RU2693035C1 - Трансформатор с зависимым от температуры охлаждением - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в ограничении колебаний температуры. Электрическое устройство (1) содержит корпус (6), расположенную в корпусе (6) и нагружаемую высоким напряжением активную часть (2), которая при своей работе создает тепло, предусмотренную для охлаждения изолирующую жидкость (20), которой заполнен корпус (6), и охлаждающую установку (8) для охлаждения изолирующей жидкости (20), которая имеет по меньшей мере один соединенный с возможностью пропускания тепла с наружной атмосферой охлаждающий элемент (10), через который направляется охлаждающая жидкость (20), в котором экономично ограничиваются или даже предотвращаются колебания температуры, при этом охлаждающая установка (8) имеет соединенный с корпусом (6) и снабженный подъемными ответвлениями (9) подъемный участок (15, 15.1), который на каждом подъемном ответвлении (9) соединен с охлаждающим элементом (10), при этом объем подъемного участка (15, 15.1) выбран в зависимости от коэффициента теплового расширения изолирующей жидкости (20) так, что уровень (21) заполнения при заданных температурах достигает различного количества подъемных ответвлений (9). 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к электрическому устройству, содержащему корпус, расположенную в корпусе и нагружаемую высоким напряжением активную часть, которая при своей работе создает тепло, предусмотренную для охлаждения изолирующую жидкость, которой заполнен корпус, и охлаждающую установку для охлаждения изолирующей жидкости, которая имеет по меньшей мере один соединенный с возможностью пропускания с наружной атмосферой охлаждающий элемент, через который направляется охлаждающая жидкость.

Такое электрическое устройство уже известно из постоянной практики. Так, масляные трансформаторы, согласно уровню техники, снабжаются для охлаждения радиаторами. Они соединены непосредственно с корпусом трансформатора, так что изолирующая жидкость проходит внутри радиатора. Радиаторы обращены своей наружной стороной в атмосферу. В частности, в больших охлаждающих установках предусмотрено несколько радиаторов, которые расположены параллельно друг другу и образуют так называемые радиаторные батареи. При работе трансформатора происходят на основании колебаний нагрузки значительные изменения отдаваемого активной частью количества тепла и вследствие этого значительные изменения температуры охлаждающей жидкости. Для восприятия обусловленного этими колебаниями температуры изменения объема охлаждающей жидкости обычно предусмотрен бак для расширения масла, который соединен с корпусом трансформатора. Большие колебания температуры могут приводить в соответствии с коэффициентом теплового расширения изолирующей жидкости к большим изменениям объема, так что необходимы занимающие большой объем сосуды расширения, с целью надежного приема возникающих при высоких температурах больших объемов изолирующей жидкости в трансформаторе.

В герметично закрытых трансформаторах возникают зависящие от температуры изолирующей жидкости колебания давления, которые также оказывают отрицательное влияние на работу электрического устройства. В случае применения осушительного приспособления, которое соединено с корпусом дышащего трансформатора, необходимо ограничивать расход воздуха, поскольку в противном случае повышается расход осушительных средств.

Поэтому задачей изобретения является создание трансформатора указанного вначале вида, в котором ограничиваются или даже предотвращаются экономичным образом колебания температуры.

Задача решена, согласно изобретению, тем, что охлаждающая установка имеет соединенный с корпусом и снабженный подъемными ответвлениями подъемный участок, который на каждом подъемном ответвлении соединен с охлаждающим элементом, при этом объем подъемного участка выбран в зависимости от коэффициента теплового расширения изолирующей жидкости так, что уровень заполнения при заданных температурах достигает различного количества подъемных ответвлений.

