NO761619L - - Google Patents

Description

ELEKTRISK TRANSFORMATOR

Foreliggende oppfinnelse vedrorer kjoling av elektriske transformatorer .

Det er vanlig praksis å forsyne elektriske transformatorer med ytre kjolesystem, gjennom hvilke oppvarmet transformatorolje sirkulerer for avkjolingsformål. Slike systemer omfatter radiatorror eller radiatorer av presset metall. Kjoleeffektiviteten er av stor betydning, og mange forslag har vært fremsatt i den hensikt å forbedre systemets varmeavgivningshastighet. F.eks. har rorene blitt utfort med finner, tvungen ventilasjon er blitt brukt og tvungen oljesirkulasjon er blitt benyttet.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å forbedre effektivite-ten av transformatorkjolesystemer og er basert på den oppdagelse at en gruppe radiatorror anordnet ved siden av hverandre og for-lopende_horisontalt, eller med en vinkel på under 40° med horisontalen, er mye mer effektiv enn samme rorgruppe anordnet vertikalt. Når kjoleeffektiviteten forbedres, kan hoyden av transformator tan ken minskes, og mengden av nodvendig transformatorolje reduseres tilsvarende. Resultatet er besparelser i materialer, arbeid og olje.

Ifolge et aspekt av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en elektrisk transformator omfattende en transformatortank som inneholder transformatorens kjerne- og viklingskonstruksjon, og et oljekjolingssystem gjennom hvilket olje strbmmer utelukkende som resultat av termosifonvirkning, idet kjølesystemet er forbundet med et ovre parti av nevnte tank, slik at oppvarmet olje kan stromme fra tanken til kjolesystemet, og er videre forbundet med et nedre parti av tanken, slik at avkjolt olje kan stromme fra kjolesystemet til tanken, hvilket kjolesystem omfatter en forste rorsamletank, en andre rorsamletank anordnet i avstand fra den forste rorsamletank og en gruppe radiatorror som er anordnet ved siden av hverandre og som forbinder den forste og andre rorsamletank,. idet lengdeaksene av rorene danner en vin-

kel med horisontalen som ikke overskrider 40°.

Den foretrukne orientering av rorene er horisontalt, men de kan skrås innen ovennevnte grense. Dersom rorene skrås, foretrekkes en vinkel som ikke overskrider 10° fremfor en vinkel som er storre enn 10°, men som ikke overskrider 15°, og dette siste område foretrekkes for området på mer enn 15°, men ikke overskridende 20°, hvilket område i sin tur foretrekkes for området på mer enn 20°, men ikke overskridende 30°. Relativt steile skråstillinger på mer enn 30° anses av ansokeren å være de minst onskelige.

Rorene kan ha elliptisk tverrsnitt med storaksehe orientert vertikalt og kan dertil være forsynt med finner.

I en utforelsesform omfatter transformatoren mer enn en rorgruppe, idet rorene i hver gruppe er anordnet ved siden av hverandre, og gruppene er forbundet i serie med hverandre og anordnet over hverandre.

I en annen utforelsesform ligger rorgruppen langs en sidevegg

av tanken og strekker seg parallell med denne. Hvor det i denne utforelsesform er mer enn en rorgruppe, kan rorgruppene ligge langsetter sideveggen av tanken, strekke seg parallelt med denne, være anordnet over hverandre og være forbundet i serie.

I en ytterligere utforelsesform kan rorgruppen og rorsamletankene være anordnet over tankens toppnivå.

I enda en ytterligere utforelsesform kan den forste rorsamletank være forbundet med ovre parti av tanken ved hjelp av et tankutlopsror, og den andre rorsamletank kan være forbundet med nedre parti av tanken ved hjelp av et tankinnlopsror. I denne utforelsesform kan en av rorsamletankene ligge langsetter sideveggen av tanken, og radiatorrorene kan strekke seg fra en rorsamletank i retning bort fra denne sideveggen.Rorsamletanken som ligger langsetter sideveggen, kan være den forste rorsamletank, og i denne utf6relsesform kan tankinnlopsroret strekke seg nedover fra den andre rorsamletanken til det nedre parti av tanken og tjene som understøttelse for den andre rorsamletanken.

