СИСТЕМА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ БАКА ТРАНСФОРМАТОРА Российский патент 2010 года по МПК H02H5/08 H01F27/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к системе предотвращения разрушения и, более конкретно, к системе предотвращения разрушения бака трансформатора, повышающей предел деформации бака, образующего трансформатор, и уменьшающей таким образом давление, возникающее в трансформаторе, и увеличивающей количество разрывных дисков, установленных в расчете на единицу площади, устраняя таким образом давление.

Предпосылки к созданию изобретения

В целом трансформаторами являются элементы электротехнического оборудования, которые изменяют напряжение, повышая или понижая его. Трансформаторы относят к масляным трансформаторам и к сухим трансформаторам в зависимости от типа изолирующего материала. Широкое применение находят масляные трансформаторы, заполненные изолирующим маслом. Масляный трансформатор включает в себя обмотку высокого напряжения, обмотку низкого напряжения, железный сердечник, изолирующее масло, бак и другие компоненты.

Масляный трансформатор сконструирован таким образом, что электрический ток поступает через ввод, установленный на башенке ввода. В случае пробоя в трансформаторе, происходящего из-за аварийного напряжения, вызванного молнией или коммутационным перенапряжением, и возникновения при этом дуги, часть изолирующего масла, залитого в бак для изоляции или охлаждения трансформатора, немедленно загорается. Из-за горения изолирующего масла внутреннее давление в трансформаторе резко повышается. Такое давление разрушает бак трансформатора, и воздух, проникающий через разрушенную часть, поступает к детали, генерирующей дугу, таким образом возможно возникновение пожара. Далее изолирующее масло вытекает из поврежденного бака, что ведет к загрязнению окружающей среды.

Для того чтобы предотвратить разрушение бака, широко используется обычный способ прерывания подачи электроэнергии на трансформатор. Однако бак может быть разрушен даже из-за повышения давления, происходящего перед прерыванием подачи электроэнергии, и поэтому требуется устройство для механической ликвидации давления. Так, попытку ликвидации локального давления делают с использованием разрывных дисков. Однако в случае крупного трансформатора точка возникновения дуги может оказаться далеко от разрывных дисков. Поэтому бак может быть разрушен еще до выполнения операции ликвидации давления с использованием разрывных дисков. Далее, количество разрывных дисков недостаточно по сравнению с энергией дуги, так что бак может быть разрушен до того, как будет выполнена операция ликвидации давления.

Описание изобретения

Техническая проблема

Соответственно настоящее изобретение было разработано с учетом указанных проблем, возникавших в прежней практике, и целью настоящего изобретения является предложение системы для предотвращения разрушения бака трансформатора в любом случае, когда в баке возникает дуга, которая повышает предел деформации бака, составляющего трансформатор, предупреждая таким образом резкое повышение давления, которая увеличивает количество разрывных дисков в расчете на единицу площади, предотвращая таким образом разрушение бака.

Техническое решение

Для достижения этой цели настоящее изобретение предлагает систему предотвращения разрушения бака трансформатора, которая применяется в трансформаторе и предотвращает разрушение бака трансформатора из-за резкого повышения давления в трансформаторе.

Система включает в себя опорную часть, которая установлена в баке трансформатора и поддерживает экранирующую плиту, предназначенную для поглощения магнитного поля, так что экранирующая плита не прикреплена непосредственно к баку трансформатора.

Множество разрывных дисков установлено, соответственно, на множестве труб, отходящих наружу из бака трансформатора, и они разрываются тогда, когда давление в баке трансформатора достигает заданного уровня давления, открывая таким образом проходы.

Множество предохранительных баков установлены по вертикали в позиции, прилегающей к трансформатору, и соединены с трубами, образуя таким образом пространство для хранения изолирующего масла.

Далее, в нижней части каждого предохранительного бака установлен масломер, генерирующий сигнал о поступлении изолирующего масла в предохранительный бак, информируя таким образом оператора о разрыве каждого из разрывных дисков и выпуске предохранительного масла.

Затем предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения будет описан подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. Здесь будет опущено подробное описание известных функций или конструкций, так что специалисты в данной области техники могут легко понять сущность изобретения.