Согласно данному изобретению, предлагается электрическое устройство, например трансформатор или дроссель, которое снабжено пассивной, зависимой от температуры охлаждающей установкой. Другими словами, при увеличении требований к охлаждению, т.е. при увеличившейся температуре изолирующей жидкости, увеличивается эффективная поверхность охлаждения охлаждающей установки. Для этого охлаждающая установка снабжена подъемным участком, например подъемной трубой или подъемной камерой, которая снабжена подъемными ответвлениями. Каждое подъемное ответвление соединено с входом охлаждающего элемента, так что нагретая, поднимающаяся вверх изолирующая жидкость может протекать из подъемного участка в соединенный с подъемным ответвлением охлаждающий элемент. Объем изолирующей жидкости выбран так, что при изменениях температуры в предварительно известном температурном диапазоне уровень изолирующей жидкости, т.е. ее поверхность или уровень заполнения, изменяется в подъемном участке. Целесообразно, каждое подъемное ответвление соединено с верхним, т.е. противоположным зоне дна электрического устройства, входом охлаждающего элемента, при этом выход охлаждающего элемента расположен дальше вниз, т.е. с меньшим расстоянием от зоны дна электрического устройства. Выход охлаждающего элемента, в свою очередь, целесообразно соединен через трубопровод с корпусом, так что охлаждающая жидкость направляется через соответствующий охлаждающий элемент, т.е., другими словами, циркулирует. В принципе, выполнение соответствующего охлаждающего элемента в рамках изобретения может быть любым. Объем изолирующей жидкости выбран так, что уровень заполнения, т.е. уровень изолирующей жидкости, внутри подъемного участка определяется температурой изолирующей жидкости. Таким образом, при заданной температуре Т1 достигается уровень заполнения или уровень изолирующей жидкости, при котором изолирующая жидкость протекает через достигнутое ею подъемное ответвление в согласованный с ним охлаждающий элемент. При этом поток обуславливается конвекцией так, что нагретая охлаждающая жидкость протекает вверх.

Вертикальное расстояние между подъемными ответвлениями и объем подъемного участка, который определяется его диаметром, выбираются в зависимости от коэффициента теплового расширения изолирующей жидкости. Это означает, что при заданной второй температуре Т1, которая лежит, например, немного ниже критического значения, уровень изолирующей жидкости достигает второго подъемного ответвления, и тем самым изолирующая жидкость проходит через два охлаждающих элемента, при этом поверхность всей охлаждающей установки увеличивается. Таким образом, осуществляется ступенчато увеличивающееся охлаждение. Естественно, в рамках изобретения возможно снабжение подъемного участка двумя, тремя, четырьмя или больше подъемными ответвлениями, в зависимости от требуемой ступенчатости охлаждения. Таким образом, обеспечивается экономичное, надежное и высоко эффективное зависимое от температуры охлаждение.

Таким образом, охлаждающая установка действует также в качестве бака расширения, так что полностью отпадает необходимость или же может быть выполнен более компактно иначе обычно предусмотренный расширительный бак.

В рамках изобретения корпус электрического устройства и охлаждающая установка заполнены таким количеством изолирующей жидкости, что корпус при всех температурах в предварительно известном температурном диапазоне заполнен изолирующей жидкостью до нижней кромки закрывающей корпус сверху крышки.

Изобретение оказывает положительное влияние, в частности, также на характеристики холодного пуска трансформатора. Если трансформатор, согласно изобретению, например после технического обслуживания, длительное время находился не в работе, а затем снова включается в работу или, например, снова устанавливается, то охлаждение из-за отсутствия высокого уровня заполнения изолирующей жидкости является небольшим. Изолирующая жидкость может быстрее нагреваться и тем самым достигать быстрее своих желаемых свойств. Благоприятные характеристики холодного пуска особенно предпочтительны при использовании жидких сложных эфиров в качестве изолирующей жидкости и представляют существенное преимущество изобретения.

В рамках изобретения возможны, например, также многие подъемные участки. Геометрическая форма подъемного участка или подъемных участков в рамках изобретения в принципе может быть любой. Однако предпочтительно, что каждый подъемный участок выполнен в виде подъемной трубы.

Предпочтительно, подъемный участок или подъемные участки имеют проходящий наклонно к боковой стенке корпуса наклонный участок, при этом подъемные ответвления расположены в наклонном участке. Под понятием «наклонно» в рамках изобретения понимается, что участок проходит ни вертикально, ни горизонтально, а наклонно. Другими словами, подъемный участок образует с горизонталью угол α. Подъемные ответвления расположены в подъемном участке. При повышающейся температуре изолирующая жидкость поднимается в подъемном участке, так что в зависимости от согласования объема подъемной трубы или наклонного положения подъемного участка и коэффициента теплового расширения изолирующая жидкость проходит через один, два или больше охлаждающих элементов. Согласно предпочтительной модификации, также охлаждающие элементы расположены различно высоко, т.е., другими словами, ступенчато по высоте.

