УЧАСТОК ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ УСТАНОВКИ СО СРЕДСТВАМИ ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК H02B1/56 H02G5/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к участку электрической высоковольтной установки согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Эта установка пригодна для передачи большой электрической мощности от мегаваттного до гигаваттного диапазона. Возникающие при этом токи, соответственно напряжения лежат в диапазоне килоампер, соответственно киловольт. Типичная установка содержит многофазные токопроводы генераторного напряжения, в которых в отдельных фазах возникают рабочие токи между 5 и 30 кА и рабочие напряжения, равные, например, 15 или 21 кВ. Такая высоковольтная установка имеет участки, в которых вследствие относительно больших потерь возникает сильный нагрев. Значительному нагреванию подвергаются участки, в которых ток проходит через контактные переходы, например распределительный пункт. Такими распределительными пунктами являются обычно генераторные выключатели.

Уровень техники

Генераторные выключатели обычно охлаждают с помощью естественной конвекции и излучения. Если такие выключатели выполнены без оболочки, то мощность потерь токопровода передается в виде тепла на содержащий контактное устройство выключателя изолятор с дугогасительной камерой с вертикально расположенными ребрами охлаждения. Принимаемая изолятором с дугогасительной камерой тепло посредством конвекции и излучения передается в окружающую среду. Такие генераторные выключатели предлагаются фирмой ABB High Voltage Technologies Ltd. Цюрих/Швейцария с типовым наименованием HEI 1… HEI 5. Кроме того, эта фирма предлагает под типовым наименованием НЕС3/НЕС4 также генераторные выключатели, в которых токопровод и изолятор с дугогасительной камерой расположены в корпусе, наполненном изоляционным газом, в частности воздухом. Образованное в токопроводе и передаваемое в основном на изолятор с дугогасительной камерой тепло посредством естественной конвекции и излучения затем передается на корпус. При этом отдача тепла происходит за счет возникающей разницы температур между токороводом, соответственно изолятором с дугогасительной камерой и корпусом. Получаемое корпусом тепло отводится посредством естественной конвекции и излучения в окружающую среду на основе разницы температур между корпусом и окружающей средой. Тепловой поток в такой системе возникает самостоятельно, зависит главным образом от геометрических размеров, используемых материалов и ограничивается механизмами отдачи тепла. Если генераторный выключатель выполнен трехфазным, причем три фазы расположены друг возле друга (рядом), то корпус, расположенной в середине фазы, имеет всегда наивысшую температуру, поскольку боковые стенки не могут отдавать энергию излучения, и поэтому его необходимо охлаждать особенно интенсивно.

Сущность изобретения

Поэтому в основу изобретения положена задача снабдить участок высоковольтной установки указанного в начале типа охлаждающими средствами, которые имеют возможно более простую конструкцию и тем не менее позволяют значительно повысить ток установки без изменения ее геометрических размеров.

Эта задача решена с помощью участка установки согласно признакам независимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение состоит в участке электрической высоковольтной установки, в частности генераторного выключателя, содержащем, по меньшей мере, три, каждый с соответствующим одним токопроводом корпуса, которые расположены боковыми стенками рядом друг с другом, при этом корпуса расположены на расстоянии друг от друга с образованием вертикально направленных каналов, при этом дополнительно, по меньшей мере, в одном из каналов расположена проходящая параллельно ограничивающим боковым стенкам соседних корпусов первая промежуточная стенка.

Таким образом, согласно изобретению, по меньшей мере, в одном из каналов, параллельно ограничивающим этот канал стенкам, расположена промежуточная стенка. Эта промежуточная стенка принимает от ограничивающих канал боковых стенок энергию излучения, которую затем можно удалить из канала за счет каминного эффекта.

Этот каминный эффект может быть поддержан с помощью одного или нескольких источников потока, расположенных вне корпусов.

