АКТИВНАЯ ЧАСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА Российский патент 2002 года по МПК H01F27/20 H01F27/245 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трансформаторах с принудительной циркуляцией хладагента, в частности элегаза, в системе охлаждающих каналов активной части.

Известна конструкция газонаполненного трансформатора (заявка Японии 2-203506, кл. H 01 F 27/20, 1990г.), содержащая бак с охладителем газа на боковой стенке и активную часть, установленную в баке. Внутри бака установлена система патрубков, направляющих потоки холодного газа снизу вверх в каналы охлаждения элементов активной части.

Недостатком известной конструкции является сложность системы патрубков и неэффективное использование охлаждающих возможностей газа из-за отсутствия строго направленных каналов в ярмах и стержнях, обеспечивающих поступление газа в нижнее ярмо, переход без потерь в стержни, из стержней в верхнее ярмо и выход газа из ярма вверх.

Известна конструкция газонаполненного трансформатора по заявке Японии 2-264408, кл. H 01 F 27/20, 1990г., в которой предложена конструкция каналов охлаждения обмотки, включающая радиальные каналы под обмоткой, образованные дистанцирующими элементами из электроизоляционного материала и осевые каналы, образованные планками, установленными между слоями обмотки.

Система охлаждения остальных элементов активной части в этой заявке не раскрыта.

Недостатком такой конструкции является сообщение осевых каналов через общие радиальные каналы, что в многослойных обмотках не обеспечивает равенства условий охлаждения внутренних и внешних слоев.

Известна конструкция газонаполненного трансформатора по заявке Японии 2-18907, кл. H 01 F 27/20, 1990г., активная часть которого, включающая магнитопровод с охлаждающими каналами между пакетами стержней и ярем, обмотки с вертикальными каналами охлаждения, ярмовую изоляцию, принята за прототип.

Охлаждающие каналы образуют контуры для циркуляции охлаждающего газа. Во избежание появления потоков газа не через активную часть, а через соседние контуры, в каждом контуре, в верхней части, установлены обратные клапаны.

Недостатком такого решения является значительное усложнение конструкции за счет необходимости установки обратных клапанов.

Кроме того, установка клапанов значительно повышает гидравлическое сопротивление охлаждающих контуров, снижая эффективность охлаждения активной части трансформатора.

В основу изобретения поставлена задача разработки активной части трансформатора, упрощающая конструкцию и обеспечивающая эффективность охлаждения всех элементов активной части при принудительной циркуляции хладагента наряду с повышением электрической прочности основного изоляционного промежутка.

Решение поставленной задачи обеспечивает разработка активной части трансформатора, содержащей магнитопровод, собранный из пакетов электротехнической стали, разделенных охлаждающими каналами, образующими контуры циркуляции хладагента, обмотки с вертикальным изоляционным и охлаждающими каналами, установленные на стержнях магнитопровода и отделенные от его ярем ярмовой изоляцией за счет того, что охлаждающие каналы в ярмах расположены под углом к продольной оси ярмовых пакетов и образуют тупой угол с охлаждающими каналами стержней, при этом охлаждающие каналы в стержнях образованы продольными гофрами, выполненными на крайних пластинах пакетов, а охлаждающие каналы в ярмах образованы гофрами, выполненными на крайних пластинах пакетов под углом к их продольной оси, что обеспечивает направленную циркуляцию хладагента по охлаждающим каналам ярем и стержней магнитопровода при меньшем гидравлическом сопротивлении.

Для снижения напряженности электрического поля вблизи ярем и повышения электрической прочности ярмовой изоляции верхняя часть нижнего ярма по длине межстержневого промежутка закрыта электростатическим экраном, причем нижняя часть верхнего ярма по длине межстержневого промежутка также закрыта электростатическим экраном.

Для повышения электрической прочности изоляционного канала между обмотками низкого напряжения (НН) и высокого напряжения (ВН) дистанцирующие рейки не устанавливаются в зоне наибольшей напряженности электрического поля, а для фиксации обмоток в радиальном направлении по торцам изоляционного канала расположены вкладыши из диэлектрика.

Для обеспечения требуемых условий охлаждения всех слоев обмоток в нижней ярмовой изоляции под обмотками установлена перегородка из диэлектрика, при этом в нижней ярмовой изоляции и перегородке выполнены калиброванные отверстия для прохода хладагента в охлаждающие каналы обмоток.

Изобретение позволяет в трансформаторе использовать элегаз не только в качестве изоляции, но и в качестве охлаждающей среды, направить поток хладагента в нужном объеме вдоль нагретых элементов активной части, улучшить условия охлаждения активной части трансформатора и повысить электрическую прочность основного изоляционного промежутка.

Изобретение целесообразно использовать в трансформаторах с принудительной циркуляцией хладагента.

Сущность изобретения поясняется нижеприведенным описанием и чертежами, где:
фиг. 1 - общий вид активной части трансформатора с сечением по оси одного стержня с обмотками,
фиг. 2 - вид А по фиг. 1,
фиг. 3 - сечение В-В по фиг. 2.

Активная часть силового трансформатора по изобретению содержит магнитопровод 1, на стержнях 2 и 3 которого установлены обмотка 4 низкого напряжения (НН), обмотка 5 высокого напряжения (ВН) и регулировочная обмотка 6 (РО) (см. фиг. 1).