На фиг.1 показан вид, демонстрирующий конструкцию системы предотвращения разрушения согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.2 показан вид спереди, демонстрирующий часть трансформатора, оборудованного системой предотвращения разрушения с фиг.1. На фиг.3 показан перспективный вид, демонстрирующий трансформатор, оборудованный системой предотвращения разрушения с фиг.1. На фиг.4 показан перспективный вид, демонстрирующий ситуацию, в которой экранирующие плиты установлены на опорной части согласно настоящему изобретению. На фиг.5 показан детальный вид, демонстрирующий части «А» с фиг.4.

На фиг.1-5 система предотвращения разрушения согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя опорную часть 110, разрывные диски 120, предохранительные баки 130 и масломеры 140. Такая система предотвращения разрушения повышает предел деформации бака трансформатора 10 с использованием опорной части 110 и снабжена множеством разрывных дисков 120, эффективно предотвращая таким образом разрушение бака трансформатора 10 из-за внезапного повышения внутреннего давления.

Опорная часть 110 установлена на внутренней поверхности бака 10, составляющего трансформатор, поддерживая таким образом экранирующие плиты 111. В то же время экранирующие плиты 111 установлены в баке трансформатора 10 для поглощения магнитного поля. В прежних технических решениях экранирующие плиты 111 устанавливаются непосредственно на баке 10, увеличивая таким образом прочность бака 10 и уменьшая предел деформации бака 10 под давлением. Однако согласно настоящему изобретению, опорная часть 110 установлена на внутренней поверхности бака 10 таким образом, чтобы предотвратить установку экранирующих плит 111 непосредственно на баке 10. Опорная часть 110 служит для поддержки экранирующих плит 111. В подробном описании экранирующие плиты 111 приварены к передней поверхности опорной части 110. Четыре угла опорной части 110 отогнуты назад на определенное расстояние, образуя таким образом сварные части 113. Сварные части 113 приварены к внутренней стенке трансформатора. Отверстия для передачи давления 112, предназначенные для передачи давления на разрывные диски 120, формируются в позициях, соответствующих трубам 121, на которых формируются разрывные диски 120. Опорная часть 110 ограничивает пространство, предназначенное для протекания изолирующего масла между сварными частями 113, отогнутыми в направлении обратной стороны опорной части и внутренней стенки трансформатора, способствуя таким образом охлаждению трансформатора. Опорная часть 110 предотвращает непосредственную установку экранирующих плит 111 на бак 10 и обеспечивает таким образом чувствительность бака 10 при реагировании на изменения внутреннего давления. В то же время, когда воздействие магнитного поля мало и экранирующие плиты, таким образом, не требуются, без экранирующих плит и опорной части можно обойтись.

Разрывные диски 120 разрушаются, когда внутреннее давление в трансформаторе превысит заданный уровень давления, уменьшая таким образом внутреннее давление. Разрывные диски 120 установлены, соответственно, на множестве труб 121, отходящих наружу от бака трансформатора 10. Поскольку разрывные диски 120, установленные на соответствующих трубах 121, уже известны, подробное описание разрывных дисков будет опущено. В прежних технических решениях устанавливали от одного до трех разрывных дисков 120. Однако согласно настоящему изобретению, деформация бака трансформатора по существу уменьшает внутреннее давление в течение 0,08 секунд после возникновения дуги. Остающееся давление дополнительно снижается с помощью разрывных дисков, которые срабатывают почти одновременно. Таким образом, количество разрывных дисков рассчитывают таким образом, чтобы повышенное давление не достигало уровня давления разрушения бака. Это означает, что количество разрывных дисков увеличивают в пять и более раз по сравнению с обычным числом разрывных дисков в расчете на единицу площади. Разрывные диски равномерно устанавливают на поверхности трансформатора, так что они срабатывают вне зависимости от места возникновения дуги даже в случае, когда разрывные диски удалены от места возникновения дуги. Кроме того, бак, в котором применяется изобретение, выполнен из высокопрочного стального листа, предельное давление разрушения которого в два раза выше аналогичного давления обычного бака. Когда башенки ввода 20 (головки ввода), подающие электрический ток на трансформатор, имеют более крупные размеры, разрывные диски 120 могут быть установлены для уменьшения давления, возникающего в башенках ввода 20. В подробном описании дополнительные трубы 122 установлены для соединения башенок ввода 20 с предохранительными баками 130. Разрывные диски 120 устанавливают на дополнительных трубах 122 и они разрушаются, когда внутреннее давление в башенках ввода 20 повышается и превышает заданный уровень давления, снижая таким образом давление.

