NO320708B1 - Transformator - Google Patents

Description

Område for oppfinnelsen

Oppfinnelsen vedrører en transformator utformet spesielt for undervannsbmk, hvilken transformator omfatter en transformatorkjerne og dens vikling anbrakt i en første beholder fylt med et isolerende medium, idet den øvre overflaten av beholderen er forsynt med trykkfaste bøssinger for forbindelseskablene for transformatoren, en andre beholder fylt med et isolerende medium og midler for å utligne trykket mellom det isolerende mediet i den andre beholderen og transformatoromgivelsene.

Når f.eks. olje eller gass pumpes fra havbunnen, må strenge driftskrav stilles til pumpeutstyret. Den elektriske forsyning til pumpene er f.eks. vanligvis tilveiebragt ved å produsere elektrisiteten på en rigg eller et overflatefartøy, hvorfra den overføres til pumpene som befinner seg så langt som flere kilometer unna. For å redusere spenningsfallet i overføringskabelen, blir spenningen vanligvis hevet til en mellomspenning, og transformert bare nær forbrukspunktet til driftsspenningen for motorene som kjører pumpene, typisk til et nivå på 1 kV. Strukturen for en slik pumpe må være slik at den er i stand til å funksjonere i og utstå forholdene minst 500 meter nedenfor havoverflaten.

Tidligere kjent teknikk benytter en oljefylt transformator, hvis beholder er laget av spesialstål. En slik undervannstransformator er forsynt med en trykkutligner som kan være noe utett på grunn av diffusjon eller funksjonsfeil. I et slikt tilfelle lekker det isolerende fluidet, typisk olje, ut i havet, og forårsaker som sådan miljøfare. Vannet som samtidig lekker inn i trans format orbeholderen svekker imidlertid også den elektriske isolasjonen til transformatoren, og ødelegger transformatoren i det lange løp. I dette tilfellet forstyrres elektrisitetsforsyningen, og en plutselig trykkøkning forårsaket av en elektrisk bue kan støte all oljen i transformatoren ut i havet.

Britisk patentpublikasjon 1 604 978 beskriver en løsning hvor en andre oljebeholder med en forbindelse til trykkutligneren er anbrakt nedenfor transformatorbeholderen. Mellom beholderne er det en belg som tillater transformatoroljen termisk å ekspandere i den første beholderen. Denne løsningen tilveiebringer fordelen at det samme trykket finnes på begge sider av transformatorbeholderen, i hvilket tilfelle dens struktur kan gjøres lett. I tillegg hindrer belgstrukturen vann i å lekke inn i den første beholderen, hvor det kan ødelegge transformatoirsolasjonen. I den aktuelle løsningen ledes den elektriske forbindelsen direkte inn til den indre beholderen, som transformatorkjernen og dens vikling er opphengt i.

Japansk patentpublikasjon 57 018 306 beskriver en dobbeltvegget trans format orbehol der. En belg benyttes også for å utligne trykket mellom den indre transformatorbeholderen og mellomrommet mellom veggene, og dessuten for å hindre oljen i å komme i kontakt med vannet.

En særlig ulempe ved begge de ovennevnte løsningene er at de elektriske inntakene må føres direkte gjennom til den indre beholderen, hvorved deres lekkasjer lett blir kritiske.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å presentere en transformator som er bedre egnet enn de kjente transformatorene til å være anbrakt ved havbunnen. En ytterligere hensikt er å frembringe en transformatorkonstruksjon hvor konvensjonelle distribusjonstransformatorer av standard struktur kan benyttes så langt som mulig, og således å oppnå lave fremstillingskostnader.

De ovennevnte hensiktene oppnås ved hjelp av en transformator ifølge oppfinnelsen, kjennetegnet ved at den andre beholder er anordnet for fullstendig å omslutte den første beholderen, og at den andre beholderen er forsynt med trykkfaste kabelbøssinger og assosierte konnektorer for eksterne elektriske forbindelser til transformatoren. I transformatoren ifølge oppfinnelsen er kjernen og viklingene i transformatoren således anbrakt i den indre beholderen, som i praksis kan være en transformator av fullstendig standardstruktur, som imidlertid er fullstendig omgitt av en ytre beholder som også er fylt med et isolerende medium. De trykkfaste bøssingene som fortrinnsvis er anordnet i den første beholderen, omfatter bøssingisolatorer, og forbindelseskablene til transformatoren er forbundet til disse bøssingisolatorene med trykkfaste og vanntette kabelsko. Transformatoren kan gjøres svært pålitelig ved å anvende denne prosedyren.