Целесообразно, изолирующая жидкость является маслом, сложным эфиром или другой известной изолирующей жидкостью, с помощью которой обеспечивается необходимая диэлектрическая прочность между лежащей на высоком напряжении активной частью и обычно находящимся на потенциале земли корпусом. В качестве сложных эфиров возможны в данном случае сложные эфиры, которые при заданной рабочей температуре находятся в жидком состоянии. Такие сложные эфиры называются также эфирной текучей средой.

Целесообразно, каждое подъемное ответвление соединено с радиатором, который имеет множество внутренних охлаждающих каналов. Радиаторы известны для специалистов в данной области техники, так что здесь можно отказаться от их подробного описания и пояснения. Существенным является то, что радиатор имеет множество внутренних охлаждающих каналов, которые соединены все с верхним входом радиатора. На нижнем конце радиатора охлаждающие каналы впадают в нижний собирательный канал, который через выход радиатора и соответствующий трубопровод соединен с корпусом трансформатора. Подключение дальнейшего радиатора за счет соответствующего подъема изолирующей жидкости в подъемном участке значительно увеличивает поверхность охлаждающей установки. Другими словами, так называемая ступенчатая высота охлаждения в этом варианте выполнения является сравнительно большой.

В отличие от этого, каждое подъемное ответвление соединено с отдельной единственной подъемной трубой. Подъемная труба имеет по сравнению с радиатором значительно меньшую охлаждающую поверхность, так что в соответствии с этим обеспечивается соответствующее малоступенчатое охлаждение.

Согласно другому целесообразному варианту выполнения изобретения, подъемный участок имеет вертикальный трубный участок. Он удлиняет корпус на противоположной стенке дна стороне, т.е. вверх, при этом подъемные ответвления расположены в вертикальном трубном участке.

Согласно целесообразной в этом отношении модификации изобретения, каждое подъемное ответвление соединено с входом трубного охлаждения, которое на своем выходе соединено с корпусом в его донной зоне. Применение вертикальной подъемной трубы обеспечивает возможность более компактного выполнения электрического устройства, согласно изобретению.

Целесообразно, по меньшей мере одно подъемное ответвление соединено с входом ведущего к теплообменнику трубопровода, при этом теплообменник на стороне выхода соединен с корпусом в донной зоне. Согласно этой предпочтительной модификации, нагретая изолирующая жидкость при определенной температуре дополнительно пропускается через теплообменник, так что тепловую энергию можно применять для других целей. Целесообразно, подъемное ответвление уже соединено с теплообменником.

Согласно другому варианту выполнения изобретения, по меньшей мере одно подъемное ответвление соединено с тепловой трубой и, например, с так называемыми жаровыми трубами (heat-pipes). Жаровые трубы как таковые известны для специалистов в данной области техники, так что можно отказаться от их подробного описания. Тепловые трубы или жаровые трубы являются эффективным охлаждающим средством и обычно соединены первым концом с возможностью пропускания тепла с подлежащим охлаждению предметом. На основании нагревания на этом конце внутри тепловой трубы испаряется жидкость. Эндотермическое испарение приводит к желаемому охлаждению. Пар поднимается затем к более холодному месту и там конденсируется. Конденсационная вода, например, с помощью капиллярного эффекта, снова подается к нижнему концу.

Кроме того, в рамках изобретения может быть целесообразно, что предусмотрен вентилятор для усиления охлаждающего действия охлаждающей установки. Вентилятор может, например, взаимодействовать с теплообменником так, что создаваемый вентилятором воздушный поток проходит по наружной поверхности охлаждающих элементов или радиатора, при этом тепло принимается потоком воздуха и тем самым отводится.

