Трансформатор Советский патент 1992 года по МПК H01F27/14 

/

W

13

Использование: в индукционных аппаратах, заполненных диэлектрической жидкостью, например, в силовых масляных трансформаторах. Сущность изобретения: трансформатор 1, заполненный жидким диэлектриком, содержит по меньшей мере один встроенный регулятор 2 напряжения, расширитель 3 трансформатора и соответствующий ему по высоте расширитель 4 регулятора напряжения, трубопроводы 10 и 11, соединяющие расширители с трансформатором и регулятором напряжения, дополнительные емкости 5 и 6, заполненные жидким диэлектриком, расположенным ниже наименьшего уровня жидкого диэлектрика в расширителе 3 трансформатора, и разделенные между собой гибкой перегородкой 7, при этом одна из емкостей 5 соединена с объемом масла в трансформаторе 1, другая 6 - с объемом масла в регуляторе напряжения 2. Между собой емкости соединены трубопроводом 14. имеющим запорное устройство 15.2 з.п. ф-лы, 3 ил.

12

D

Фиг. J

L l О

00

ел о

15 14

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в индукционных аппаратах, заполненных диэлектрической жидкостью, например, в силовых масляных трансформаторах.

Известен трансформатор, заполненный маслом, содержащий встроенный регулятор напряжения, расширитель трансформатора и расширитель регулятора напряжения, выполненный в виде отдельной емкости меньшего диаметра и закрепленный в центральной части одной из торцевых стенок расширителя трансформатора. Масло в трансформаторе и расширителе трансформатора изолировано от масла регулятора и его расширителя и в процессе работы смещению не подлежит из-за того, что масло в регуляторе имеет повышенную загрязненность.

Расширители трансформатора и регулятора имеют неодинаковые по высоте размеры, поэтому уровни масла в них, как правило, разные. Это обстоятельство приводит к разным статическим давлениям масла в трансформаторе и регуляторе на одинаковых уровнях. В процессе эксплуатации трансформатора возможна неконтролируемая разгерметизация регулятора. Вследствие разных статических давлений масло из регулятора попадает в масло трансформатора и загрязняет его.

Известен заполненный маслом трансформатор, содержащий встроенный регулятор напряжения, расширитель трансформатора и расширитель регулятора напряжения. Причем, расширитель регулятора напряжения выполнен в виде отсека расширителя трансформатора, отделенного от него диаметральной перегородкой. Для того, чтобы уровни в обоих расширителях при работе трансформатора были одинаковыми, расширители выполнены сообщающимися с помощью отверстия в нижней части перегородки. С целью исключения загрязнения масла трансформатора маслом регулятора в указанное отверстие вставлен фильтр. Чтобы фильтр свободно пропускал масло из одного расширителя в другой, он должен иметь весьма малое гидравлическое сопротивление, не меняющееся со временем, а чтобы фильтр хорошо очищал масло расширителя регулятора от загрязнений, он должен быть достаточно плотным. Увеличение плотности фильтра ведет к повышению гидравлического сопротивления,.т.е. к фильтру предъявляются два исключающие друг друга требования. Поэтому на практике принимают компромиссное решение, которое приводит как к загрязнению масла в

трансформаторе, так и к неодинаковым уровням масла в расширителях.

Известен заполненный маслом трансформатор 3, принятый в качестве прототипа, который содержит встроенный регулятор напряжения, расширитель трансформатора и расширитель регулятора напряжения. Расширитель регулятора напряжения выполнен в виде отсека расширителя трансформатора, герметично отделенного от него сплошной диаметральной перегородкой. Для того, чтобы уровни в обоих расширителях при работе трансформатора были одинаковыми, объем отсека должен

удовлетворять условию:

V0 VT -.

где V0 - объем расширителя регулятора напряжения;

VT - объем расширителя трансформатора;

Vp - объем масла в регуляторе напряжения;

V - объем масла в трансформаторе;

Vp - как правило, на два порядка меньше, поэтому ширина отсека в десятки раз меньше диаметра отсека. При таком соотношении ширины и диаметра незначительное отклонение от номинальных замечаний фактаческих объектов масла или размеров отсека приводит к значительной разнице в величине уровней масла в расширителях.

Указанное обстоятельство, как и в первом аналоге, приводит к разным статическим давлениям масла в трансформаторе и регуляторе на одинаковых условиях. В процессе эксплуатации трансформатора возможна неконтролируемая разгерметизация регулятора. Вследствие разных статических

давлений масло из регулятора попадает в масло трансформатора и загрязняет его.

Цель изобретения - повысить надежность трансформатора.