Вышеуказанные обмотки 4, 5, 6 разделены охлаждающими каналами 7, образованными рейками 8, установленными вертикально, и изоляционным каналом 9 между обмотками НН 4 и ВН 5.

Стержни 2 и 3 магнитопровода 1 соединены нижним и верхним ярмами 10 и 11.

Торцы обмоток 4, 5, 6 отделены от ярем 10, 11 ярмовой изоляцией 12 и 13.

На верхней стороне нижнего ярма 10 под ярмовой изоляцией 12 установлен электростатический экран 14, закрывающий верхнюю сторону ярма по всей длине межстержневого промежутка (см. фиг. 1).

На нижней стороне верхнего ярма 11 установлен электростатический экран 15 по всей длине межстержневого промежутка.

Под обмотками 4, 5, 6, как составная часть ярмовой изоляции 12, установлена перегородка 16 из диэлектрика, по форме и размерам соответствующая горизонтальному сечению полости бака (не показан) трансформатора.

Стержни 2, 3 и ярма 10, 11 магнитопровода 1 набраны из пакетов 17 электротехнической стали, разделенных охлаждающими каналами 18 (см. фиг. 2).

Охлаждающие каналы стержней 2 и 3 образованы продольными гофрами 19, выполненными на крайних пластинах пакетов 17, а охлаждающие каналы ярем 10 и 11 образованы гофрами 20, выполненными под углом 45^o к продольной оси крайних пластин ярмовых пакетов 17 и направленными к гофрам 19 пластин стержневых пакетов 17, образуя тупой угол с ними, т.е. гофры 20 в ярмах 10 и 11 наклонены от поперечной оси пластины в стороны ее торцов (фиг. 3).

Вертикальный изоляционный канал 9 образован диэлектрическими вкладышами 21, установленными по торцам канала (см. фиг. 1).

В ярмовой изоляции 12 и перегородке 16 выполнены калиброванные отверстия 22 для прохода хладагента в охлаждающие каналы 7 обмоток 4, 5, 6.

Число и размер отверстий 22 выбраны таким образом, что создается оптимальное распределение хладагента между обмотками 4, 5, 6.

В заявляемой активной части трансформатора контур направленной циркуляции хладагента внутри трансформатора формируется в охлаждающих каналах 18 стержней 2, 3 и ярем 10, 11, что интенсифицирует охлаждение магнитной системы.

Установка перегородки 16, разделяющей бак (не показан) трансформатора на две части, исключает необходимость применения сложной системы патрубков для направления хладагента и значительно уменьшает гидравлическое сопротивление контура охлаждения внутри бака (не показан) трансформатора.

Параллельные потоки хладагента принудительно направлены вдоль нагретых элементов активной части - магнитопровода 1 и обмоток 4, 5, 6, при этом элегаз используется не только как изолирующее вещество, но и как охлаждающее вещество.

Формирование каналов 18 гофрами 19, 20 на крайних пластинах пакетов 17 стержней 2, 3 и ярем 10, 11 повышает стабильность охлаждающих каналов, уменьшает расход изоляционных материалов и упрощает сборку магнитной системы.

Заявляемая активная часть трансформатора позволяет:
- создать оптимально распределенный контур охлаждения активной части трансформатора за счет параллельных потоков хладагента;
- увеличить электромагнитные нагрузки в трансформаторе, уменьшив при этом его вес и габариты.

Использование: в трансформаторах с принудительной циркуляцией хладагента, в частности элегаза, в системе охлаждающих каналов активной части. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении электрической прочности главной изоляции и улучшении условий охлаждения. Активная часть трансформатора содержит магнитопровод, собранный из пакетов электротехнической стали, разделенных охлаждающими каналами, образующими контуры циркуляции хладагента. Обмотки с вертикальными изоляционным и охлаждающими каналами установлены на стержнях магнитопровода и отделены от его ярем ярмовой изоляцией. Охлаждающие каналы в ярмах расположены под углом к их основаниям и образуют тупой угол с охлаждающими каналами стержней. Охлаждающие каналы в стержнях образованы продольными гофрами, выполненными на крайних пластинах пакетов, а в ярмах гофрами, выполненными на крайних пластинах пакетов под углом к их продольной оси. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Активная часть трансформатора, содержащая магнитопровод, стержни и ярма которого набраны из пакетов пластин электротехнической стали, разделенных охлаждающими каналами, образующими контур циркуляции хладагента, обмотки с вертикальными изоляционным и охлаждающими каналами, установленные на стержнях и отделенные от ярем ярмовой изоляцией, отличающаяся тем, что охлаждающие каналы в ярмах выполнены под углом к продольной оси крайних пластин пакетов и образуют тупой угол с охлаждающими каналами стержней. 2. Активная часть по п. 1, отличающаяся тем, что охлаждающие каналы в стержнях образованы продольными гофрами, выполненными на крайних пластинах пакетов под углом к их продольной оси. 3. Активная часть по п. 1, отличающаяся тем, что в нижней ярмовой изоляции установлена диэлектрическая перегородка с калиброванными отверстиями для прохода хладагента в охлаждающие каналы обмоток. 4. Активная часть по п. 1, отличающаяся тем, что по торцам изоляционного канала обмоток установлены вкладыши из диэлектрика.