Согласно целесообразной в этом отношении модификации, вентилятор соединен с регулировочным приспособлением, которое в свою очередь соединено с датчиком уровня заполнения. Датчик уровня заполнения выдает выходные сигналы, которые соответствуют уровню заполнения в подъемном участке. Соответственно, используя эти сигналы уровня заполнения, регулировочное приспособление управляет вентилятором, так что при высоких критических температурах повышается скорость вращения вентилятора, и тем самым создается более сильный и быстрый воздушный поток. Это усиливает охлаждающее действие вентилятора. Естественно, можно также тем же образом просто включать или выключать вентилятор.

В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения корпус, охлаждающие элементы, а также подъемная труба образуют стойкий к давлению, герметично закрытый блок, при этом пространство над уровнем заполнения изолирующей жидкости заполнено сжимаемым инертным газом. Сжимаемый инертный газ, например азот, действует затем в качестве газовой подушки. Если температура и тем самым уровень заполнения изолирующей жидкости в охлаждающей установке и в подъемной трубе повышается, то инертный газ в остающейся над изолирующей жидкостью части охлаждающей установки сжимается. При необходимости, дополнительные, заполненные инертным газом резервуары соединяются через трубопровод с содержащей газ частью охлаждающей установки или подъемной трубы. Таким образом, достигается герметичное закрывание трансформатора, и изолирующая жидкость надежно защищается от влияний окружающего воздуха.

За счет подходящего выполнения поперечного сечения подъемной трубы, разницы высот между подъемными ответвлениями, а также количества согласованных с каждым подъемным ответвлением охлаждающих элементов можно точно управлять функцией охлаждения. Подъем кривой нагрузка/температура можно целенаправленно устанавливать. Подъемом температуры можно управлять в виде линейной, экспоненциальной или же логарифмической функции, поскольку при выполнении электрического устройства, согласно изобретению, с каждой температурой может быть согласована определенная охлаждающая поверхность. Для этого, в зависимости от желаемого прохождения кривой охлаждения, с каждым подъемным ответвлением в подъемной трубе согласовывается определенное количество охлаждающих элементов.

Выбор зависит от соответствующих требований: характеристик холодного пуска, использование при арктических температурах, вязкости изолирующей жидкости (сложного эфира), выравнивания давления при герметично закрытом выполнении, потерь в обмотке. Для уменьшения обмена воздуха в дышащих трансформаторов, а также для ограничения колебаний давления в герметично закрытых трансформаторах может быть предпочтительным логарифмическое прохождение повышения температуры за счет сверхпропорционального увеличения используемых охлаждающих элементов. Это означает, что количество согласованных охлаждающих элементов для каждого подъемного ответвления увеличивается с высотой расположения подъемных ответвлении в подъемной трубе.

Для сохранения небольших потерь в обмотке подходит быстрое включение всей охлаждающей установки при достижении оптимальной рабочей температуры.

Предпочтительно, подъемный участок над максимальным уровнем заполнения изолирующей жидкости снабжен отверстием, через которое при обусловленных изменениями температуры изолирующей жидкости изменениях ее объема, обеспечивается возможность газообмена с окружением или с другими сосужами, и что внутреннее пространство охлаждающих элементов принимает полностью или частично колебания объема изолирующей жидкости.

Обеспечение минимальной рабочей температуры возможно также, например, с помощью лишь небольшого числа или лишь одного подъемного ответвления, к которым в этом случае подключается вся охлаждающая установка.

Предпочтительно, электрическое устройство является трансформатором или дросселем.

Другие целесообразные варианты выполнения и преимущества изобретения являются предметом приведенного ниже описания примеров выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, при этом одинаково действующие части обозначены одинаковыми позициями. На чертежах схематично изображено:

фиг. 1-6 - соответствующий пример выполнения электрического устройства, согласно изобретению.

