RU77495U1

RU77495U1 - TRANSFORMER

Info

Publication number: RU77495U1
Application number: RU2008118181/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Бендус; Лариса Дмитриевна Химичева; Леонид Вячеславович Штанько
Original assignee: Александр Александрович Бендус; Лариса Дмитриевна Химичева; Леонид Вячеславович Штанько
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2008-10-20

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к силовым трансформаторам, бак которых заполняют диэлектрической жидкостью. Поэтому целью предлагаемого технического решения является повышение надежности устройства путем повышения нагревостойкости. В основу полезной модели поставлена задача улучшения трансформатора, в котором, вследствие выполнения электроизоляционных слоев из полимерных и композиционных материалов на основе кремний органического лака в сочетании с негорючей и нетоксичной диэлектрической жидкостью, получен новый технический результат, заключающийся в повышении уровня электрической прочности изоляции. За счет этого обеспечивается повышение допустимой температуры перегрева трансформатора, надежная работа трансформатора, увеличивается срок его работы и нагрузочная способность трансформатора. Из изложения сущности заявляемого технического решения видно, что предлагаемый трансформатор имеет простую конструкцию, использование охлаждающей жидкости «Софэксил ТСЖ» в сочетании с нагревостойкой электроизоляцией обеспечивает высокие противопожарные свойства трансформатора, позволяет эксплуатировать трансформатор как при очень низких, так и при очень высоких температурах, допуская перегрев обмоток до 165°С. Эксплуатационные расходы на обслуживание таких трансформаторов ниже, чем масляных, поскольку предусматривают значительный объем для расширения охлаждающей жидкости при перегреве трансформатора. Нетоксичность охлаждающей жидкости позволяет использовать трансформатор во всех сферах деятельности человека, так как не представляет угрозы для здоровья людей.The utility model relates to electrical engineering, in particular to power transformers, the tank of which is filled with dielectric fluid. Therefore, the purpose of the proposed technical solution is to increase the reliability of the device by increasing the heat resistance. The utility model is based on the task of improving the transformer, in which, due to the implementation of electrical insulating layers of polymer and composite materials based on silicon organic varnish in combination with a non-combustible and non-toxic dielectric fluid, a new technical result is obtained consisting in increasing the level of electrical insulation strength. This ensures an increase in the permissible temperature of the transformer overheating, reliable operation of the transformer, and its service life and load capacity of the transformer are increased. From the presentation of the essence of the proposed technical solution, it can be seen that the proposed transformer has a simple design, the use of Sofexil TSZH coolant in combination with heat-resistant electrical insulation provides high fire-prevention properties of the transformer, allows the transformer to be operated both at very low and very high temperatures, allowing overheating windings up to 165 ° C. Operating costs for servicing such transformers are lower than oil transformers, since they provide a significant amount for expansion of the coolant when the transformer overheats. The non-toxicity of the coolant allows the use of a transformer in all areas of human activity, since it does not pose a threat to human health.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к силовым трансформаторам, бак которых заполняют диэлектрической жидкостью.The utility model relates to electrical engineering, in particular to power transformers, the tank of which is filled with dielectric fluid.

Известно, что современные силовые трансформаторы изготовляют для очень широкого диапазона мощностей на все номинальные стандартные напряжения, при этом в трансформаторостроении главное место по объему производства занимают силовые трансформаторы с масляным охлаждением разных конструкций.It is known that modern power transformers produce for a very wide range of capacities for all nominal standard voltages, while in transformer construction, the main place in terms of production is occupied by oil-cooled power transformers of various designs.

Мощные силовые трансформаторы изготавливают, используя трех или однофазное исполнение с соответственно масляным естественным охлаждением с помощью радиаторов, масляным охлаждением дутьем посредством вентиляторов и, наконец, масляное охлаждение с циркуляцией в особых охладителях. При относительно менее высокой стоимости трансформаторов разного класса с масляным охлаждением, им всем присущ общий недостаток с точки зрения обеспечения экологической безопасности. Когда возникает внутреннее повреждение в масло наполненном трансформаторе, под воздействием дуги образуется большой объем газов, являющихся продуктами разложения масла, что приводит к быстрому увеличению давления в баке. В случае тяжелого повреждения защитные устройства не способны снизить давление, и может произойти разрыв бака. Разрыв может вызвать разлив большого количества масла и может вызвать пожар вследствие контакта разогретых горючих газов с кислородом воздуха, что является тяжелейшим воздействием на окружающую среду.Powerful power transformers are manufactured using three-phase or single-phase design with respectively oil free cooling using radiators, oil cooling by blowing through fans and, finally, oil cooling with circulation in special coolers. With the relatively lower cost of oil-cooled transformers of various classes, they all have a common drawback in terms of environmental safety. When internal damage occurs in an oil-filled transformer, under the influence of an arc a large volume of gases is formed, which are products of the decomposition of oil, which leads to a rapid increase in pressure in the tank. In the event of severe damage, the safety devices cannot reduce the pressure and rupture of the tank may occur. A rupture can cause a large amount of oil to spill and can cause a fire due to contact of heated combustible gases with atmospheric oxygen, which is a severe environmental impact.

