УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ МАСЛЯНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Предлагаемая к патентованию полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для охлаждения масляных трансформаторов.
Электрическая энергия, теряемая в трансформаторе при его работе, выделяется в виде тепла в обмотках, магнитопроводе, деталях конструкции и других частях трансформатора. При этом сам трансформатор нагревается. Металлические части трансформатора могут выдерживать без повреждения довольно длительное время значительные температурные нагрузки, а изоляция трансформатора (например, изоляция обмоточных проводов) такие температурные нагрузки не выдерживает. Требуется отвод тепла.
Действенным средством для отвода тепла трансформаторов является применение минерального (трансформаторного) масла. Трансформатор помещают в стальной бак, наполненный маслом.
В настоящее время в отечественном трансформаторостроении разрабатывают и выпускают большой ассортимент масляных трансформаторов.
Но всем классам масляных трансформаторов присущ общий недостаток с точки зрения обеспечения экологической безопасности. Когда возникает внутреннее повреждение в трансформаторе с маслонаполненным баком, 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. В связи с существованием такой опасности, недопустимо превышение температурной нормы более 105°C (ГОСТ 11677-85).
Теплота, выделяющаяся в активной части трансформатора, передается путем естественной конвекции маслу, которое в свою очередь отдает ее в окружающий воздух так же путем естественной конвекции. В трансформаторах малой мощности теплоотдающей поверхности баков достаточно для отвода тепла. В трансформаторах большой мощности ее искусственно увеличивают путем применения радиаторов. Кроме того, в трансформаторах мощностью более 6,5-10 МВ-А приходится принимать дополнительные меры для усиления охлаждения путем обдува радиаторов вентиляторами (принудительное охлаждение).
Известны трансформаторы, снабженные масляным охлаждением с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, причем, принудительная циркуляция воздуха обеспечивается вентиляторами, установленными на трансформаторе внутри масляного радиатора или под ним (ГОСТ 11677-85 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия».
Известен также трансформатор ТРНДЦН 40000/25000/110, выпускаемый ОАО «Трансформатор» и принятый в качестве прототипа.
Охлаждение трансформатора выполнено с использованием типовых масляных радиаторов. Узел нагнетания потока хладагента (воздуха) представлен небольшим вентилятором с электродвигателем 250 вт. и 1500 об/мин., исп. 3281. На валу данного электродвигателя закреплена крыльчатка диаметром 400 мм. Двигатель с крыльчаткой установлен в межтрубном пространстве радиатора.
Недостатком данных конструкций трансформаторов является малая эффективность охлаждения, так как происходит рассеивание потока хладагента (воздуха). Воздух практически срывается с лопасти, и вентилятор такой конструкции работает впустую, имея низкое значение КПД.
Задача полезной модели состоит в повышении надежности и долговечности работы масляных трансформаторов за счет увеличения эффективности работы охлаждающих устройств путем усовершенствования вентилятора.
Усовершенствование вентилятора достигается путем помещения крыльчатки в обечайку.
Обечайка представляет собой цилиндрический барабан без днищ из листового материала. Конструкция обечайки зависит от типа вентилятора (диаметра, высоты, крыльчатки, расположения электродвигателя). Основные требования - минимальный зазор между лопастью крыльчатки и обечайкой. Край обечайки со стороны захода воздуха развальцовывается по специальной кривой, с целью обеспечения более плавного захода воздуха.
Узел нагнетания хладагента - вентилятор - создает поток хладагента, а обечайка обеспечивает улучшенное движения потока хладагента (воздуха).
Предлагаемое устройство охлаждения позволяет обеспечить равномерный и эффективный отвод тепла от радиатора, а, следовательно, и от сердечника, обмоток, и других частей трансформатора.
Полезная модель поясняется чертежом.
Фиг. 1 - схема узла нагнетания хладагента устройства охлаждения масляного трансформатора.
Устройство охлаждения масляного трансформатор содержит радиатор (1), крыльчатка (2), закрепленная на вертикальном валу электродвигателя (3). Вокруг вентилятора выполнена обечайка (4).
Работает система охлаждения масляного трансформатора (вида Д - по ГОСТ 11677-85) следующим образом.
При достижении температуры верхних слоев масла в радиаторе 55°C или при достижении тока, равного 1,05 номинального, независимо от температуры верхних слоев масла, включается электродвигатель вентиляторов (ГОСТ 11677-85, стр. 21). Вентилятор нагнетает поток воздуха. Обечайка обеспечивает увеличенную производительность потока воздуха, вызывая интенсивный отвод тепла практически от всех активных элементов конструкции трансформатора. При этом коэффициент теплоотдачи увеличивается в 1,5-2 раза.
При снижении температуры верхних слоев масла до 50°C, если при этом ток нагрузки менее 1,05 номинального, происходит отключение электродвигателя вентилятора.
Таким образом, реализация полезной модели решает все поставленные авторами задачи, а именно, повышает надежность и долговечность работы трансформатора за счет усовершенствования узла нагнетания хладагента устройства охлаждения масляного трансформатора.