На фиг. 1 показан первый пример выполнения устройства, согласно изобретению, в данном случае трансформатора 1. Трансформатор 1 имеет активную часть 2, которая, в свою очередь, состоит из системы 4 обмоток, которые намотаны вокруг магнитного сердечника 3. Система 4 обмоток состоит из не изображенной обмотки низкого напряжения, а также обмотки высокого напряжения. Кроме того, трансформатор 1 имеет корпус 6, который заполнен изолирующей жидкостью 20. Для приема изолирующей жидкости при высоких температурах предусмотрен масляный расширительный бак 26, который соединен через трубопровод 15 с корпусом 6 трансформатора 1. Между масляным расширительным баком 26 и корпусом 6 расположена охлаждающая установка 8. Охлаждающая установка 8 имеет подъемную трубу 15 в качестве подъемного участка, который имеет наклонный участок 15.1. Кроме того, предусмотрена возвратная труба 18. В наклонном участке 15.1 подъемной трубы 15 имеются подъемные ответвления 9, которые соединены с верхним входом радиаторов 10. Каждый радиатор 10, в свою очередь, снабжен множеством проходящих параллельно друг другу охлаждающих каналов, которые через один выход соединены с возвратной трубой 16. Кроме того, на фиг. 1 обозначены уровни заполнения изолирующей жидкости с помощью штриховых линий. Уровень 21.3 заполнения соответствует минимальному уровню заполнения изолирующей жидкости, который устанавливается, когда трансформатор 1 не работает. При нормальной работе устанавливается уровень заполнения, который обозначен позицией 21.1. Уровень заполнения 21.5 соответствует максимальному уровню заполнения.

На основании частично наклонного прохождения трубопровода 15, радиаторы или, другими словами, охлаждающие элементы 10 расположены ступенчато по высоте. Это ступенчатое по высоте расположение предпочтительно влияет на скорость циркуляции изолирующей жидкости 20 в охлаждающей установке 20. Кроме того, с помощью возвратного трубопровода 16 радиаторы соединены гидравлически с трансформатором 1. При повышающейся температуре происходит расширение изолирующей жидкости 20 до более высокого уровня заполнения в радиаторах 10, а также в трубопроводе 15, и в частности в наклонном участке 15.1. Радиаторы могут действовать лишь тогда, когда изолирующая жидкость проходит через них, соответственно, циркулирует в них. Для этого изолирующая жидкость в наклонном участке 15.1 должна достигать согласованного с соответствующим радиатором 10 подъемного ответвления 9. Расположение охлаждающих элементов 10 выбрано так, что в зависимости от желаемой скорости охлаждения в поток изолирующей жидкости 20 включается соответствующее уровню заполнения изолирующей жидкости количество радиаторов. Поскольку охлаждающая установка 8, согласно изобретению, предназначена для восприятия термически обусловленных колебаний объема изолирующей жидкости, то расширительный бак 26 может быть выполнен более компактным, и в одном другом варианте выполнения может полностью отсутствовать.

На фиг. 2 показан отличающийся от фиг. 1 пример выполнения электрического устройства 1, согласно изобретению, которое в данном случае также выполнено в виде трансформатора 1. Согласно этому примеру выполнения, корпус 6 и охлаждающая установка 8 имеют такие размеры, что нижняя кромка крышки трансформатора при всех температурах изолирующей жидкости 20 расположена ниже поверхности изолирующей жидкости 20. Таким образом, нижние части не изображенных на фигуре проходов высокого напряжения всегда полностью окружены изолирующей жидкостью 20. Также согласно показанному на фиг. 2 примеру выполнения, трубопровод 15 имеет наклонный участок 15.1. Однако подъемные ответвления 9 наклонного участка 15.1 соединены каждое с входом отдельной охлаждающей трубы 10. Охлаждающие трубы 10 действуют также в качестве охлаждающего элемента и могут в зависимости от уровня заполнения изолирующей жидкости 10 включаться в циркуляцию изолирующей жидкости 20, так что мощность охлаждения увеличивается настолько, что устанавливается равновесие между подводимым теплом потерь трансформатора 1 и отдаваемым теплом охлаждающей установки 8. Если уровень заполнения так высок, что почти все охлаждающие трубы 10 включены в охлаждение, то это обнаруживается с помощью датчика 34, который расположен в выступающем вертикально из трубопровода 15 трубчатом продолжении. Выходной сигнал датчика 34 передается в не изображенное на фигуре регулировочное приспособление, которое затем включает вентилятор 12, который обеспечивает дополнительное охлаждение. Таким образом, управление вентилятором 12 комбинируется с гидравлическим охлаждением.