Промежуточная стенка уменьшает объемный поток и тем самым мощность расположенных снаружи источников потока. Канал должен иметь такую ширину, чтобы проходящий через канал объемный поток не имел помех при наличии или отсутствии промежуточной стенки и чтобы образующий его воздух не слишком сильно нагревался. Особенно хорошая отдача тепла промежуточной стенкой воздушному потоку, поднимающемуся вследствие конвекции и/или дополнительных источников потока, достигается с помощью встроенных в промежуточную стенку средств, увеличивающих ее поверхность. Такие средства могут содержать проходящие вертикально волны и/или продольные ребра, однако, могут содержать также проходящую параллельно промежуточной стенке дополнительную промежуточную стенку, которая предпочтительно соединена с промежуточной стенкой с помощью проходящих вертикально продольных ребер.

Предметом изобретения является также, по меньшей мере, одна сама промежуточная стенка и выполненная трехфазной электрическая высоковольтная установка, содержащая участок установки с, по меньшей мере, одной промежуточной стенкой согласно изобретению.

Краткое описание чертежей

Другие преимущества и применения изобретения следуют из приведенного ниже описания со ссылками на чертежи, на которых изображено: фиг.1 и 2 соответственно вид на сечение, проходящее поперек токопроводов и через два выполненных согласно изобретению участка трехфазной высоковольтной установки, и фиг.3-5 соответственно участок установки согласно фиг.1 на виде сверху.

Пути реализации изобретения

На всех фигурах одинаковыми позициями обозначены одинаково действующие части.

Обычно через токопровод 3 проходит рабочий ток от 5 до 30 кА при рабочем напряжении от 10 до 36 кВ. За счет потерь в активной составляющей сопротивления, которые могут быть значительными, в частности на контактных переходах, токопровод 3 значительно нагревается. Образованное в токопроводе тепло за счет естественной конвекции и излучения передается на корпус 1S.

В участке установки, показанном на фиг.1 и 2, соответствующие отдельным фазам корпуса 1R, 1S и 1T расположены на расстоянии друг от друга с образованием вертикально направленных каналов RS и ST. В среднем из трех корпусов 1S могут быть предпочтительно расположены не изображенные на фиг.1 и 2 вентиляторы. Подводимое к боковым стенкам 8 и 9 корпуса 1S тепло отводится за счет каминного эффекта каналов RS и ST. Дополнительно к этому в канале RS и ST может быть расположена промежуточная стенка Z, проходящая параллельно ограничивающим боковым стенкам 9 и 8 смежных корпусов 1R и 1S, 1S и 1T. В этой промежуточной стенке Z не создаются потери и таким образом между боковыми стенками 9 и 8 или 8 и 9 и промежуточной стенкой Z может появиться разность температур. Таким образом от боковых стенок 8 и 9 на промежуточную стенку Z может передаваться энергия излучения. Нагретая за счет энергии излучения промежуточная стенка охлаждается путем естественной конвекции окружающего воздуха. Дополнительный отвод тепла составляет до около 10% общей потери тепла, если промежуточная стенка Z, как показано на фиг.1, расположена в середине между обеими боковыми стенками 9 и 8 корпусов и выполнена просто гладкой. Промежуточную стенку предпочтительно соединить термопроводно с корпусом, например с корпусом 1S, или же внедрить как составную часть корпуса.

Как показано на фиг.2, в другом варианте выполнения участка установки согласно изобретению, параллельно промежуточной стенке Z можно установить другую промежуточную стенку Z'. В этом варианте выполнения дополнительно повышается отдача тепла в конвекционный поток. Для обеспечения еще лучшей отдачи тепла необходимо соединить обе промежуточные стенки вертикально проходящими продольными ребрами.

В показанных на фиг.3-5 вариантах выполнения промежуточная стенка имеет увеличивающие поверхность средства, за счет которых можно дополнительно улучшить отдачу тепла в естественный конвекционный поток. К таким средствам относится предпочтительно промежуточная стенка Z с волнистой поверхностью. Такая поверхность образует вертикально проходящие вытяжные каналы для конвекционного потока и может содержать волны, которые расположены близко друг к другу (фиг.3) или далеко друг от друга (фиг.4), или же продольные ребра (фиг.5). Для того чтобы не препятствовать конвекционному потоку, корпуса 1R и 1S и 1S и 1T должны быть расположены друг от друга на расстоянии не меньше минимального.

