, которые связаны по давлению друг с другом, первая часть (8a) корпуса содержит трансформатор (3), а вторая часть (8b) корпуса содержит преобразователь (4) мощности;
компенсатор (2) давления, размещенный для компенсации давления внутри упомянутого корпуса (8) и для противодействия внешнему давлению жидкой среды, окружающей упомянутый корпус (8), причем компенсатор (2) давления выполнен с возможностью компенсации давления как в первой части (8a) корпуса, так и во второй части (8b) корпуса; и
контур (11) охлаждения, через который протекает диэлектрическая жидкость, причем контур (11) охлаждения включает в себя преобразователь мощности и трансформатор.
2. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по п. 1, в которой связь по давлению является связью по текучей среде.
3. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по п. 1 или 2, в которой первая часть (8a) корпуса содержит стенку (8c) резервуара для передачи тепла от преобразователя мощности.
4. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по пп. 1-3, в которой упомянутый корпус (8) дополнительно содержит:
по меньшей мере одну разделительную стенку (9), расположенную между преобразователем мощности и трансформатором.
5. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по п. 4, в которой связь по давлению осуществляется по меньшей мере через одно сквозное отверстие (10) по меньшей мере в одной разделительной стенке (9).
6. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по п. 5, в которой по меньшей мере одно сквозное отверстие (10) имеет суммарное сечение по меньшей мере 1 квадратный сантиметр.
7. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по п. 5 или 6, в которой по меньшей мере одно электрическое соединение (7) проходит по меньшей мере через одно сквозное отверстие (10) по меньшей мере в одной разделительной стенке (9) для электрического соединения преобразователя мощности и трансформатора.
8. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по пп. 3-7, в которой стенка (8c) резервуара содержит рифление или охлаждающие ребра.
9. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по п. 8, в которой преобразователь мощности и трансформатор соединены последовательно вдоль контура (11) охлаждения.
10. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по п. 9, в которой поток диэлектрической жидкости внутри контура (11) охлаждения по меньшей мере частично приводится в движение посредством естественной конвекции.
11. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по п. 9 или 10, в которой трансформатор и преобразователь мощности расположены относительно контура (11) охлаждения таким образом, что поток диэлектрической жидкости индуцируется тепловыми потерями в трансформаторе и по меньшей мере частично используется для охлаждения преобразователя мощности.
12. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по пп. 1-11, в которой трансформатор и преобразователь мощности расположены таким образом, что при использовании трансформатор расположен в вертикальном положении над преобразователем мощности.
13. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по пп. 1-12, дополнительно содержащая:
теплообменник (6), причем теплообменник предусмотрен на внешней стенке упомянутого корпуса (8).
14. Подводная электрическая система с компенсированным давлением по п. 13, в которой теплообменник (6) установлен для приема диэлектрической жидкости из первой части (8a) корпуса и для подачи диэлектрической жидкости во вторую часть(8b) корпуса.
RU2017109375A 2014-08-22 2015-08-10 Подводная электрическая система с компенсированным давлением RU2680722C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14181874.0A EP2988311B1 (en) 2014-08-22 2014-08-22 Pressure compensated subsea electrical system
EP14181874.0 2014-08-22
PCT/EP2015/068376 WO2016026729A1 (en) 2014-08-22 2015-08-10 Pressure compensated subsea electrical system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017109375A RU2017109375A (ru) 2018-09-24
RU2017109375A3 RU2017109375A3 (ru) 2018-09-24
RU2680722C2 true RU2680722C2 (ru) 2019-02-26

Family

ID=51399526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017109375A RU2680722C2 (ru) 2014-08-22 2015-08-10 Подводная электрическая система с компенсированным давлением