Это достигается тем, что трансформатор, содержащий бак с активной частью, заполненный жидким диэлектриком, по меньшей мере, один встроенный регулятор напряжения, расширитель трансформатора и, соответствующий ему по высоте, расширитель регулятора напряжения, трубопроводы, соединяющие расширители, соответственно с емкостью трансформатора и емкостью встроенного регулятора напряжения, в соответствии с изобретением

снабжен дополнительными трубопроводами, запорным устройством, дополнительным баком, заполненным жидким диэлектриком, расположенным ниже наименьшего уровня жидкого диэлектрика в

расширителе трансформатора и разделенным гибкой перегородкой, с образованием двух емкостей, одна из которых сообщена дополнительным патрубком с объемом масла в трансформаторе, другая - с объемом масла в регуляторе напряжения, указанные емкости сообщены между собой через дополнительный трубопровод с запорным устройством. При этом, с целью уменьшения размеров и массы дополнительного бака, расширитель регулятора напряжения целесообразно выполнить в виде вертикальной трубы постоянного сечения, либо в виде вертикальной трубы переменного сечения, состоящей из трех частей, причем длина и поперечное сечение крайних частей труб одинаковы, длина средней части трубы составляет 0,6-0,7 от длины всей трубы, ее поперечное сечение составляет

S (0,7 - 0,8) -rjr , где Vp - обьем расширителя регулятора напряжения; h - длина средней части трубы,

На фиг. 1 показаны основные узлы трансформатора по взаимосвязи; на фиг, 2 - то же, но расширитель регулятора напряжения выполнен в виде вертикальной трубы в соответствии с п. 2 формулы изобретения; на фиг. 3 показана конструкция расширителя регулятора напряжения в соответствии с п. 3 формулы изобретения.

Трансформатор 1, заполненный жидким диэлектриком, содержит по меньшей мере один встроенный регулятор напряжения 2, расширитель 3 трансформатора 1 и соответствующий расширитель 3 по высоте расширитель 4 регулятора напряжения 2. В трансформатор введены дополнительные емкости 5 и 6, которые разделены между собой гибкой перегородкой 7. Емкости 5 и 6 заполнены жидким диэлектриком и расположены ниже наименьшего уровня жидкого диэлектрика в расширителе 3 трансформатора 1. Емкость 2 соединена трубопроводом 8 с масляным объемом трансформатора, а емкость 6 соединена трубопроводом 9 с масляным объемом регулятора напряжения 2. Расширители 3 и 4 соединены трубопроводами 10 и 11 с трансформатором 1 и регулятором напряжения 2, соответственно, а - трубопроводами 12 и 13 с атмосферой. Обе дополнительные емкости сообщены между собой трубопроводом 14, имеющим запорное устройство 15.

Расширитель 4 регулятора напряжения 2, являющийся отсеком цилиндрического расширителя 3 трансформатора 1, выполняется заведомо большего объема для компенсации производственных отклонений,

остаточных и рабочих прогибов, которые в тонколистовых конструкциях могут достигать значительных величин относительно малого размера длины отсека, Увеличение

объема отсека влечет за собой увеличение объемов обеих дополнительных емкостей 5, 6 и увеличение размеров или прогиба гибкой перегородки.

Для уменьшения объемов дополнительных емкостей 5,6 и уменьшения хода гибкой перегородки расширитель 4 регулятора напряжения 2 выполнен в виде вертикальной трубы постоянного сечения (см. фиг. 2), длиной, соответствующей диаметру расширителя 3 трансформатора 1. Расширитель 4 регулятора, выполненный в виде вертикальной трубы постоянного сечения, имеет зна- чительно большую жесткость, чём расширитель регулятора, выполненный в

виде отсека, поэтому его объем близок к номинальному. Объем дополнительных емкостей и рабочий прогиб гибкой перегородки, в этом случае, определяется разностью нелинейного изменения объема масла в

расширителе 3 трансформатора и линейного изменения объема масла в расширителе 4 регулятора в зависимости от уровня масла в расширителях. Максимальный объем масла, подлежащий компенсации за счет прогиба гибкой перегородки, составит около 16% от объема расширителя 4 регулятора.

При нескольких регуляторах напряжения, встроенных в трансформатор, объем дополнительных емкостей и размеры гибкой перегородки становятся значительными, что затрудняет размещение их на трансформаторе. Для уменьшения размеров дополнительных емкостей и гибких перегородок расширитель 4 регулятора

напряжения 2 выполнен в виде вертикальной трубы переменного сечения (см.фиг. 3), длиной Н численно равной диаметру расширителя 3 трансформатора 1. Труба состоит из 3-х частей, каждая из которых по своей

длине имеет постоянное сечение.

