Корпус силового трансформатора
Предлагаемое устройство относится к области электротехники и может быть использовано для предотвращения разрыва корпуса конструкционных элементов, преимущественно трансформаторов, охлаждаемых большим объемом жидкости (масла). Предложенное устройство решает техническую задачу защиты трансформатора изменением конструкции корпуса трансформатора. Поставленная техническая задача решается тем, что корпус силового трансформатора, выполнен из двух камер: наружной и внутренней с активной частью и придонными отверстиями в боковых стенках для соединения обеих камер гидравлически по типу сообщающихся сосудов, при этом верхняя часть наружной камеры заполнена инертным газом. Изначально уровень масла в обеих камерах одинаков.
Предлагаемое устройство относится к области электротехники и может быть использовано 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.
Наиболее близким к предлагаемому решению (его прототипом) является устройство для предотвращения взрыва электрических трансформаторов (патент RU 2263989 от 17.03.2000). Это устройство содержит систему сброса масла, соединенную с баком трубопроводом. Такие системы применяются для защиты трансформаторов средней и большой мощности. Однако скорость выделения газов при возникновении дуги в масле чрезвычайно высока (до 50 м3/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 изменением конструкции корпуса трансформатора.
Поставленная техническая задача решается тем, что корпус силового трансформатора, выполнен из двух камер: наружной и внутренней с активной частью и придонными отверстиями в боковых стенках для соединения обеих камер гидравлически по типу сообщающихся сосудов, при этом верхняя часть наружной камеры заполнена инертным газом. Изначально уровень масла в обеих камерах одинаков.
Указанная совокупность признаков обеспечивает быстрый сброс давления в баке при коротком замыкании (КЗ).Образующиеся газы давят на масло во внутренней камере, как поршень. Во внутренней камере уровень масла понижается, соответственно во внешней камере - увеличивается за счет сжатия надмаслянной газовой подушки.
Сущность предложенного решения поясняется схемой, показанной на фиг. 1.
Корпус силового трансформатора, выполнен из двух камер, наружной 1 и внутренней 2 с активной частью и придонными отверстиями 3 в боковых стенках для соединения обеих камер гидравлически по типу сообщающихся сосудов, при этом верхняя часть 4 наружной камеры заполнена инертным газом.
Устройство работает следующим образом.
При нормальной работе трансформатора уровень масла в обеих камерах одинаков. При выбросе, в результате КЗ в активной части, газы, формируясь в верхней части внутренней камеры 2 давят на масло, как поршень. Во внутренней камере уровень масла понижается, масло через придонные отверстия 3 отжимается в наружную камеру 1, где уровень масла увеличивается за счет сжатия инертного газа, находящегося над ним в верхней части 4 наружной камеры 1. Во внутренней камере 2 снижается давление за счет увеличения полезного объема.
В предложенном устройстве отсутствует задержка во времени сброса давления в баке трансформатора, так как вся система работает, как саморегулирующаяся. При этом масляный слой между стенками внутренней 2 и наружной 1 камер работает как демпфер для снятия механических нагрузок стенок внутренней камеры 2.
Кроме того, наличие в верхней части наружной камеры огнебезопасной охлаждающей газовой подушки, находящейся над уровнем масла, позволит при разрыве внутренней камеры быстро снизить температуру поверхностного слоя масла ниже температуры вспышки, а также предотвратит поступление кислорода.
Корпус силового трансформатора выполнен из двух камер, наружной и внутренней, с активной частью и придонными отверстиями в боковых стенках для соединения обеих камер гидравлически по типу сообщающихся сосудов, при этом верхняя часть наружной камеры заполнена инертным газом.