Для того чтобы избежать аварийных ситуаций предельную температуру перегрева обмоток масляных трансформаторов с классом изоляции «А» принимают равной 70°С, т.е. абсолютная наибольшая температура их не должна превышать 105°С In order to avoid emergency situations, the temperature limit of overheating of the windings of oil transformers with insulation class “A” is taken equal to 70 ° C, i.e. their absolute highest temperature should not exceed 105 ° C

(ГОСТ 11677-85 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия), что соответствует нагреву верхних слоев масла в баке трансформатора примерно до 90°С. При этом следует помнить, что длительная работа трансформатора при предельных температурных условиях снижает срок службы изоляции примерно вдвое. Это объясняется быстрым старением, т.е. высыханием и порчей его изоляции [Славин М.И. Электрооборудование электрических станций и трансформаторных подстанций. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963].(GOST 11677-85 "Power transformers. General specifications), which corresponds to the heating of the upper layers of oil in the transformer tank to approximately 90 ° C. It should be remembered that the long-term operation of the transformer under extreme temperature conditions reduces the life of the insulation by about half. This is due to rapid aging, i.e. drying and damage to its isolation [Slavin MI Electrical equipment of power plants and transformer substations. - M.-L .: Gosenergoizdat, 1963].

В категории мелких трансформаторов мощностью 180-1600 кВа, широко применяемых в промышленных установках, в крупных общественных сооружениях и собственных нуждах станций применяют сухие трансформаторы с изоляцией класса «А», «Е», «В» и сухие трансформаторы с литой изоляцией класса «F», Н». Преимуществами сухих трансформаторов являются пожаробезопасность, меньшие размеры и вес по сравнению с масляными трансформаторами той же мощности и простота обслуживания. Однако сухие трансформаторы требуют дополнительного охлаждения при установке в закрытых помещениях, значительно дороже масляных и имеют большие габариты. Превышение температуры отдельных элементов сухого трансформатора над температурой окружающей среды не должно превышать 60°С (класс «А»), 125°С (класс «Н») (ГОСТ 11677-85 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия),In the category of small transformers with a capacity of 180-1600 kVA, widely used in industrial installations, in large public buildings and the station's own needs, dry transformers with insulation of class “A”, “E”, “B” and dry transformers with cast insulation of class “F” are used ", N". The advantages of dry transformers are fire safety, smaller size and weight compared to oil transformers of the same capacity and ease of maintenance. However, dry transformers require additional cooling when installed in enclosed spaces, much more expensive than oil and have large dimensions. The temperature rise of individual elements of a dry transformer over the ambient temperature should not exceed 60 ° C (class "A"), 125 ° C (class "H") (GOST 11677-85 "Power transformers. General technical conditions),

Известен трансформатор, содержащий герметичный бак для жидкости, магнитопровод, расположенный в баке, множество обмоток, расположенных на каркасе и диэлектрическую жидкость, окружающую каркас и витки обмотки, представляющую собой смесь веществ, содержащих третичные спирты с группами от 4 до 8 атомов углерода, водород и - СН₃ группы, образующие кольца [см. описание к патенту США №2837724, A known transformer containing a sealed tank for liquid, a magnetic circuit located in the tank, many windings located on the frame and a dielectric fluid surrounding the frame and turns of the winding, which is a mixture of substances containing tertiary alcohols with groups of 4 to 8 carbon atoms, hydrogen and - CH ₃ groups forming rings [see US Pat. No. 2,837,724;