В показанном на фиг. 2 примере выполнения верхняя коллекторная труба охлаждающей установки 8, т.е. трубопровод 15, снабжен вентиляционным трубопроводом 18. При поднимающемся уровне заполнения изолирующей жидкости, воздух вытесняется из охлаждающей установки 8 и выводится через выпуск 18 воздуха и осушитель 28, который расположен на наружном конце вентиляционного трубопровода 18, с целью предотвращения, при охлаждении установки и происходящем затем падении уровня заполнения изолирующей жидкости, увлажнения изолирующей жидкости.

На фиг. 3 показан другой пример выполнения трансформатора 1, согласно изобретению, который имеет в данном случае средства 39 для теплоизоляции, в показанном примере реализованные с помощью теплоизоляционных пластин. Теплоизоляционные пластины 39 установлены снаружи на корпусе 6 трансформатора 1. Тем самым становится также возможным, например при арктических наружных температурах, осуществлять работу с изменяющейся нагрузкой, поскольку потери холостого хода приводят к нагреванию трансформатора, при котором вязкость изолирующей жидкости падает до значений, которые обеспечивает возможность ее циркуляции. Таким образом, предотвращается образование опасных локальных горячих мест в обмотке при изменениях нагрузки. Это особенно предпочтительно для трансформаторов, корпус которых заполнен изолирующей жидкостью 20 на основе естественных или синтетических сложных эфиров, поскольку вязкость этих текучих сред значительно выше, чем у изолирующих жидкостей 20 на основе минерального масла. Подъемные ответвления 9 в подъемной трубе 15 расположены так, что лишь при достижении обеспечивающей надежную работу электрического устройства температуры изолирующей жидкости 20 начинается циркуляция изолирующей жидкости 20 устройства в охлаждающих элементах.

Кроме того, на фиг. 3 показан контур циркуляции для использования тепла потерь трансформатора. Он состоит из теплообменника 17.1, который питает нагревательный контур 17.5 для использования отходящего тепла. Вход изолирующей жидкости 20 предусмотрен на такой высоте, которая соответствует температуре, при которой возможно рациональное использование отходящего тепла. Кроме того, в варианте выполнения с использованием отходящего тепла другие охлаждающие элементы с их верхним входом для текучей среды располагаются выше подъемного ответвления 9 для охлаждающего циркуляционного контура с использованием отходящего тепла. Тем самым возможно эффективное использование отходящего тепла, без переставляемых с помощью электродвигателя арматур, поскольку циркуляционный контур для использования отходящего тепла автоматически снабжается предпочтительно теплой изолирующей жидкостью. Если тепло потерь трансформатора превышает требуемое для установки для использования отходящего тепла количество тепла или использование отходящего тепла не работает, то происходит дальнейшее нагревание изолирующей жидкости и тем самым увеличение ее объема. Тем самым поднимается изолирующая жидкость 20, так что другие охлаждающие элементы включаются в охлаждение. За счет подходящего выбора диаметра подъемной трубы 15 для снабжения охлаждающей установки 8 можно точно управлять разницей температуры, которая приводит к включению других охлаждающих элементов 10. Таким образом, при соответствующем малом диаметре подъемной трубы 25 изолирующей жидкости 20 возможна точность управления меньше 1 К.

В рамках изобретения корпус электрического устройства и охлаждающая установка заполнены таким большим количеством изолирующей жидкости 20, что корпус при всех температурах в предварительно известном диапазоне температур заполнен до нижней кромки закрывающей корпус сверху крышки изолирующей жидкостью, и тем самым обмотки 4 и нижние части проходов 7 всегда окружены изолирующей жидкостью.

Предпочтительно, диаметр подъемной трубы 15 увеличивается над самым верхним подъемным ответвлением, так что при дальнейшем повышении температуры мощность охлаждения увеличивается больше не за счет поверхности охлаждения, а лишь в виде функции разницы температуры с окружающей температурой. Это увеличение поперечного сечения подъемной трубы служит дополнительно для приема дополнительного обусловленного нагреванием увеличения объема изолирующей жидкости, после того как за счет достижения соответствующего уровня заполнения изолирующей жидкости уже все охлаждающие элементы включены в циркуляционный контур охлаждения.