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10244650B2 (ru)
EP (1) EP2988311B1 (ru)
CN (1) CN106605457B (ru)
AU (1) AU2015306293B2 (ru)
BR (1) BR112017003210B1 (ru)
CA (1) CA2958928C (ru)
DK (1) DK2988311T3 (ru)
MX (1) MX364549B (ru)
RU (1) RU2680722C2 (ru)
WO (1) WO2016026729A1 (ru)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2824275B1 (en) * 2013-07-09 2015-09-16 ABB Technology Ltd Subsea unit with cooling of electronic devices
US11191186B2 (en) 2014-06-24 2021-11-30 David Lane Smith System and method for fluid cooling of electronic devices installed in an enclosure
US9699939B2 (en) * 2014-06-24 2017-07-04 David Lane Smith System and method for fluid cooling of electronic devices installed in a sealed enclosure
US11744041B2 (en) 2014-06-24 2023-08-29 David Lane Smith System and method for fluid cooling of electronic devices installed in an enclosure
US10026537B2 (en) * 2015-02-25 2018-07-17 Onesubsea Ip Uk Limited Fault tolerant subsea transformer
NO343424B1 (en) * 2015-08-26 2019-03-04 Fmc Kongsberg Subsea As Combined Subsea Transformer and compensating HV Reactor
NL2015841B1 (en) * 2015-11-23 2017-06-07 Aecorsis B V A device comprising heat producing components with liquid submersion cooling.
JP6211119B2 (ja) * 2016-02-26 2017-10-11 三菱電機株式会社 電流制御装置
GB201619987D0 (en) 2016-11-25 2017-01-11 Iceotope Ltd Fluid cooling system
DK3343575T3 (da) * 2016-12-28 2020-06-22 Abb Schweiz Ag Trykkompensator i en undervandsinstallation
WO2018160962A1 (en) * 2017-03-02 2018-09-07 Massachusetts Institute Of Technology Variable inverter-rectifier-transformer
EP3404198B1 (en) * 2017-05-19 2019-12-18 ABB Schweiz AG A cooling arrangement of a subsea installation
CN107369523A (zh) * 2017-08-30 2017-11-21 华中科技大学 一种自然对流散热式水下变压器
DE102017222904A1 (de) * 2017-12-15 2019-06-19 Siemens Aktiengesellschaft Elektrisches Gerät mit innerer Umwälzeinrichtung
US10455730B2 (en) 2018-03-08 2019-10-22 Saudi Arabian Oil Company Thermal control system
WO2019192674A1 (de) * 2018-04-03 2019-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung, stromrichtermodul und verfahren zum betreiben des stromrichtermoduls
JP7180130B2 (ja) * 2018-06-07 2022-11-30 富士通株式会社 液浸槽
US10609839B1 (en) * 2018-09-28 2020-03-31 Liquidcool Solutions, Inc. Liquid submersion cooled electronic systems and devices
JP7332851B2 (ja) * 2018-12-28 2023-08-24 富士通株式会社 冷却システム
EP3731610B1 (en) * 2019-04-23 2023-11-15 ABB Schweiz AG Heat exchanging arrangement and subsea electronic system
TWM589293U (zh) * 2019-08-23 2020-01-11 緯創資通股份有限公司 散熱模組與電子裝置
CN110534293A (zh) * 2019-09-20 2019-12-03 徐州科奥电气有限公司 一种容错水下变压器
EP3908092B1 (en) 2020-05-04 2023-03-15 ABB Schweiz AG Subsea power module
EP3934043A1 (en) * 2020-06-30 2022-01-05 ABB Schweiz AG Arrangement for overvoltage protection of subsea electrical apparatus
US11533829B2 (en) * 2021-04-09 2022-12-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Systems and methods for immersion-cooled datacenters
US11606878B2 (en) 2021-04-09 2023-03-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Systems and methods for immersion-cooled datacenters
NO347837B1 (en) * 2022-09-05 2024-04-15 Orca Connex As System and method for optimised cooling and simplified handling of data processing equipment
US11997825B1 (en) 2023-05-16 2024-05-28 MTS IP Holdings Ltd Bellows for immersion cooling