I samsvar med oppfinnelsen omfatter veggen i den første beholderen korrugerte deler for å tillate volumendringer forårsaket av termisk ekspansjon og trykkendringer i det isolerende mediet som fyller den første beholderen. Videre er det fordelaktig at midler for å utligne trykket mellom det isolerende mediet i den andre beholderen og transformatoromgivelsene omfatter en trykkutlignende beholder anordnet på toppen av den andre beholderen, og et trykkutlignende rør forbundet til den, hvilket rør er ført gjennom den andre beholderen gjennom en trykkforseglet inngang på dens øvre overflate og anordnet til å forløpe til bunndelen av den andre beholderen før åpning inn i den andre beholderen.

Det kan bemerkes at transformatoren ifølge oppfinnelsen tilveiebringer den fordel at transformatoren selv kan være av standardstruktur, i hvilket tilfelle veggstrukturen for den første beholderen, dvs. veggstrukturen av nevnte standardstrukturtransformator, er korrugert, for derved å tillate oljen termisk å ekspandere, i hvilket tilfelle ingen separat belg er nødvendig for dette. I transformatoren ifølge oppfinnelsen vil en lekkasje i trykkutligneren videre ikke forårsake at hele den ytre beholderen fylles med vann, siden enden av røret er ført nær bunnen av den ytre beholderen. I et slikt tilfelle fører en liten lekkasje i trykkutligneren til at vann går direkte til bunndelen av den ytre beholderen og således ikke påvirker kabelskoene. Lekkasje vann av denne typen kan bare forårsake en risiko med bøssingisolatorene når den ytre beholderen er nærmest full av vann. Selv etter dette vil bare en ødeleggelse i den første, dvs. indre, beholderen eller en lekkasje i den vanntette kabelskoen føre til vanninntrengning inne i den første beholderen og således ødelegge isoleringen for transformatoren og forårsake en nedbrytende utladning.

Kort beskrivelse av tegningene

I det følgende beskrives transformatoren ifølge oppfinnelsen t nærmere detalj med henvisning til de vedføyde tegninger, som viser et skjematisk diagram av strukturen for en eksempelutførelsesform av transformatoren ifølge oppfinnelsen i prinsipp.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Figuren viser et diagram av en eksempelutførelsesform av transformatoren ifølge oppfinnelsen. Denne transformatoren omfatter først en

standardstrukturtransformator som har en transformatorkjerne 1 med sin vikling, som er anordnet inne i en beholder 2 fylt med isolerende medium 3. Det aktuelle isolerende mediet 3 er typisk en isolasjonsolje, og som allerede nevnt ovenfor, er beholderen 2 i praksis det ytre hus for en standardstrukturtransformator, som omfatter korrugerte deler, ved hjelp av hvilke beholderen er i stand til å utvide seg og trekke seg sammen, og således kompensere for endringer i volumet for det isolerende mediet 3, som kan være forårsaket av termisk ekspansjon eller endringer i det eksterne trykket. Det bør særlig tas i betraktning i strukturen av transformatoren at ingen luftlommer gjenstår inne i den, fordi luften presses sammen ved høye trykk, som eksisterer ved f.eks. en dybde av 500 m ved havbunnen, hvorved høy mekanisk påkjenning utøves på beholderen 2. Korrugeringen i beholderen 2 bør tillate å utstå termisk ekspansjon og oljekompresjon som skyldes trykkendringer avhengig av dens gassinnhold. Under sammensetning blir den indre beholder 2 tørket og fylt med det isolerende medium 3 i vakuum og lukket hermetisk. På denne måten forblir kompresjonen av olje minimal.