Til bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse og for å vise hvorledes denne kan komme til utfdreise, skal det nå henvises til det utforelseseksempel som er vist på tegningene. Fig. 1, 2 og 3 viser henholdsvis et sideriss, et akterriss og et oppriss av en forste utforelsesform av transformatoren ifolge foreliggende oppfinnelse; Fig. 4, 5 og 6 viser henholdsvis et sideriss, et akterriss og et oppriss av en ytterligere utforelsesform av transformatoren; Fig. 7, 8 og 9 viser henholdsvis et sideriss, et frontriss og et oppriss av en tredje form av transformatoren; og Fig. 10 og 11 viser henholdsvis et sideriss og et enderiss av en fjerde utforelsesform av transformatoren.

Transformatoren vist på fig. 1 til 3 omfatter en tank 10 som huser transformatorens kjerne- og viklingskonstruksjon. Denne konstruksjon er vist skjematisk og er gitt henvisningstall 12.

Transformatorens oljekjolesystem er plassert utenfor tanken 10 -og er generelt betegnet med 14. Et tankutlopsror 16 forer fra et utlop på det ovre parti av tanken 10 til systemet 14, og et tankinnlop 18 forer fra tankens 10 nedre, parti fra systemet 14. Utlopsroret 16 står i forbindelse med en,horisontal rorsamletank 20, og en gruppe parallelle radiatorror 22 rager horisontalt ut fra rorsamletanken 20 og gir rett vinkel med denne.

En andre rorsamletank er vist ved 24, og et skrådd ror 26 forer nedover fra rorsamletanken 24 til innlopet 18. Roret 26 har den doble funksjon å understotte rorsamletanken 24, og således de ytre ender av rorene 22, og å fore kjolet olje tilbake til innlopet 18.

Av fig. 2 vil det fremgå at rorene 22 har flatklemt elliptisk form.

Når transformatoren er i funksjon, utvikles varme, og kun på grunn av termosifonvirkningen vil olje stromme langs den bane som er angitt ved pilene A. Nærmere bestemt stiger varm olje i tanken 10 og strommer ut via utlopet inn i roret 16, og kald olje trekkes inn i tanken gjennom innlopet 18. Det vil forstås at uttrykkene "varm" og "kald" brukes relativt til hverandre i denne sammenheng og ikke i forhold til omgivelsestemperaturen.

I praksis vil oljen som på nytt entrer tanken 10 ha en tempera-tur som ligger betydelig over omgivelsestemperaturen. Kjoling av den varme olje skjer mens denne strommer gjennom rorene 22.-Avgivelse av varme fra rorene 22 resulterer i dannelse av en naturlig kjolende trekk angitt med pilene B, hvilken trekk strommer oppover gjennom åpningen mellom rorene. Det vil ses at olje-kjolingskretsen ikke inkluderer en pumpe eller andre midler for å tvinge oljen gjennom kjolesystemet, og videre er det ikke anordnet noen vifte eller annet arrangement for å danne en tvungen be-vegelse av luft gjennom rormellomrommene.

Transformatoren vist på fig. 4 til 6 har også en tank 10, en kjerne- og viklingskonstruksjon 12 og et ytre kjolesystem 14. Utlopsroret for varm olje fra tanken 10 til kjolesystemet 14 er vist ved 16, og innlopet fra kjolesystemet til det nedre parti av tanken'er vist ved 18. Et ror 26' forer ned til innlopet 18.

I denne.utforelse av transformatoren munner utlopet 16" ut i det ovre parti av en vertikal rorsamletank 28 (se spesielt fig. 5). Henvisningstall 30 angir en ytterligere vertikal rorsamletank

som er plassert til side for rorsamletanken 28, hvilke rorsamletanker er forbundet ved hjelp av ror 22'. Inne i rorsamletanken 28 er det anordnet en ledeplate 32 som forhindrer oljestrom fra utlopsroret 16" i å stromme til den nedre ende av rorsamletanken 28. Likeledes er det i rorsamletanken 30 en ledeplate 34, og denne ledeplate forhindrer olje i å stromme direkte fra topp til bunn i rorsamletanken 30.