Отдачу тепла можно дополнительно улучшить за счет принудительного потока через каналы RS, соответственно ST. Для этой цели можно предусмотреть один или несколько наружных вентиляторов, создающих принудительные потоки. Такой наружный вентилятор символически обозначен на фиг.1 стрелкой G.

Перечень позиций 1R, 1S, 1T Корпус 3 Токопровод 8, 9 Боковые стенки корпуса G Наружные вентиляторы R, S, T Фазы RS, ST Каналы Z, Z' Промежуточные стенки

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических высоковольтных установках, предназначенных для передачи большой мощности от мегаваттного до гигаваттного диапазона. Технический результат состоит в повышении тока высоковольтной установки без изменения ее геометрических размеров, повышении предельно допустимой тепловой нагрузки генераторных выключателей. Участок электрической высоковольтной установки содержит генераторный выключатель, содержащий, по меньшей мере, три, каждый с соответствующим токопроводом (3) корпуса (1S, 1R, 1Т), которые расположены боковыми стенками (8, 9) рядом друг с другом. При этом корпуса (1S, 1R, 1Т) расположены на расстоянии друг от друга с образованием вертикально направленных каналов (RS, ST). В соответствии с изобретением, по меньшей мере, в одном из каналов (RS, ST) расположена проходящая параллельно ограничительная боковым стенкам (8, 9) соседних корпусов (1S, 1R) первая промежуточная стенка (Z). За счет этого тепло потерь особенно эффективно отдается боковыми стенками (8, 9) корпусов в окружающее пространство, а токопровод (3) можно нагружать очень большими рабочими токами. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Участок электрической высоковольтной установки, в частности генераторного выключателя, содержащий, по меньшей мере, три корпуса (1S, 1R, 1Т) с соответствующими токопроводами, при этом корпуса расположены на расстоянии рядом друг с другом с образованием между их боковыми стенками (8, 9) вертикально направленных каналов (RS, ST), отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном из каналов (RS, ST) расположена проходящая параллельно ограничивающим боковым стенкам (8, 9) соседних корпусов (1S, 1R) первая промежуточная стенка (Z).

2. Участок по п.1, отличающийся тем, что первая промежуточная стенка (Z) имеет увеличивающие поверхность средства.

3. Участок по п.2, отличающийся тем, что увеличивающие поверхность средства содержат проходящие вертикально волны и/или продольные ребра.

4. Участок по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном канале (RS, ST) расположена проходящая параллельно первой промежуточной стенке (Z) вторая промежуточная стенка (Z').

5. Участок по п.4, отличающийся тем, что первая и вторая промежуточные стенки (Z, Z') соединены с помощью вертикально проходящих продольных ребер.

6. Участок по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, одним средством создания газового потока (G) в каналах (RS, ST).

7. Участок по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что канал (RS, ST) имеет такую ширину, что промежуточная стенка (Z, Z') не создает помех проходящему через канал (RS, ST) потоку, а образующий его воздух не сильно нагревается.

8. Участок по п.6, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном канале (RS, ST) расположена проходящая параллельно первой промежуточной стенке (Z) вторая промежуточная стенка (Z').

9. Участок по п.7, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном канале (RS, ST) расположена проходящая параллельно первой промежуточной стенке (Z) вторая промежуточная стенка (Z').

10. Промежуточная стенка для участка электрической высоковольтной установки, характеризующаяся тем, что она имеет увеличивающие поверхность средства.

11. Промежуточная стенка по п.10, отличающаяся тем, что увеличивающие поверхность средства содержат проходящие вертикально волны и/или продольные ребра.

12. Промежуточная стенка по п.10 или 11, отличающаяся тем, что она снабжена первой промежуточной стенкой (Z) и второй параллельной промежуточной стенкой (Z').

13. Промежуточная стенка по п.12, отличающаяся тем, что первая промежуточная стенка (Z) и вторая параллельная промежуточная стенка (Z') соединены с помощью вертикально проходящих продольных ребер.

14. Трехфазная электрическая высоковольтная установка, отличающаяся тем, что она снабжена участком по любому из пп.1-9.

15. Трехфазная электрическая высоковольтная установка, отличающаяся тем, что она снабжена промежуточной стенкой по любому из пп.10-13.