De elektriske bøssinger for den indre beholder 2 i transformatoren er laget enten ved bøssinger eller ved bruk av standard bøssingisolatorer som i figuren er merket med henvisningstall 9 og 10. Forbindelseskablene 12 for transformatoren er forbundet til disse bøssingisolatorene 9 og 10 med særlige trykkfaste og vanntette kabelsko 11.1 figuren er bare én forbindelseskabel og kabelsko vist for klarhets skyld, men selvsagt er hver bøssingisolator 9 og 10 forbundet med en samsvarende forbindelseskabel og kabelsko. 1 transformatoren ifølge oppfinnelsen er transformatoren, i praksis av standardstruktur, beskrevet ovenfor anbrakt inne i den ytre beholderen 4. Denne ytre beholderen er laget av syrefast stål av høy styrke. Denne beholderen har kabelbøssinger 13 forsynt med konnektorer, som forbindelseskablene 12 til transformatoren er forbundet til. Videre er en rørflens 7 med en trykkutligner 8 forbundet til den, forbundet til beholderen 4. Det trykkutlignende røret 6 forløper fra rørflensen 7 til bunndelen av beholderen 4, slik at det vender åpent ut nær bunnen av beholderen 4. På denne måten vil vann som kommer inn gjennom trykkutligneren 8 til det trykkutlignende røret 6 under en mulig lekkasje, som er tyngre enn olje, synke direkte ned til bunnen av den ytre beholderen 4, og vil ikke på noen måte svekke isolasjonen for de elektriske bøssingene i transformatoren. Selv ved senere bruk, kan trykkendringer ikke forårsake en slik strømning i den ytre beholderen 4 at vannet som er lekket inn i bunnen av denne beholderen kan passere bøssingisolatorene 9 og 10.

Siden den aktive del av selve transformatoren, dvs. transformatorkjernen 1 og viklingene, er i en separat beholder 2, vil en lekkasje også opptre i denne beholderen 2 før isolasjonsstyrken for transformatoren ville svekkes. Videre er bøssingisolatorene 9 og 10 anbrakt på toppdekselet av den indre beholderen 2 i transformatoren, og siden kabelskoene 11 fortrinnsvis har en vanntett struktur, som ikke engang fyller opp den ytre beholderen 2 med vann, ville alene forårsake ødeleggelse og funksjonsfeil i transformatoren. Fordi den indre beholderen 2 er fullstendig omgitt av et isolerende medium, slik som olje, behøver ikke beholderen 2 å være laget av et syrefast materiale.

Veggene i den ytre beholderen 4 for transformatoren bør gjøres relativt stive, utstyrt med f.eks. ribber, for å få beholderen 4 til å tåle å fylles opp i vakuum. Denne ytre beholderen 4 er også fylt med et isolerende medium, slik som olje 5, slik at ingen luft forblir inne i den, slik at vanntrykket ikke kan forårsake at luften komprimeres når transformatoren er senket dypt ned i vannet, noe som mekanisk ville anstrenge den aktuelle beholderen 4.

Transformatoren ifølge oppfinnelsen har i det ovenstående blitt beskrevet bare ved hjelp av en eksempelutførelsesform, og det er opplagt at den kan modifiseres på mange måter uten å fjerne seg fra rekkevidden av beskyttelsen definert i de vedføyde krav.

Claims (4)

1. Transformator utformet spesielt for undervannsbruk, hvilken transformator omfatter en transformatorkjerne (1) og dens vikling anbrakt i en første beholder (2) fylt med et isolerende medium (3), idet den øvre overflaten av beholderen er forsynt med trykkfaste bøssinger (9, 10) for forbindelseskabler (12) for transformatoren, en andre beholder (4) fylt med et isolerende medium (5) og midler (8) for å utligne trykket mellom det isolerende mediet (5) i den andre beholderen (4) og transformatoromgivelsene, karakterisert ved at den andre beholderen (4) er anordnet for fullstendig å omslutte den første beholderen (2), og at den andre beholderen (4) er forsynt med trykkfaste kabelbøssinger (13) og assosierte konnektorer for eksterne elektriske forbindelser til transformatoren.

2. Transformator i samsvar med krav 1, karakterisert ved at veggen i den første beholderen (2) omfatter korrugerte deler for å tillate volumendringer forårsaket av termisk ekspansjon og trykkendringer for det isolerende mediet (3) som fyller den første beholderen.

3. Transformator i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at midlene for å utligne trykket mellom det isolerende mediet (5) for den andre beholderen og transformatoromgivelsene omfatter en trykkutlignende beholder (8) og et trykkutlignende rør (6) forbundet til den, hvilket rør er ført gjennom den andre beholderen (4) gjennom en trykkforseglet inngang (7) på dens øvre overflate og anordnet for å forløpe til bunndelen for den andre beholderen (4) før åpning inn i den andre beholderen (4).

4. Transformator i samsvar med et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at de trykkfaste inngangene anordnet i den første beholderen (2) omfatter bøssingisolatorer (9,10), og at forbindelseskablene (12) for transformatoren er forbundet til disse bøssingisolatorene (9, 10) med trykkfaste og vanntette kabelsko (11).