НК 336-58, опубл. 03.06.58]. Использование жидкости указанного состава улучшает сопротивление охлаждающей жидкости к окислению, повышает диэлектрические свойства жидкости. Однако указанная жидкость относится к жидким диэлектрикам типа «Совтол», которая представляет значительную опасность для человека и в настоящее время по соглашению между многими странами запрещена для использования.NK 336-58, publ. 06/03/58]. The use of a liquid of the specified composition improves the oxidation resistance of the cooling liquid, and increases the dielectric properties of the liquid. However, this liquid refers to liquid dielectrics of the Sovtol type, which poses a significant danger to humans and is currently prohibited by agreement between many countries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по назначению, технической сущности и достигаемому результату при использовании является трансформатор, содержащий расположенный в баке, заполненном диэлектрической жидкостью, магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками [см. Сапожников А.В. Конструирование трансформаторов. М.: Госэнергоиздат, 1959, 367 с.]. Однако, как и описанные выше, упомянутый трансформатор не допускает повышения температуры отдельных элементов выше 105-125°С.The closest technical solution to the claimed purpose, technical nature and the achieved result when used is a transformer containing located in a tank filled with dielectric fluid, a magnetic circuit with windings mounted on its rods [see Sapozhnikov A.V. Transformer design. M .: Gosenergoizdat, 1959, 367 p.]. However, as described above, the aforementioned transformer does not allow the temperature of individual elements to rise above 105-125 ° C.

Поэтому целью предлагаемого технического решения является повышение надежности устройства путем повышения нагревостойкости..Therefore, the purpose of the proposed technical solution is to increase the reliability of the device by increasing the heat resistance ..

Поставленная цель достигается тем, что в известном трансформаторе, содержащем магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками, расположенный в баке, заполненном диэлектрической жидкостью, согласно полезной модели, электроизоляция выполнена из полимерных и композиционных материалов на основе кремний органического лака в сочетании с негорючей и нетоксичной диэлектрической жидкостью.This goal is achieved by the fact that in a known transformer containing a magnetic circuit with windings mounted on its rods, located in a tank filled with dielectric fluid, according to a utility model, the electrical insulation is made of polymer and composite materials based on silicon organic varnish in combination with a non-combustible and non-toxic dielectric liquid.

Согласно полезной модели, в качестве изоляции использован электроизоляционный материал с нагревостойкостью до 180-200°С.According to a utility model, an insulating material with a heat resistance of up to 180-200 ° C is used as insulation.

Согласно полезной модели, (0,85-0,9) объема бака в исходном состоянии заполнено деталями трансформатора и охлаждающей силиконовой диэлектрической жидкостью.According to the utility model, (0.85-0.9) the volume of the tank in the initial state is filled with transformer parts and a cooling silicone dielectric fluid.

Как видно из изложения сущности заявляемого технического решения, оно отличается от прототипа, и, следовательно, является новым.As can be seen from the statement of the essence of the claimed technical solution, it differs from the prototype, and, therefore, is new.

В основу полезной модели поставлена задача улучшения трансформатора, в котором, вследствие выполнения электроизоляционных слоев из полимерных и композиционных материалов на основе кремний органического лака в сочетании с негорючей и нетоксичной диэлектрической жидкостью, получен новый технический результат, заключающийся в повышении уровня электрической прочности изоляции. За счет этого обеспечивается повышение допустимой температуры перегрева трансформатора, надежная работа трансформатора, увеличивается срок его работы и нагрузочная способность трансформатора.The utility model is based on the task of improving the transformer, in which, due to the implementation of electrical insulating layers of polymer and composite materials based on silicon organic varnish in combination with a non-combustible and non-toxic dielectric fluid, a new technical result is obtained consisting in increasing the level of electrical insulation strength. This ensures an increase in the permissible temperature of the transformer overheating, reliable operation of the transformer, and its service life and load capacity of the transformer are increased.

Известен электроизоляционный материал [см. описание к патенту РФ №2210826, М. кл. Н01В 7/28, опубл. 20.08.2008], содержащий полимерный материал и добавку, введенную в полимерный материал, содержащую соединение формулы Rf-O₂C(CH₂)_xCO₂-R′f, где Rf и R′f представляет собой фторозамещенные алифатические цепи, а х - целое число в интервале 9-18. Предложенный новый материал способен снизить ток и утечки в условиях влажности, однако не решает проблемы пожаробезопасности и стойкости к перегреву.Known electrical insulation material [see Description to the patent of the Russian Federation No. 2210826, M. cl. НВВ 7/28, publ. 08/20/2008] containing a polymeric material and an additive incorporated into a polymeric material containing a compound of the formula Rf-O ₂ C (CH ₂ ) _x CO ₂ -R′f, where Rf and R′f are fluoro-substituted aliphatic chains, and x - an integer in the range of 9-18. The proposed new material is able to reduce current and leakage in humid conditions, but does not solve the problems of fire safety and resistance to overheating.

Предлагаемое решение принципиально отличается от известных, поскольку обеспечивает противопожарные свойства трансформатора и надежность работы в условиях перегрева обмоток трансформатора до 160°С, в то время как трансформаторы, The proposed solution is fundamentally different from the known ones, since it provides the fire-prevention properties of the transformer and the reliability of operation under conditions of overheating of the transformer windings to 160 ° C, while

заполненные минеральным маслом или «совтолом» не допускают перегрева выше 65°С.filled with mineral oil or “sovtol” do not allow overheating above 65 ° C.

