Система охлаждения обмоток герметичного распределительного трансформатора

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ОБМОТОК ГЕРМЕТИЧНОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Роман Олег Владиславович Ильющенко Александр Федорович Мазюк Виктор Васильевич Рак Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Система охлаждения обмоток герметичного распределительного трансформатора, содержащая элементы охлаждения, выполненные в виде тепловых труб, испарители которых расположены внутри бака трансформатора, а конденсаторы, снабженные радиаторами, - снаружи, отличающаяся тем, что каждый испаритель содержит установленную внутри плоскую пористую вставку для аккумулирования теплоносителя, выполнен из эластичного материала с возможностью расширения при рабочей температуре 12114 1 2009.08.30 тепловой трубы и установлен в зазоре между первичной и вторичной обмотками трансформатора с возможностью образования при расширении тесного контакта с обмотками,причем испаритель и конденсатор каждой тепловой трубы соединены между собой гибким шлангом. Техническое решение относится к электротехнике. Известен герметичный распределительный трансформатор, заполненный электроизолирующей средой, включающий теплообменные ребра на корпусе 1. Теплообменные ребра выполнены полыми и сообщающимися с объемом корпуса для обеспечения естественной конвекции электроизолирующей среды и охлаждения обмоток и сердечника. Недостатком системы охлаждения известного трансформатора является низкая эффективность охлаждения, обусловленная необходимостью трехкратного теплообмена посредством естественной конвекции между газом (жидкостью) и твердой поверхностью (поверхность обмоток и сердечника - электроизолирующая среда, электроизолирующая среда внутренняя поверхность теплообменных ребер, наружная поверхность теплообменных ребер - окружающий воздух). Поскольку теплообмен посредством естественной конвекции характеризуется низким коэффициентом теплоотдачи, общий перепад температуры от обмоток и сердечника до окружающего воздуха значителен. В качестве прототипа выбрана система охлаждения обмотки герметичного распределительного трансформатора, включающая тепловые трубы с испарителями, расположенными внутри трансформатора, конденсаторами, расположенными снаружи трансформатора, и радиаторами, расположенными в зоне конденсаторов, в которой испарители тепловых труб расположены в электроизолирующей среде между сердечником и вторичной низковольтной обмоткой и имеют теплообменные ребра 2. Недостатком данной системы охлаждения также является низкая эффективность охлаждения, обусловленная необходимостью трехкратного теплообмена посредством естественной конвекции между газом (жидкостью) и твердой поверхностью (поверхность обмоток и сердечника - электроизолирующая среда, электроизолирующая среда - поверхность теплообменных ребер тепловых труб, поверхность оребрения радиаторов - окружающий воздух). Известная система охлаждения обеспечивает охлаждение только вторичной низковольтной обмотки, в то время как внешняя высоковольтная обмотка охлаждается посредством рассеяния тепла внутри корпуса трансформатора. Задача, которую решает предлагаемое техническое решение, заключается в повышении эффективности охлаждения обмоток герметичного распределительного трансформатора. Поставленная техническая задача реализуется тем, что в системе охлаждения обмоток герметичного распределительного трансформатора, включающей тепловые трубы с испарителями, расположенными внутри бака трансформатора, конденсаторами, расположенными снаружи бака трансформатора, и радиаторами, расположенными в зоне конденсаторов, испарители тепловых труб расположены в зазоре между первичной и вторичной обмотками, выполнены из эластичного материала, способного расширяться при рабочей температуре тепловых труб и образовывать тесный контакт с обмотками, и имеют внутри плоскую пористую аккумулирующую вставку, а испаритель и конденсатор каждой тепловой трубы соединены между собой гибкими шлангами. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена конструкция элемента системы охлаждения обмоток герметичного распределительного трансформатора (фиг. 1). На фиг. 2 и 3 представлена схема размещения элемента системы охлаждения тепловой трубы - в зазоре между обмотками трансформатора. Тепловая труба 1 - элемент системы охлаждения обмоток герметичного распределительного трансформатора конструкции, представленной на фиг. 1, включает конденсатор 2 12114 1 2009.08.30 2, несущий ребра радиатора 3, испаритель, выполненный из эластичного материала 4, гибкий шланг 5, соединяющий испаритель 4 и конденсатор 2. Внутри испарителя имеется плоская пористая аккумулирующая вставка 6. Тепловая труба 1 частично заполнена жидким теплоносителем. В нерабочем состоянии атмосферное давление прижимает эластичный материал испарителя 4 к плоской пористой аккумулирующей вставке 6 и вытесняет жидкий теплоноситель в соединительный шланг 5 и конденсатор 2. Только часть жидкого теплоносителя остается в испарителе 4 в нерабочем состоянии тепловой трубы 1, а именно жидкий теплоноситель, содержащийся в порах пористой аккумулирующей вставки 6. Испаритель 4 при этом имеет плоскую форму. Благодаря плоской форме испарителя 4 в нерабочем состоянии тепловой трубы 1 испаритель 4 легко вставляется в узкий зазор 7 между первичной 8 и вторичной 9 обмотками, как показано на фиг. 2. При сборке трансформатора испаритель и конденсатор жестко фиксируются соответствующими крепежными деталями, а шланг размещается между ними без создания помех магнитопроводу 10 и другим конструктивным частям трансформатора, расположенным внутри корпуса 11 (не показаны на фиг. 2 и 3). Система охлаждения обмоток герметичного распределительного трансформатора работает следующим образом. В процессе выхода трансформатора на рабочий режим происходит выделение тепла обмотками, вследствие чего температура обмоток повышается. Температура сжатого испарителя в зазоре между обмотками также повышается. При этом температура жидкого теплоносителя, содержащегося в порах пористой аккумулирующей вставки 6, также повышается. Когда температура жидкого теплоносителя в порах пористой аккумулирующей вставки 6 достигает температуры кипения при атмосферном давлении, теплоноситель в испарителе вскипает, несколько раздувая эластичный материал и движением пара способствуя конвективному теплообмену с жидким теплоносителем в соединительном шланге и конденсаторе. В результате конвективного теплообмена постепенно температура всего жидкого теплоносителя выравнивается и становится равной температуре, несколько выше температуры кипения жидкого теплоносителя при атмосферном давлении, т.е. температуре работы тепловой трубы. Поскольку давление пара внутри тепловой трубы становится несколько выше атмосферного давления, эластичный материал испарителя раздувается и образует плотный контакт с поверхностью обеих обмоток. Поскольку зазор между поверхностью испарителя и обмотками отсутствует, осуществляется интенсивный теплообмен между тепловыделяющими обмотками и жидким теплоносителем в испарителе посредством теплопередачи через эластичный материал. Несмотря на малую величину теплопроводности эластичного материала по сравнению с теплопроводностью металлического корпуса тепловой трубы известной системы охлаждения, перепад температуры в эластичном материале составляет всего несколько градусов, что не сказывается заметно на общем перепаде температуры в системе охлаждения. Под действием тепла жидкий теплоноситель, слившийся в раздутый испаритель из соединительного шланга и конденсатора, интенсивно кипит. Пузыри пара движутся по соединительному шлангу в конденсатор, где конденсируются, отдавая тепло. Тепло рассеивается радиатором в окружающую среду. Конденсат под действием силы тяжести стекает по соединительному шлангу в испаритель, замыкая испарительно-конденсационный цикл. Благодаря исключению двукратного теплообмена посредством естественной конвекции по сравнению с известной системой охлаждения обмоток герметичного распределительного трансформатора предлагаемая система охлаждения обеспечивает значительно большую эффективность охлаждения обмоток. Источники информации 1. Патент Франции 2717299, МПК 7 Н 01 027/08, 1995. 2. Патент США 5656984, МПК 7 Н 01 027/08, Н 01 027/02, 1997. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4