Длина средней части трубы составляет h (0,6 - 0,7)Н. Длины hi концевых частей трубы одинаковы. Сечение в свету средней

части трубы составляет: S (0,7-0,8)- ,

где Vp - объем расширителя регулятора напряжения, h - длина средней части трубы. Сечение в свету Si концевых частей одинаково.

При такой конструкции расширителя регулятора напряжения объем масла, подлежащий компенсации за счет прогиба гибкой перегородки с учетом производственных отклонений размеров

расширителей и объемов в трансформаторе и регуляторе, составляет не более 6% от объема расширителя регулятора, что позволяет выполнить дополнительные емкости малых размеров и разместить их на трансформаторе.

Уменьшение объемов дополнительных емкостей и выбор величин h и S поясняется графиками, приведенными на фиг. 3. На графиках изображены зависимости изменения объемов масла V0 в расширителях, отнесенные к полным объемам V расширителей, в зависимости от изменяющихся уровней масла в расширителях, отнесенных ко всей высоте расширителей Н. Кривая линия 5 характеризует изменение объема масла в зависимости от его уровня в расширителе регулятора, выполненном в виде горизонтально расположенного цилиндра, показанного на фиг. 4, что конструктивно соответствует расширителю 4 по фиг. 1. Прямая линия 1 характеризует изменение объема масла в зависимости от его уровня в расширителе регулятора, выполненном в виде вертикально расположенной трубы постоянного сечения, показанном на фиг. 5, что конструктивно соответствует расширителю 4 по фиг. 2. Ломаная линия, Составленная из трех прямых линий 2, 3, 4, характеризует изменение объема масла в зависимости от его уровня в расширителе регулятора, выполненном в виде вертикальной трубы переменного сечения, показанном на фиг. 6, что конструктивно соответствует расширителю регулятора на фиг. 3. Разность ординат между точками кривой 5 и прямым 1-4 при одинаковых уровнях масла характеризует величину объема исполнительных емкостей.

Предлагаемый трансформатор функционирует следующим образом.

При изменении температуры масла в трансформаторе 1 и регуляторе напряжения 2 масло изменяет объем и движется по трубопроводам 10, 11 в (из) расширитель 3 трансформатора 1 и в (из) расширитель 4 регулятора напряжения 2, изменяя в них уровень масла. Если уровни неодинаковы, то они, в силу разности гидростатического давления, через трубопроводы 8, 9, дополнительные емкости 5, 6, выравниваются, изменяя прогиб перегородки 7. Для выравнивания давления воздуха, находящегося в расширителях, с атмосферным надмасляное пространство расширителей 3,4 соединено с атмосферой трубопроводами 12,13. Дополнительные емкости 5, б рас- положены ниже минимального уровня масла в расширителях 3, 4, поэтому масло в них при работе трансформатора не соприкасается с атмосферным воздухом, что позволяет использовать их в трансформаторах с пленочной защитой.

При заполнении маслом емкости 6 и

расширителя 4 масло из трансформатора 1 по трубопроводу 14 через открытое запорное устройство 15 поступает в емкость б и расширитель 4, понижая уровень масла в расширителе 3. После сравнивания уровней

масла в расширителях 3 и 4 запорное устройство 15 закрывают.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает одинаковые

уровни масла в обоих расширителях в процессе работы трансформатора, исключает загрязнение масла трансформатора маслом регулятора за счет выравнивания статического давления масла в трансформаторе и

регуляторе на одинаковых уровнях.

Формула изобретения

1,Трансформатор, содержащий бак с активной частью, заполненный жидким диэлектриком, по меньшей мере один встроенный регулятор напряжения, расширитель трансформатора и соответствующий ему по высоте расширитель регулятора напряжения, трубопроводы, соединяющие расширители соответственно с емкостью трансформатора и емкостью встроенного регулятора напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности трансформатора, он снабжен дополнительными трубопроводами, запорным устройством, дополнительным баком, заполненным жидким диэлектриком, расположенным ниже наименьшего уровня жидкого диэлектрика в расширителе трансформатора и

разделенным гибкой перегородкой с образованием двух емкостей, одна из которых сообщена дополнительным патрубком с объемом масла в трансформаторе, другая - с объемом масла в регуляторе напряжения,

указанные емкости сообщены между собой через дополнительный трубопровод с запорным устройством.

размеров и массы дополнительного бака, расширитель регулятора напряжения выполнен в виде вертикальной трубы постоянного сечения.

длина средней части трубы составляет 0,6- 0,7 от длины всей трубы ее поперечное сеVD

чение составляет S « (0,7-0.8)- -тЈ , где

lLrs

IFфиг.З

Vp - объем расширителя регулятора напряжения, h - длина средней части трубы.

Фиг. 2