Предлагаемое решение промышленно применимо, поскольку реализовано в промышленном производстве трансформаторов, а также обладает высокими свойствами с точки зрения пожарной безопасности и экологии.The proposed solution is industrially applicable, since it is implemented in the industrial production of transformers, and also has high properties in terms of fire safety and ecology.

Фиг.1 Общий вид трансформатора.Figure 1 General view of the transformer.

Магнитопровод 1 с насаженными на его стержни обмотками 2 размещен в герметичном баке 3, габаритные размеры которого не превышают активной части (магнитопровод с обмотками) масляного трансформатора. Бак 3 заполнен диэлектрической охлаждающей жидкостью 4 Софэксил ТСЖ. Жидкость Софэксил, залитая в бак 3 трансформатора, представляет собой полидиметилсилоксановую жидкость, которая относится к классу наименее воспламеняемых трансформаторных жидкостей с температурой вспышки более 300°С (температура вспышки трансформаторного масла составляет 135°С. ГОСТ 982-80). Жидкость не токсична, является хорошим диэлектриком и обладает противопожарным эффектом. В баке 3 над охлаждающей жидкостью (0,1-0,15) объема свободны, обеспечивая расширение диэлектрической жидкости при нагревании. На торцевых стенках бака 3 установлены вводы низкого напряжения 5 и высокого напряжения 6. На боковых стенках бака 3 размещены охладители 7. На баке размещены датчики 8 давления, температуры 9 и указатель 10 уровня диэлектрической жидкости. Бак имеет предохранительный клапан 11. Обмотки 2 включают электроизоляционный материал класса нагревостойкости «Н» или 220.The magnetic circuit 1 with windings 2 mounted on its rods is placed in an airtight tank 3, the overall dimensions of which do not exceed the active part (magnetic circuit with windings) of the oil transformer. Tank 3 is filled with dielectric coolant 4 Sofexil HOA. Sofexil liquid, poured into the tank 3 of the transformer, is a polydimethylsiloxane liquid, which belongs to the class of the least flammable transformer liquids with a flash point of more than 300 ° C (flash point of transformer oil is 135 ° C. GOST 982-80). The liquid is non-toxic, is a good dielectric and has a fire-fighting effect. In the tank 3 above the coolant (0.1-0.15), the volumes are free, providing expansion of the dielectric fluid when heated. On the end walls of the tank 3 are installed inputs of low voltage 5 and high voltage 6. On the side walls of the tank 3 there are coolers 7. On the tank there are sensors 8 of pressure, temperature 9 and a pointer 10 of the level of dielectric fluid. The tank has a safety valve 11. The winding 2 includes an insulating material of heat resistance class "N" or 220.

Как видно из изложения сущности заявляемого технического решения, предлагаемый трансформатор имеет простую конструкцию, использование As can be seen from the summary of the claimed technical solution, the proposed transformer has a simple design, use

охлаждающей жидкости «Софэксил ТСЖ» в сочетании с нагревостойкой электроизоляцией обеспечивает высокие противопожарные свойства трансформатора, позволяет эксплуатировать трансформатор как при очень низких, так и при очень высоких температурах, допуская перегрев обмоток до 165°С. Эксплуатационные расходы на обслуживание таких трансформаторов ниже, чем масляных, поскольку предусматривают значительный объем для расширения охлаждающей жидкости при перегреве трансформатора.Sofexil HOA coolant in combination with heat-resistant electrical insulation provides high transformer fire properties, allows the transformer to be operated both at very low and very high temperatures, allowing the windings to overheat to 165 ° C. Operating costs for servicing such transformers are lower than oil transformers, since they provide a significant amount for expansion of the coolant when the transformer overheats.

Нетоксичность охлаждающей жидкости позволяет использовать трансформатор во всех сферах деятельности человека, так как не представляет угрозы для здоровья людей.The non-toxicity of the coolant allows the use of a transformer in all areas of human activity, since it does not pose a threat to human health.

Claims

1. A transformer containing a magnetic circuit with windings mounted on its rods, located in a tank filled with a dielectric fluid, characterized in that the electrical insulation is made of polymer and composite materials based on organosilicon varnish in combination with a non-combustible and non-toxic dielectric fluid.

2. The transformer according to claim 1, characterized in that the insulation used is an insulating material with heat resistance up to 180-200 ° C.

3. The transformer according to claim 1, characterized in that (0.85-0.9) of the tank volume in the initial state is filled with transformer parts and a cooling silicone dielectric fluid.