Результат интеллектуальной деятельности: Устройство элегазово-водяного охлаждения масляного трансформатора

Изобретение относится к области электротехники и предназначена для охлаждения силовых масляных трансформаторов.

Известна установка для охлаждения масляного трансформатора, содержащая емкость, заполненную элегазом, компрессор, подключенный к источнику электрической энергии, трубки с равномерно расположенными на них клапанами-распределителями, размещенные в нижней части бака, бак-расширитель, фильтры тонкой и грубой очистки. Для повышения эффективности охлаждения активной части трансформатора через масло с помощью компрессора прокачивается (барботируется) элегаз. [Хисматуллин А.С., Баширов М.Г., Хуснутдинова И.Г. Применение барботажа в системе охлаждения силовых трансформаторов // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, 2014. №3. С. 29-32 URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=22660330].

Недостатком аналога является низкая эффективность охлаждения активной части трансформатора в летнее время года, когда средняя температура окружающего воздуха находится в пределах 25-32°С, а температура активной части трансформатора увеличивается до 50-70°С. В процессе охлаждения активной части трансформатора температура элегаза тоже повышается и не может быть охлаждена ниже температуры окружающего воздуха.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату является установка для трансцилляторного охлаждения масляного трансформатора элегазом [патент РФ на полезную модель №183146, опубл. 12.09.2018. бюл. №26], содержащая последовательно соединенные емкость, заполненную элегазом, компрессор, подключенный к источнику электрической энергии, бак с минеральным маслом, трубки с равномерно расположенными на них клапанами-распределителями, бак-расширитель, фильтр грубой очистки и абсорбер, холодильник, подключенный к блоку управления, датчик температуры, размещенный непосредственно в зоне обмотки трансформатора, блок управления, вход которого подключен к выходу датчика температуры, а выходы подключены к управляющим входам компрессора и холодильника, при этом трубки с равномерно расположенными на них клапанами-распределителями расположены- в верхней части бака, кроме того, в верхней части бака установлен сигнализатор давления, выход которого подключен к блоку управления.

Основным недостатком прототипа является то, что требуется дополнительное электропитание для холодильного оборудования. Используя естественный теплообмен с проточной холодной водой, центральной системы водоснабжения, появляется возможность отказаться от питания данного устройства.

Задачей изобретения является создание устройства для охлаждения трансформатора с достижением следующего технического результата: повышение эффективности охлаждения масляного трансформатора при длительных и кратковременных перегрузках в летнее время года для предотвращения отказов и необоснованных отключений трансформатора.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве охлаждения масляного трансформатора, содержащем компрессор, подключенный к источнику электрической энергии, последовательно соединенную трубками циркулирующую систему, заполненную элегазом, содержащую фильтры грубой и тонкой очистки согласно изобретения фильтр грубой очистки имеет устройство вращения вала с фильтрующим элементом, расположенного внутри фильтра грубой очистки, подключенное к щиту управления. Устройство охлаждения масляного трансформатора содержит змеевик, обвитый по наружной поверхности трубы системы холодного водоснабжения, а потом проходящий прямолинейно во внутренней части трубопровода.

На фигуре изображено устройство элегазово-водяного охлаждения масляного трансформатора.

Устройство для охлаждения масляного трансформатора содержит последовательно соединенные трубками систему, в которую входит трансформатор 1, фильтр 2 грубой очистки, имеющий устройство 3, подключенное к щиту управления 4, которое при высоком давлении включает привод 5, с целью привести в движение вал 6 с фильтрующим элементом 7, фильтры 8 тонкой очистки, насос 9, трубопровод 10 системы холодного водоснабжения, вокруг которого обвит змеевик 11, который обвивается по наружной поверхности трубы, с целью создания противоточного теплообмена, а потом проходит прямолинейно во внутренней части трубопровода. Вся описанная конструкция заполнена элегазом, выступающим в качестве теплоносителя.

Устройство для охлаждения масляного трансформатора работает следующим образом. Элегаз, находящийся в системе циркуляции охлаждения трансформатора, после выполнения требуемой им задачи, поступает в змеевик 11, обвитый вокруг трубопровода 10 центральной системы холодного водоснабжения. Далее находясь в контакте с хладоносителем, остывает до температуры, которой снова возможно воспользоваться для охлаждения трансформатора. После остывания элегаз, проходя по внутренней части трубопровода 10 водоснабжения, поступает к трансформатору 1, что образует циркулирующую систему охлаждения трансформатора 1. В зависимости от степени остывания элегаза, установлен насос 9, который регулирует скорость подачи элегаза в системе.

Увеличение коэффициента теплообмена нагревающегося масла в трансформаторе осуществляется за счет циркуляции барботируемого элегаза (SF6) через пространство, заполненного маслом. При наличии всплывающих пузырьков элегаза возникает сложное поле скоростей, в котором условно можно выделить слои, смещающиеся относительно друг друга. Максимальное смещение слоя происходит при его нахождении на уровне центра пузырька. Процесс теплообмена между слоями приводит к тому, что возникает перенос тепла за счет трансцилляторной составляющей. Устройство охлаждения включается в тот момент, когда окружающая среда не справляется с охлаждением. Процесс охлаждения самого элегаза, происходит посредством обвивания змеевика 11 вокруг трубопровода 10 проточной холодной воды центральной системы водоснабжения, путем противоточного теплообмена. Вначале змеевик 11 обвивается по наружной поверхности трубы, с целью создания противоточного теплообмена, а потом проходит прямолинейно во внутренней части трубопровода 10. Происходит циркуляция данного газа, позволяющая поддерживать температуру масляного трансформатора на требуемом значении. Анализируя явление трансцилляторного переноса тепла, можно установить, что система охлаждения силового масляного трансформатора с использованием всплывающих пузырьков элегаза позволяет повысить эффективность охлаждения обмоток при перегрузках.

Теплосъем с активной части трансформатора осуществляется трансформаторным маслом с циркулирующим в нем элегазом (барботирование элегаза). При этом существенно повышается эффективность охлаждения активной части трансформатора.

Основным преимуществом данного устройства является то, что процесс охлаждения элегаза, требует питания только компрессора. Естественный противоточный теплообмен не требует питания и работает по следующему принципу: система теплообменника, в котором горячий (элегаз) и холодный (холодная вода центральной системы водоснабжения) теплоносители движутся навстречу друг другу по. трубам. При взаимодействии теплоносителей происходит теплообмен, в ходе которого охлаждающая среда не значительно нагревается, в виду того что холодный теплоноситель постоянно находится в движении, а горячий теплоноситель охлаждается до температуры охлаждающей среды.