ТРАНСФОРМАТОР

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к силовым трансформаторам, бак которых заполняют диэлектрической жидкостью.
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.
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.
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
(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].
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),
3
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 - СН группы, образующие кольца [см. описание к патенту США №2837724,
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.
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.
Поэтому целью предлагаемого технического решения является повышение надежности устройства путем повышения нагревостойкости..
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.
Согласно полезной модели, в качестве изоляции использован электроизоляционный материал с нагревостойкостью до 180-200°С.
Согласно полезной модели, (0,85-0,9) объема бака в исходном состоянии заполнено деталями трансформатора и охлаждающей силиконовой диэлектрической жидкостью.
Как видно из изложения сущности заявляемого технического решения, оно отличается от прототипа, и, следовательно, является новым.
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.
2
2
x
2
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-OC(CH)CO-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.
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,
заполненные минеральным маслом или «совтолом» не допускают перегрева выше 65°С.
Предлагаемое решение промышленно применимо, поскольку реализовано в промышленном производстве трансформаторов, а также обладает высокими свойствами с точки зрения пожарной безопасности и экологии.
Фиг.1 Общий вид трансформатора.
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.
Как видно из изложения сущности заявляемого технического решения, 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.