Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАЩИТЫ МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ТРАНСФОРМАТОРА ОТ ВЗРЫВА И МАСЛОНАПОЛНЕННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С ЗАЩИТОЙ ОТ ВЗРЫВА

Область техники

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных силовых трансформаторах.

Уровень техники

При коротком замыкании в активной части маслонаполненного трансформатора возникает электрическая дуга. Высокая температура дуги разлагает трансформаторное масло с образованием большое количество газов. В основном это ацетилен и водород, который при высокой температуре и контакте с воздухом самовоспламеняется, что приводит к пожарам и тяжелым авариям. Процесс развивается в течение нескольких миллисекунд, при этом давление в баке резко возрастает, превышая критические параметры. Устранение последствий таких аварий требует значительных капиталовложений для восстановления оборудования. Поэтому высоковольтные силовые маслонаполненные трансформаторы снабжают средствами защиты от взрыва.

Известен способ обеспечения взрыво- и пожаробезопасности трансформаторов, путем использования элегаза в качестве охладителя активной части вместо трансформаторного масла. [Статья «Пожаробезопасные трансформаторы с элегазовой изоляцией» http://leg.co.ua/transformatory/praktika/pozharobezopasnye-transformatory-s-elegazovoy-izolyaciey.html].

Возникновение взрыва в элегазовых трансформаторах не приводит к их полному разрушению, а выброс в атмосферу элегаза, в отличие от масла, не приводит к возникновению пожара - в этом их основное преимущество по сравнению с масляными трансформаторами. Однако, масляные трансформаторы стоят дешевле, причем эта разница в цене с повышением напряжения становится существенной. Недостатком элегазовых трансформаторов также является меньшее значение тепловой постоянной времени по сравнению с маслонаполненными трансформаторами, следствием этого является меньшая допустимая длительность перегрузок элегазовых трансформаторов.

Известны, выбранные в качестве прототипов, способ защиты от взрыва и конструкция защищенного от взрыва маслонаполненного трансформатора, использующие демпферный принцип гашения гидродинамической волны, возникающей в его баке при КЗ. [Мишуев А.В. и др. Демпферная система защиты трансформаторов и высоковольтного маслонаполненного электрооборудования от взрыва и пожара при коротком замыкании, журнал "Электро 2009 г. №2 стр.23-26; патент RU 2334332]. Согласно прототипам защита от взрыва обеспечивается тем, что на внутренней поверхности стенки трансформаторного бака равномерно размещается демпферный слой в виде пакетов из маслостойкой пленки, заполненных упругим материалом типа поролона или пенополиуретана.

Наличие демпферного слоя позволяет снизить нагружение стенок бака взрывной волной, сделать его более плавным, предотвратить вибрацию стенок.

Недостаток прототипа - низкая надежность и малый срок службы средств защиты от взрыва. Это недостаток обусловлен тем, что применение поролона или пенополиуретана - достаточно мягких материалов, может привести к преждевременному сжатию демпферного слоя, а также тем, что при длительной эксплуатации возможны повреждения пакетов демпферного слоя из маслостойкой пленки.

Задача изобретения - устранение указанного недостатка.

Раскрытие изобретения

Технический результат изобретения состоит в повышении надежности и срока службы защиты от взрыва.

Предметом изобретения является способ защиты маслонаполненного трансформатора от взрыва, заключающийся в том, что вводят элегаз в масло, заполняющее бак трансформатора, и перекачивают полученную смесь масла и элегаза из верхней части бака трансформатора в нижнюю через наружный трубопровод со скоростью, равной или превышающей скорость свободного всплытия пузырьков элегаза, растворенных в масле.