Предохранительный бак 130 образует пространство для хранения изолирующего масла, выпущенного через каналы, образованные при разрушении разрывных дисков 120. Предохранительные каналы, имеющие цилиндрическую форму, установлены вертикально в позиции рядом с трансформатором, и соединяются с баком трансформатора 110 трубами 121. На одном конце каждой трубы 121 помещена гибкая труба 123, которая может свободно изгибаться и соединяется с предохранительным баком 130, позволяя таким образом более легко соединять трубы 121 с предохранительными баками 130. Предохранительные баки 130 соединяются между собой соединительными трубами 131. Когда некоторые из разрывных дисков 120 разрушаются и образуются каналы, изолирующее масло концентрированно вытекает в соответствующие предохранительные баки 130. Для того чтобы распределить изолирующее масло, предохранительные баки 130 соединяются между собой посредством соединительных труб 131, так что выпущенное изолирующее масло распределяется по нескольким предохранительным бакам 130 для хранения в них.

В то же время каждый из предохранительных баков 130 сконструирован таким образом, что поверхность дна 130а предохранительного бака наклонена в направлении каждого масломера 140. Эта конструкция позволяет масломеру 140 более быстро обнаруживать, происходит или нет выпуск изолирующего масла. Далее, в верхнем конце каждого предохранительного бака 130 формируется отверстие 132, предназначенное для выпуска газообразных продуктов сгорания вместе с изолирующим маслом. Отверстие 132 формируется в направлении трансформатора 100 с тем, чтобы не допустить травм рабочих. В отверстии 132 устанавливают стальную сетку 133 с целью не допустить попадания в отверстие 132 загрязнений, насекомых и мелких животных. Кроме того, в определенном месте на каждом предохранительном баке 130 формируют смотровой люк 134, так чтобы оператор мог войти в люк и проверить состояние внутренней полости, а также исправить масломер 140.

Масломер 140 установлен в нижней части каждого предохранительного бака 130 и выдает сигнал в то время, когда изолирующее масло поступает в предохранительный бак 130, информируя таким образом оператора о разрушении каждого разрывного диска 120 и выпуске изолирующего масла.

Работа системы, предназначенной для предотвращения разрушения бака трансформатора и построенной так, как описано выше, будет описана далее.

По разным причинам изоляция трансформатора может быть пробита и давление в трансформаторе может резко возрасти. В это время бак трансформатора 10 деформируется и, таким образом, расширяется, первоначально уменьшая при этом давление поскольку, как описано выше, экранирующие плиты 111 не устанавливаются непосредственно на баке трансформатора 10, а для этого используют опорную часть 110, чтобы повысить предел деформации бака трансформатора 10. Давление уменьшается из-за деформации бака трансформатора 10, и одновременно срабатывают разрывные диски 120, которые разрушаются, когда достигается заданный уровень давления, так что газообразные продукты горения и изолирующее масло выпускаются через трубы 121 в предохранительные баки 130, снижая таким образом давление, возникающее в трансформаторе. В то же время, когда изолирующее масло, выпущенное через трубы 121, поступает в предохранительные баки 130, масломеры 140 выдают сигналы. В ответ на сигналы оператор может быстро проверить состояние трансформатора.

Хотя предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения описан со ссылкой на прилагаемые чертежи, изобретение не ограничивается вариантами реализации, проиллюстрированными на чертежах, и специалистам в данной области техники будет понятная возможность внесения различных улучшений, добавлений и замещений без отступления от объема и существа изобретения, описанных в прилагаемой формуле изобретения.