На фиг. 4 показан пример выполнения изобретения, в котором обычные радиаторы 10.1, 10.2, 10.3 расположены так на трансформаторе 1, что их верхние коллекторные трубы 10.8 расположены со смещением по высоте. Трансформатор 1 имеет значительно уменьшенный в объеме расширительный бак 26. Удаление воздуха из охлаждающей установки к расширительному баку 26 происходит через трубопроводы, которые расположены над защитным реле 31 Бухгольца.

В другом варианте выполнения изобретения, охлаждающие элементы 10 расположены по меньшей мере частично на одинаковой высоте и соединены через снабженную подъемными ответвлениями подъемную трубу 15 с трансформатором 1. Не заполненные при соответствующем уровне заполнения изолирующей жидкостью 20 охлаждающие элементы 10, а также подвод к охлаждающей установке являются объемами для сжимаемого газа и могут при соответствующем выполнении служить при внутреннем коротком замыкании трансформатора в качестве защиты от разрушения.

На фиг. 5 показан другой пример выполнения, в котором согласование охлаждающей поверхности с температурой трансформатора 1 достигается за счет наклонного положения обычных пластин или трубного радиатора 10. Наклонный участок 15.1 подъемной трубы 15 снабжен на верхнем, в этом примере выполнения противоположном входу конце вентиляционным соединительным выводом. Через этот соединительный вывод отводится вытесняемый при повышающемся уровне заполнения воздух через трубопровод 18. Таким образом, радиатор 10 действует как охлаждающим образом, так и в качестве расширительного сосуда трансформатора 1. Техническое решение может быть выполнено как в виде дышащего трансформатора 1, так и в виде герметичного закрытого трансформатора 1. При герметичном выполнении к трубопроводу 8 присоединяется вместо осушителя 28 воздуха камера 29 сжатия газа, которая изображена на фиг. 5 штриховыми линиями. Пространство над изолирующей жидкостью 20 заполняется инертным газом, предпочтительно азотом.

В примере выполнения на фиг. 6 трансформатор 1 дополнительно снабжен тепловыми трубами 14. Они расположены так, что они лишь при достижении определенного уровня заполнения изолирующей жидкости 20 выполняют свое охлаждающее действие. Тепловые трубы 14 предназначены для относительно высоких рабочих температур и приводят к значительному повышению отводимой мощности потерь. Тепловые трубы являются, например, жаровой трубой (heat pipe) или термосифоном, которые сами по себе известны, которые обходятся без насосов или т.п. В примере выполнения тепловые трубы выполнены в виде термосифона 14. При этом участок конденсации термосифона 14 снабжен дополнительными поверхностями охлаждения. В одном специальном варианте выполнения возможен дополнительный обдув участка конденсации тепловой трубы 14 с помощью вентилятора 12.5. Кроме того, трансформатор 1 в примере выполнения выполнен герметично закрытым. Для этого подъемная труба 15 над максимальным уровнем 24 заполнения расширена с помощью камеры 29 сжатия газа.

Перечень позиций

1 Электрическое устройство

2 Активная часть

3 Сердечник

4 Обмотка

6 Корпус

7 Проход высокого напряжения

8 Охлаждающая установка

9 Подъемное ответвление

10 Охлаждающий элемент

10.1-10.2 Охлаждающие элементы 1, 2, 3, 4, 5

10.8 Верхняя коллекторная труба охладителя (при радиаторе)

12 Вентилятор

14 Тепловая труба

15 Подъемная труба

16 Возвратный трубопровод

17.1 Теплообменная установка

17.2 Насос

17.5 Нагревательный контур для использования отходящего тепла

18 Трубопровод

19 Трубопровод

20 Изолирующая жидкость

21 Уровень изолирующей жидкости

21.1 Уровень изолирующей жидкости при нормальной работе

21.3 Минимальный уровень изолирующей жидкости

21.5 Максимальный уровень изолирующей жидкости

24 Зона над уровнем изолирующей жидкости

26 Масляный расширительный бак

28 Осушитель воздуха

29 Сосуд компенсации давления

31 Защитное реле Бухгольца

33 Датчик температуры

34 Датчик уровня заполнения

36 Датчик давления

39 Теплоизоляционные пластины

Claims (20)