Предметом изобретения также является маслонаполненный трансформатор с защитой от взрыва, содержащий заполненный охладителем бак, в котором размещена активная часть трансформатора, отличающийся тем, что верхняя часть бака выполнена сужающейся и сообщена с его нижней частью через трубопровод с насосом, расположенный снаружи бака, при этом в качестве охладителя применена смесь масла и элегаза, а насос выполнен с возможностью перекачки указанной смеси из верхней части бака в нижнюю со скоростью, равной или превышающей скорость свободного всплытия растворенных в масле пузырьков элегаза.

Развития изобретения предусматривают, что трубопровод может быть снабжен раздаточным инжектором, размещенным в нижней части бака, а также олаждающим теплообменником.

Осуществление изобретения с учетом его развитий

На фиг.1 представлен трансформатор с защитой от взрыва, выполненной по предлагаемому способу.

На фиг.1 показаны заполненный охладителем бак 1, в котором размещена активная часть 2 трансформатора. Верхняя часть 3 бака 1 выполнена сужающейся кверху. Она сообщена с нижней частью 4 бака 1 через трубопровод, снабженный насосом 6. Трубопровод 5 расположен снаружи бака 1. В качестве охладителя активной части, заполняющего бак 1, применена смесь масла и элегаза, предварительно введенного в трансформаторное масло, частично заполняющее бак 1. Насос 6 обеспечивает перекачку смеси масла и элегаза из верхней части 3 бака 1 в его нижнюю часть 4 со скоростью, равной или превышающей скорость свободного всплытия растворенных в масле пузырьков элегаза. Трубопровод 5 снабжен раздаточным инжектором 7, размещенным в нижней части 4 бака 1, а также может быть снабжен олаждающим теплообменником, который на фиг.1 не показан.

Защита от взрыва в устройстве, осуществляющем предлагаемый способ, обеспечивается следующим образом.

Бак 1 частично заполняют трансформаторным маслом, затем в масло вводят элегаз, полностью заполняя внутреннее пространство бака 1 охлаждающей смесью масла и элегаза. Насос 6 непрерывно перекачивает по трубопроводу 5 охлаждающую смесь из верхней части 3 в нижнюю часть 4 бака 1. Мощность насоса 6 обеспечивает такую скорость движения охлаждающей смеси в трубопроводе 5, которая позволяет обеспечить равномерное распределение элегаза в виде пузырьков в объеме масла и избежать скапливания в верхней части 3 трубопровода 5 элегаза, приносимого растворенными в масле пузырьками, свободно всплывающими из нижней части 4 бака 1 в его верхнюю часть. Сужение верхней части 3 бака 1 также способствует этому. Для ускорения ввода охлаждающей смеси, перекачиваемой по трубопроводу 5, в нижнюю часть 4 бака 1 трубопровод 5 снабжен раздаточным инжектором 7. Инжектор 7 может быть выполнен, например, в виде короба, охватывающего нижнюю часть 4 бака 5 снаружи и сообщающегося с внутренней полостью бака 1 рядом отверстий малого (менее 1 см) диаметра.

Использование в качестве охлаждающей жидкости смеси масла и равномерно распределенных в его объеме пузырьков элегаза придает охладителю демпфирующую способность. Пузырьки элегаза, равномерно распределенные в объеме масла, сжимаясь под действием гидродинамической взрывной волны, поглощают часть энергии взрыва и увеличивают объем, предоставляемый для расширения масла. В результате этого снижается ударное воздействие взрыва на стенки бака и, тем самым, предотвращается его разрыв.

Высокая надежность предлагаемой защиты от взрыва обеспечивается за счет использования в качестве демпфера взрывной волны пузырьков элегаза, равномерно распределенных в объеме масла, которые в отличие от демпфирующих пакетов прототипа, не подвержены старению. Указанные свойства охлаждающей смеси обеспечиваются ее перекачиванием, для чего используются надежные и легко доступные для эксплуатационного обслуживания конструктивные элементы.

При необходимости, охлаждающую смесь масла и элегаза при ее перекачке можно дополнительно охлаждать, пропуская трубопровод 5 через систему теплообменников.