Преимущества

Как описано выше, увеличивается предел деформации бака, составляющего трансформатор, и, дополнительно, увеличивается количество разрывных дисков, установленных в расчете на единицу площади, что более эффективно снижает внутреннее давление, вызванное скачком напряжения. Кроме того, даже при образовании дуги в месте, удаленном от разрывных дисков, бак трансформатора деформируется, снижая таким образом давление и обеспечивая изготовление более безопасного трансформатора.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид, демонстрирующий конструкцию системы предотвращения разрушения согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения;

на фиг.2 показан вид спереди, демонстрирующий часть трансформатора, оборудованного системой предотвращения разрушения с фиг.1;

на фиг.3 показан перспективный вид, демонстрирующий трансформатор, оборудованный системой предотвращения разрушения с фиг.1;

на фиг.4 показан перспективный вид, демонстрирующий состояние, в котором экранирующие плиты установлены на опорной части согласно настоящему изобретению; и

на фиг.5 показан детальный вид, демонстрирующий часть «А» с фиг.4.

Описание позиций, которым обозначены важные детали

(10): бак

(20): башенка ввода

(100): трансформатор

(110): опорная часть

(111): экранирующая плита

(112): отверстие для передачи давления

(113): сварная часть

(120): разрывной диск

(121): труба

(122): дополнительная труба

(123): гибкая труба

(130): предохранительный бак

(131): соединительная труба

(132): отверстие

(133): стальная сетка

(140): масломер

Изобретение относится к электротехнике, к бакам трансформаторов. Технический результат состоит в предотвращении разрушения бака трансформатора, когда в нем возникает дуга, путем повышения предела его деформации, предотвращения резкого повышения давления и увеличения количества разрывных дисков в расчете на единицу площади, вне зависимости от того, где в баке возникает дуга. Система включает в себя опорную часть, установленную в баке трансформатора и поддерживающую экранирующую плиту, так что она не прикрепляется непосредственно к баку трансформатора. Множество разрывных дисков установлено на трубах, отходящих наружу от бака трансформатора, и разрушается тогда, когда давление в баке трансформатора достигает заданного уровня давления. Множество предохранительных баков установлено по вертикали в позиции, прилегающей к трансформатору, и соединяется с трубами. Далее, в нижней части каждого из предохранительных баков установлен масломер, который выдает сигнал при поступлении изолирующего масла в предохранительный бак. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система предотвращения разрушения бака трансформатора, которая предусмотрена на трансформаторе и предотвращает разрушение бака трансформатора из-за резкого повышения давления в трансформаторе, причем система содержит:
опорную часть, которая установлена в баке трансформатора и поддерживает экранирующую плиту, предназначенную для поглощения магнитного поля, так что экранирующая плита не прикреплена непосредственно к баку трансформатора;
множество разрывных дисков, установленных соответственно на множестве труб, отходящих наружу из бака трансформатора, при этом указанные диски разрываются тогда, когда давление в баке трансформатора достигает заданного уровня давления, открывая таким образом проходы;
множество предохранительных баков, вертикально установленных в позиции, прилегающей к трансформатору, и соединенных с трубами, образуя таким образом пространство для хранения изолирующего масла; и
масломер, установленный в нижней части каждого из предохранительных баков и генерирующий сигнал, когда изолирующее масло поступает в предохранительный бак, информируя таким образом оператора о разрыве каждого из разрывных дисков и выпуске предохранительного масла.

2. Система по п.1, в которой экранирующая плита приварена к передней поверхности опорной части, и опорная часть имеет передающее давление отверстие в позиции, соответствующей каждой из труб, так что давление в трансформаторе передается на каждый из разрывных дисков, причем четыре угла опорной части отогнуты назад на определенное расстояние, образуя таким образом сварные части, приваренные к внутренней стенке трансформатора.

3. Система по п.1, в которой:
множество предохранительных баков соединяются между собой соединительными трубами, и каждый из предохранительных баков сконструирован таким образом, что поверхность дна предохранительного бака наклонена в направлении каждого масломера и содержит отверстие, выполненное в верхнем конце предохранительного бака для выпуска газообразных продуктов сгорания, поступающих вместе с изолирующим маслом, и отверстие снабжено стальной сеткой, предупреждающей попадание в отверстие загрязнений, насекомых и мелких животных.

4. Система по п.1, в которой каждая из труб соединяется с соответствующим предохранительным баком гибкой трубой, которая может свободно деформироваться.

5. Система по п.1, которая содержит также
дополнительную трубу для соединения головки ввода, подающей электрический ток на трансформатор, с каждым из предохранительных баков, причем каждый из разрывных дисков устанавливается на дополнительной трубе.