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101753037A (zh) * 2009-09-11 2010-06-23 上海东沪医用设备有限公司 一种医用高频高压发生器的高压产生装置
EP2487327A1 (en) * 2011-02-09 2012-08-15 Siemens Aktiengesellschaft Subsea electronic system
WO2013124270A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-29 Aker Subsea As Long step out direct electric heating assembly
EP2717401A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-09 Siemens Aktiengesellschaft Subsea electrical power system
CN104183364A (zh) * 2014-06-23 2014-12-03 上海联影医疗科技有限公司 高压发生器变压油箱

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2023100A (en) * 1934-07-25 1935-12-03 Westinghouse Electric & Mfg Co Electrical conversion system
BE514321A (fr) * 1951-09-28 1952-10-15 Siemens Reiniger Werke Ag unite haute-tension d'appareil à rayon x
US3091722A (en) * 1961-06-21 1963-05-28 Sylvania Electric Prod Electronic assembly packaging
GB1035905A (en) * 1961-12-06 1966-07-13 Plessey Co Ltd Improvements in cooling systems
US3564386A (en) * 1968-12-27 1971-02-16 Westinghouse Electric Corp Power supply for converting high voltage alternating current into high voltage direct current
DE2255646C3 (de) * 1972-11-14 1979-03-08 Danfoss A/S, Nordborg (Daenemark) ölgekühltes elektrisches Gerät
DE2423929B1 (de) * 1974-05-16 1975-11-20 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Hochspannungsgenerator für einen Röntgendiagnostikapparat
US4181501A (en) 1979-03-26 1980-01-01 General Electric Company Method and apparatus for measuring antibody levels
JP2660875B2 (ja) * 1990-06-12 1997-10-08 松下電器産業株式会社 気体レーザ装置
US5305184A (en) * 1992-12-16 1994-04-19 Ibm Corporation Method and apparatus for immersion cooling or an electronic board
US5373417A (en) * 1994-02-28 1994-12-13 Motorola, Inc. Liquid-cooled circuit package with micro-bellows for controlling expansion
JPH09271178A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Daihen Corp 電力変換装置
NO313068B1 (no) 2000-11-14 2002-08-05 Abb As Undersjoisk transformator - distribusjonssystem med et forste og et andre kammer
DE10127276B4 (de) 2001-05-28 2004-06-03 Siemens Ag Unterwassertransformator und Verfahren zum Anpassen des Drucks im Außenkessel eines Unterwassertransformators
DE202004003644U1 (de) * 2004-03-09 2004-05-13 Kinder, Georg Kühlsystem für ein elektronisches Gerät, insbesondere Computer
US20070034360A1 (en) * 2005-06-08 2007-02-15 Hall Jack P High performance cooling assembly for electronics
CN101248497B (zh) * 2005-07-01 2012-03-21 西门子公司 电开关
WO2008000055A1 (en) 2006-06-30 2008-01-03 Vx Technologies Inc. Methods for simultaneous multi-set point matching
US9056663B2 (en) * 2006-11-06 2015-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Variable speed drive for subsea installations, vessels, and/or vehicles
US20080302115A1 (en) 2007-06-08 2008-12-11 Coda Octopus Group, Inc. Combined pressure compensator and cooling unit
EP2169690B1 (en) 2008-09-24 2012-08-29 ABB Technology AG Pressure compensator
FR2943488B1 (fr) 2009-03-23 2011-04-22 Converteam Technology Ltd Module electrique destine a etre immerge dans de l'eau
US8000102B2 (en) * 2009-08-20 2011-08-16 Babcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. Apparatus and arrangement for housing voltage conditioning and filtering circuitry components for an electrostatic precipitator
NO2487326T3 (ru) * 2011-02-09 2018-08-25
EP2571034A1 (en) * 2011-09-19 2013-03-20 Siemens Aktiengesellschaft Subsea transformer enclosure
EP2579438A1 (en) 2011-10-06 2013-04-10 Siemens Aktiengesellschaft Power cell for deepwater application
EP2610881B1 (en) * 2011-12-28 2014-04-30 Siemens Aktiengesellschaft Pressure compensator for a subsea device
EP2814482A1 (en) * 2012-02-16 2014-12-24 Allergan, Inc. Compositions and improved soft tissue replacement methods
CN102623138A (zh) * 2012-04-18 2012-08-01 南京电气（集团）有限责任公司 油纸绝缘套管内部压力补偿装置
EP2666956A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-27 ABB Technology AG A modular electric system located under water
WO2014071985A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Abb Technology Ltd Subsea unit comprising a two-phase cooling system and a subsea power system comprising such a subsea unit
EP2803813B1 (en) * 2013-05-16 2019-02-27 ABB Schweiz AG A subsea unit with conduction and convection cooling
EP2824275B1 (en) * 2013-07-09 2015-09-16 ABB Technology Ltd Subsea unit with cooling of electronic devices
US9777966B2 (en) * 2014-01-30 2017-10-03 General Electric Company System for cooling heat generating electrically active components for subsea applications
EP2928275A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-07 ABB Technology Ltd Arrangement for cooling components of a subsea electric system
NO2988580T3 (ru) * 2014-08-22 2018-03-10
US10026537B2 (en) * 2015-02-25 2018-07-17 Onesubsea Ip Uk Limited Fault tolerant subsea transformer
US10130009B2 (en) * 2017-03-15 2018-11-13 American Superconductor Corporation Natural convection cooling for power electronics systems having discrete power dissipation components

