МАСЛОНАПОЛНЕННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С ЗАЩИТОЙ ОТ ВЗРЫВА

Область техники
Полезная модель 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 трансформатор, использующий элегаз 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.
Известен, выбранный в качестве прототипа, маслонаполненный трансформатор, использующий для защиты от взрыва равномерно размещаемый на внутренней поверхности стенки трансформаторного бака демпферный слой в виде пакетов из маслостойкой пленки, заполненных упругим материалом типа поролона или пенополиуретана. [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].
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 полезной модели - устранение указанного недостатка.
Раскрытие полезной модели
Технический результат полезной модели состоит в повышении надежности и срока службы защиты от взрыва.
Предметом полезной модели является маслонаполненный трансформатор с защитой от взрыва, содержащий заполненный охладителем бак, в котором размещена активная часть трансформатора, отличающийся тем, что верхняя часть бака сообщена с его нижней частью через трубопровод с насосом, расположенный снаружи бака, а в качестве охладителя применена смесь масла и элегаза.
Развития полезной модели предусматривают, что 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, верхняя часть бака выполнена сужающейся, трубопровод снабжен раздаточным инжектором, размещенным в нижней части бака, а также системой олаждающих теплообменников.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитии.
На фиг.1 представлен предлагаемый трансформатор с защитой от взрыва.
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 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 охлаждающим теплообменником, который на фиг.1 не показан.
Защита от взрыва в предлагаемом устройстве, 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, обеспечивая, тем самым равномерное распределение пузырьков элегаза в трансформаторном масле.
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 3. Сужение верхней части 3 бака 1 дополнительно 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.