Rorene 22' er anordnet i tre grupper betegnet 36, 38 og 40. I. rorsamletanken 28 hindrer ledeplaten 32 oljestrom direkte til gruppen 38. Som en konsekvens av dette strommer oljen gjennom gruppen 36 til rorsamlekassen 30 og deretter, fordi vertikal stromning til roret 26' forhindres av ledeplaten 34, gjennom gruppen 38 bg tilbake til rorsamletanken 28. En tredje passasje skjer gjennom gruppen 40 til rorsamletanken 30 og deretter til roret 26' som forer til innlopet 18.

Også her er stromningen gjennom kjolesystemet angitt ved pilene A, og den naturlige luftstromning er angitt ved pilene B på fig. 4. Oljestromningen er fullstendig avhengig av termosifonvirkning (kjolekretsen omfatter ingen pumpe), og luftstromningen gjennom rormellomrommene er igjen fullstendig avhengig av naturlig konveksjon.

På fig. 7 til 9 tilsvarer henvisningstallene i den grad det er mulig henvisningstallene benyttet på de foregående figurer. Tanken er angitt med 10', kjernen med 12' og kjolesystemet med 14'.

Et utlopsror 16' forer oppover gjennom et ovre deksel 42 i tanken 10 og entrer en rorsamletank 44 nedenifra. En enkelt rorgruppe 22" strekker seg over og parallelt med det ovre deksel 42 til en rorsamletank 46. Et ror 48 rager nedover fra rorsamletanken 46 til innlopet 18.

En konservatorbeholder 50 er montert på dekselet 42 ved hjelp av en eller flere hule understøttelser 52. Understøttelsen eller understøttelsene 52 tjener dertil til å forbinde det indre av tanken 10' med det indre av konservatorbeholderen. Det vil forstås at utlopsroret 16' og understøttelsen eller understøttelsene 5 2 kan fore gjennom den ovre del' av en av sideveggene i tanken '10» .

Oljestromning gjennom transformatortanken 10' og dens kjolesystem 14' er vist ved pilene A på fig. 8, og luftstromningen er vist ved pilene B på fig. 7. Det vil forstås at avstanden mellom rorgruppene 22" og dekselet 42 må være tilstrekkelig til å tillate fri strømning av kjoleluft som vist ved pilene B. Det vil dertil forstås at transformatortanken 10' selv utstråler en viss varme-mengde og at dersom det er utilstrekkelig avstand mellom rorene 22" og dekselet 42, vil ikke bare strømmen av kjoleluft hindres, men rorene 22" vil også påvirkes av varmestråling fra dekselet 42.

I et ytterligere utforelseseksempel som ikke er vist, er konservatorbeholderen 50 inndelt i to deler av en vertikal eller skrådd ledeplate. Den eller de hule understøttelser 52 munner ut i beholderen på en side av ledeplaten, og innlopet 16' munner ut i beholderen på den andre side av ledeplaten. Rorsamletanken 44 er utelatt, og rorene 22" strekker seg direkte fra konservatorbeholder en til rorsamletanken 46. I dette utforel-r séseksempel vil således den del av konservatorbeholderen som utlopsroret 16' munner ut i, tjene som rorsamletank. Besparelser i materialer og arbeidsomkostninger resulterer fra denne bruk av konservatorbeholderen for dette dobbelte formål.

På tegningene er rorene 22, 22' og 22" vist plassert i noyaktig horisontal stilling. Dette er den•foretrukne orientering av disse ror, men det er istedenfor mulig å anordne dem med en vinkel på opp til 40° i forhold til horisontalen. Ansokeren har ved utforte eksperimenter funnet at jo mer rorene skrås, desto sterkere minker kjoleeffekten. Etter ansokerens mening gir skråstilling av rorene ingen fordel av betydning fremfor horisontale ror. Det vil imidlertid forstås at dersom transformatoren har rorgrupper som vist på fig. 5 og disse skrås, oppnås den relativt lille fordel at det er mulig å plassere rorsamletankene 28 og 30 nærmere hverandre uten å redusere lengden av rorene.

