УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВЗРЫВА СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для предотвращения разрыва корпуса конструкционных элементов, преимущественно трансформаторов, охлаждаемых большим объемом жидкости (масла). При коротком замыкании и дуге, возникающей в активной части трансформатора, выделяется большое количество газов, образующихся при разложении трансформаторного масла. В основном это ацетилен и водород, который при высокой температуре при контакте с воздухом самовоспламеняется, что приводит к пожару и тяжелым авариям. Процесс развивается в течение десятков миллисекунд, при этом давление в баке резко возрастает, превышая критические параметры. Устранение последствий таких аварий требует значительных капиталовложений для восстановления оборудования. Поэтому защита трансформатора от взрыва требует особого внимания.
В трансформаторной технике известна защитная противопожарная система, приводимая в действие различными датчиками релейного типа. Недостатком этих устройств является их инерционность - время срабатывания составляет сотые доли секунды, что во много раз превышает необходимую скорость срабатывания защиты, так как процесс развивается в течение нескольких миллисекунд (Лизунов С.Д., Лоханин А.К. Силовые трансформаторы. Справочная книга. Энергоиздат, 2004). Поэтому для защиты трансформаторов от взрыва и разрушения необходимы системы с меньшей инерционностью.
3
Наиболее близким к предлагаемому решению (его прототипом) является устройство для предотвращения взрыва электрических трансформаторов (патент RU 2263989 от 17.03.2000). Это устройство содержит декомпрессионную камеру, соединенную с баком трубопроводом, на котором расположено разрывное устройство (мембрана). Такие системы применяются для защиты трансформаторов средней и большой мощности. Однако скорость выделения газов при возникновении дуги в масле чрезвычайно высока (до 50 м/сек). Поэтому градиенты давления в баке и трубопроводах, соединяющих бак с декомпрессионной камерой, слишком велики, чтобы вовремя снизить давление в баке до безопасного уровня. Вследствие большего перепада давления в трубопроводе устройство-прототип не достаточно эффективно и зачастую не срабатывает при тяжелых авариях мощных трансформаторов.
Предложенное устройство устраняет недостатки прототипа, решая техническую задачу защиты трансформатора с применением декомпрессионного устройства практически без использования трубопроводов, соединяющих бак с декомпрессионной камерой.
Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для предотвращения взрыва силового трансформатора, содержащее декомпрессионную камеру, расположенную вне бака трансформатора, и разрывную мембрану, декомпрессионная камера выполнена в виде складного пакета из термостойкого полотна и закреплена на внешнем фланце разрывной мембраны.
Указанная совокупность признаков обеспечивает быстрый сброс давления в баке при коротком замыкании (КЗ). Образующиеся газы и масло сбрасываются в камеру, раскрывающуюся по мере поступления в нее продуктов.
Полезная модель имеет развитие, заключающееся в том, что устройство содержит сеточное ограждение раскрывающейся декомпрессионной камеры, закрепленное на внешнем фланце разрывной мембраны. Это снимает механические нагрузки с камеры.
Другим развитием полезной модели является вариантное выполнение термостойкого полотна декомпрессионной камеры (из сплетенной ленты или жгутов с армидными нитями, либо карбонизированного углеродными волокнами).
Сущность предложенного решения поясняется схемой, показанной на фиг.1. Устройство содержит декомпрессионную камеру 1, расположенную вне бака 2 трансформатора, и разрывную мембрану 3. Камера 1 выполнена в виде складного пакета из термостойкого полотна и закреплена на внешнем фланце 4 разрывной мембраны 3.
Устройство работает следующим образом.
Трансформатор содержит активную часть, помещенную в бак 2, заполненный охлаждающей жидкостью (диэлектрическим маслом). В верхней части бака 2 под крышкой выполнен короткий патрубок, на котором установлен разрывной элемент (мембрана) 3, зафиксированная двумя фланцами. На внешнем фланце 4 закреплена камера 1. При выбросе, в результате КЗ в активной части, горячих продуктов разложения трансформаторного масла в раскрывающуюся камеру 1 происходит одномоментный сброс давления в баке 2, предотвращающий разрыв корпуса бака. В декомпрессионной камере 1 происходит отделение газообразных продуктов (водород, ацетилен, СО) от масла. Газы, формируясь в верхней части емкости, под действием давления поступают через трубопровод за пределы трансформаторного отсека, где при контакте с воздухом происходит воспламенение и выгорание газов 5, не причиняя вреда оборудованию.
Для снятия механических нагрузок камера 1 при раскрытии опирается на сеточное ограждение-корзину 6. В нижней части емкости раскрывающейся камеры 1 имеется патрубок с вентилем 7 для слива остывшего масла после выгорания газообразных продуктов разложения. Клапан 8, установленный на патрубке перед мембраной 3, перекрывается после сброса давления, предотвращая тем самым возвратное поступление продуктов разложения масла в бак 2. Клапан 9, установленный на выходе трубопровода 10, перекрывается после выгорания газообразных продуктов.
Термостокое полотно может быть выполнено из сплетенной ленты или жгутов с армидными нитями. В основе полотна-соединения углерода и кислорода. Более высокими параметрами по термостойкости обладают графитовые - тканевые полотна (RU 2318932 от 2006). Они выдерживают температуры 1200-2000°С.
Полотно карбонизированное углеродными волокнами, может быть использовано для формирования тепловой защиты (RU 2257429). После карбонизации полотно подвергают обработке при 1200-2800°С.
В предложенной полезной модели отсутствует задержка во времени сброса давления в баке трансформатора, так как нет трубопроводов, соединяющих. бак с декомпрессионной камерой, что повышает эффективность защитного устройства. При этом устройство компактно (тканевая камера 3 в обычном состоянии сложена в пакет).