1. Электрическое устройство (1), содержащее

- корпус (6),

- расположенную в корпусе (6) и нагружаемую высоким напряжением активную часть (2), которая при своей работе создает тепло,

- предусмотренную для охлаждения изолирующую жидкость (20), которой заполнен корпус (6), и

- охлаждающую установку (8) для охлаждения изолирующей жидкости (20), которая имеет по меньшей мере один соединенный с возможностью пропускания тепла с наружной атмосферой охлаждающий элемент (10), через который направляется охлаждающая жидкость (20),

отличающееся тем, что охлаждающая установка (8) имеет соединенный с корпусом (6) и снабженный подъемными ответвлениями (9) подъемный участок (15, 15.1), который на каждом подъемном ответвлении (9) соединен с охлаждающим элементом (10), при этом объем подъемного участка (15, 15.1) выбран в зависимости от коэффициента теплового расширения изолирующей жидкости (20) так, что уровень (21) заполнения при заданных температурах достигает различного количества подъемных ответвлений (9).

2. Электрическое устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что подъемный участок (15, 15.1) имеет по меньшей мере один проходящий наклонно к боковой стенке корпуса (6) наклонный участок (15.1), при этом подъемные ответвления (9) расположены в наклонном участке (15.1).

3. Электрическое устройство (1) по п. 2, отличающееся тем, что каждое подъемное ответвление (9) соединено с радиатором (10), который имеет множество внутренних охлаждающих каналов.

4. Электрическое устройство (1) по п. 2, отличающееся тем, что каждое подъемное ответвление (9) наклонного участка (15.1) соединено с входом отдельной охлаждающей трубы (10).

5. Электрическое устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что подъемный участок (15) имеет вертикальный трубный участок, который удлиняет корпус (6) к противоположной стенке дна стороне, при этом подъемные ответвления (9) расположены в вертикальном трубном участке.

6. Электрическое устройство (1) по п. 5, отличающееся тем, что каждое подъемное ответвление (9) соединено с входом трубного охлаждения (10), которое на своем выходе соединено с корпусом (6) в его донной зоне.

7. Электрическое устройство (1) по п. 6, отличающееся тем, что по меньшей мере одно подъемное ответвление (9) соединено с входом ведущего к теплообменнику (17.1) трубопровода, при этом теплообменник (17.1) на стороне выхода соединен с корпусом (6) в его донной зоне.

8. Электрическое устройство (1) по п. 7, отличающееся тем, что подъемное ответвление (9) ведущего к входу теплообменника (17.1) трубопровода расположено ниже по меньшей мере одного другого подъемного ответвления (9) для другого охлаждающего элемента (10).

9. Электрическое устройство (1) по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что корпус (6), охлаждающие элементы (10), а также подъемный участок (15) образуют стойкий к давлению, герметично закрытый блок и пространство над уровнем заполнения изолирующей жидкости (20) заполнено сжимаемым инертным газом.

10. Электрическое устройство (1) по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что подъемный участок (15) над максимальным уровнем заполнения изолирующей жидкости (20) снабжен отверстием, через которое при обусловленных изменениями температуры изолирующей жидкости (20) изменениях ее объема обеспечивается возможность газообмена с окружением или с другими сосудами, и что внутреннее пространство охлаждающих элементов (10) принимает полностью или частично колебания объема изолирующей жидкости (20).

11. Электрическое устройство (1) по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что подъемное ответвление (9) соединено с тепловой трубой (14).

12. Электрическое устройство (1) по любому из пп. 1-11, отличающееся тем, что предусмотрен вентилятор для усиления охлаждающего действия охлаждающей установки.

13. Электрическое устройство (1) по п. 9, отличающееся тем, что вентилятор (12) имеет регулировочное приспособление, которое соединено с датчиком (34) уровня заполнения.

14. Электрическое устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что охлаждающие элементы (10) расположены со смещением по высоте.

15. Электрическое устройство (1) по любому из пп. 1-14, отличающееся тем, что электрическое устройство является трансформатором (1) или дроссельной катушкой.

Images