Om onskelig kan den enkle rorgruppe vist på fig. 7 til 9 erstat-tes av to eller flere grupper anordnet vertikalt i forhold til hverandre.

Selv om et enkelt utlopsror 16, 16' og 16" er vist i hver av disse utforelseseksempler, vil det forstås at der kan være anordnet en rekke slike utlopsror langsetter tanken 10, hvor hvert utlopsror står i forbindelse med rorsamletanken 20 (fig. 1 til 3) eller 44 (fig. 7 til 9). Likeledes kan det være anordnet flere innlop 18 og ror 26, 26' eller 48. Alternativt kan ett eller flere av rorene 26, 26<»>eller 48 fore til en rorsamletank som strekker seg i lengderetningen nær tankens sokkel, og et slikt flertall innlop kan fore fra denne rorsamletank inn i tanken.

Et slikt arrangement kan være onskelig hvor tanken 10 er relativt lang og det er onskelig å skape stromning gjennom en betydelig del av dennes lengde.

Om onskelig kan rorene 22, 22' og 22" forsynes med finner for å oke overflaten som varme fores bort fra. Imidlertid må det passes på at finnene ikke begrenser passasjen mellom rorene i

så stor grad at den nodvendige, naturlige kjolestromning hindres.

Transformatoren vist på fig. 10 og 11 omfatter en tank 54 som huser transformatorens kjerne- og viklingskonstruksjon (ikke vist). Tanken 54 er forsterket ved hjelp av horisontale stivere 56 og omfatter sideplater 58, en bunnplate 60 og ét toppdeksel 62. To sett hjul eller ruller 64 understotter transformatoren. Aksler 66 for hjulene 64 er fort gjennom deler av sideplatene 58 som rager nedad forbi platen 60. Jekkorer er vist ved 68.

Transformatorens hoyspentkontakt er vist ved 70, lavspentkontak-ten ved 72 og en lavspent hjelpekontakt ved 74. En tappekran for transformatorolje er vist ved 76.

Et oljekjolingssystem 78 for transformatoren er plassert på ut-siden av tanken 54 og over toppdekselet 62. Systemet 78 omfatter et tankutlopsror 80 som forer fra det ovre parti av tanken 54 til det sentrale parti av en ovre rorsamletank 82 og et tankinnlopsror 84 som forer fra det sentrale parti av en nedre rorsamletank 86 til det nedre parti av tanken 54. To ytterligere rorsamletanker 88 og 90 strekker seg nedenfor og parallelt med rorsamletanken 82, og enda to ytterligere rorsamletanker 92 og 94 strekker seg over og parallelt med rorsamletanken 86. To grupper, hver på fem ror 96, forbinder rorsamletankene 82 og 94, ytterligere ti ror forbinder rorsamletankene 88 og 92, og to ytterligere grupper på fem ror forbinder rorsamletankene 86 og 90. Slik det best fremgår av fig. 11, befinner rorgruppene seg nær endene av de forskjellige rorsamletanker, slik at på hvert av de tre horisontale nivåer er de to rorgruppene plassert med innbyrdes horisontal avstand. Det vil også ses at rorene 96 i tverrsnittsfasong er lik rorene 22, 22' og 22".