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101753037A (zh) * 2009-09-11 2010-06-23 上海东沪医用设备有限公司 一种医用高频高压发生器的高压产生装置
EP2487327A1 (en) * 2011-02-09 2012-08-15 Siemens Aktiengesellschaft Subsea electronic system
WO2013124270A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-29 Aker Subsea As Long step out direct electric heating assembly
EP2717401A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-09 Siemens Aktiengesellschaft Subsea electrical power system
CN104183364A (zh) * 2014-06-23 2014-12-03 上海联影医疗科技有限公司 高压发生器变压油箱

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017109375A (ru) 2018-09-24
BR112017003210A2 (pt) 2017-11-28
CA2958928C (en) 2018-10-23
EP2988311B1 (en) 2021-04-28
CN106605457B (zh) 2019-12-17
CA2958928A1 (en) 2016-02-25
AU2015306293A1 (en) 2017-03-02
MX2017002292A (es) 2017-08-21
DK2988311T3 (da) 2021-07-26
EP2988311A1 (en) 2016-02-24
MX364549B (es) 2019-04-30
RU2017109375A3 (ru) 2018-09-24
BR112017003210B1 (pt) 2022-02-01
US10244650B2 (en) 2019-03-26
US20170280577A1 (en) 2017-09-28
WO2016026729A1 (en) 2016-02-25
AU2015306293B2 (en) 2018-04-05
CN106605457A (zh) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2680722C2 (ru) Подводная электрическая система с компенсированным давлением
EP2803813B1 (en) A subsea unit with conduction and convection cooling
EP1310759B1 (en) Power equipment for use underwater
CN110352487B (zh) 热交换装置和海底电子系统
JP3234650U (ja) 海中設備
EP3051243A1 (en) Arrangement for subsea cooling of electric equipment
EP2919571B1 (en) Arrangement for subsea cooling of electric equipment
US9777966B2 (en) System for cooling heat generating electrically active components for subsea applications
US9185827B2 (en) Energy conversion device, notably for a system for electrically driving an underwater compression and pumping station
EP2679765B1 (en) Subsea unit comprising a two-phase cooling system
EP2988580B1 (en) A subsea unit enclosing an electrically insulating liquid and a thermally conducting liquid
EP3017143A1 (en) Subsea enclosure system for disposal of generated heat
EP2846617A1 (en) Cooling arrangement for power electronics building blocks
WO2017027955A1 (en) Heat exchanger device for confined spaces
SE1400342A1 (sv) Arrangement for cooling electrial components of a subsea electric system
CN112595157B (zh) 一种水下无能耗冷却装置
CN219536707U (zh) 一种功率模组及变流器
EP3211980A1 (en) Arrangement for subsea cooling of power electronic cells
KR101732386B1 (ko) 해양 구조물
NZ754923B (en) A subsea installation