Rorsamletanken 94 er forbundet med rorsamletanken 92 umiddelbart under ved hjelp av korte, vertikale ror 98, og rorsamlekassen 88 er likeledes forbundet med rorsamlekassen 90 umiddelbart under ved hjelp av korte, vertikale ror 100. Mellom rorsamlekassene 82 og 88,'og mellom 92 og 86, er det understottelser 102 som, om onskelig, kan bestå av lukkede ror. Av det ovenstående vil det lett innses at olje strommer gjennom roret 80 til rorsamletanken 82, gjennom rorene 96 i de to ovre grupper til rorsamletanken 94, ned gjennom de vertikale ror 98 til rorsamletanken 92, gjennom rorene 96 i de to midlere grupper til rorsamletanken 88, så ned gjennom rorene 100 til rorsamletanken 90, gjennom de to nedre rorgrupper 96 til rorsamletanken 86, og så tilbake til tanken 54 via roret 84. Direkte stromning mellom rorsamletankene 82 og 88, og 92 og 86, forhindres slik at all den strommende olje må utfore tre passasjer gjennom rorene 96.

En oljekonservatbrtank 104 er forbundet ved hjelp av roret 106

med tanken 54, idet det i roret 106 er anordnet et olje- og gass-rele 108. En måler 110 er anordnet for å angi oljenivået i kon-servator tanken 104, og et termometer 112 angir temperaturen i oljen som strommer ut av tanken 54. En ventilasjonsanordning som tillater vanndamp å unnslippe fra konservatorbeholderen 104,

er vist ved 114, og konservatorens tappekran er vist ved 116.

Rorgruppene 96 ligger til side for tanken 54, slik det fremgår

av fig. 11. Videre er rorsamletankene 82 og 86.til 94 plassert utenfor endene av tanken 5 4. Dette fremgår best av fig. 10.

I oppriss danner således rorene 96 og rorsamletankene et rektan-gel med indre dimensjoner som er storre enn toppdekselets 62 dimensjoner. Etter fjerning av rorene som forer til konservator-tanken 104, kan derfor toppdekselet 62 fjernes, og deretter transformatorens kjerne- og viklingskonstruksjon uten å forstyrre ra-diatorrbrene og rorsamletankene.

Claims (12)

1. Elektrisk transformator omfattende en transformatortank som huser transformatorens kjerne- og viklingskonstruksjon, og et oljekjblesystem som er forbundet med et ovre parti av tanken, slik at oppvarmet olje kan stromme fra tanken til kjolesystemet, og som videre er forbundet med et nedre parti av tanken, slik at

avkjolt olje kan stromme fra kjolesystemet tilbake til tanken, hvilket kjolesystem omfatter en forste rorsamletank, en andre rorsamletank anordnet i avstand fra den forste rorsamletank og en gruppe radiatorror som forbinder den forste og andre rorsamletank, karakterisert ved at radiatorrorene (22, 22', 22", 96) er anordnet ved siden av hverandre med sine lengdeakser i en vinkel som ikke overskrider 40° i forhold til horisontalen, og at oljestromning gjennom kjolesystemet skjer utelukkende ved hjelp av termosifonvirkning.

2. Transformator ifolge krav 1, karakterisert , ved at rorene (22, 22', 22", 96) er skrådd med en vinkel som ikke overskrider 20° i forhold til horisontalen.

3. Transformator ifolge krav 1, karakterisert ved at rorene er horisontale.

4. Transformator ifolge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at rorene har elliptisk tverrsnitt med vertikal storakse.

5. Transformator ifolge. et hvilket som. helst av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter mer enn en gruppe ror (22', 96), idet rorene i hver gruppe er anordnet ved siden av hverandre, og at gruppene er forbundet i serie med hverandre og anordnet over hverandre.

6. Transformator ifolge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at gruppen av ror (22') ligger langsetter en sidevegg av tanken (10) og strekker seg parallelt méd denne.

7. Transformator ifolge krav 5, karakterisert ved at rorgruppene (22') ligger langsetter en sidevegg av' tanken (10) og strekker seg parallelt med denne.

8. Transformator ifolge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at rorgruppen (22", 96) og rorsamletankene (44, 46; 82, 86 - 94) ér anordnet over nivået av toppen (62) av tanken (54).

9. Transformator ifolge krav 5, karakterisert ved at rorgruppene (96) og rorsamletankene (82, 86 - 94) er anordnet over nivået av toppen av tanken.

10. Transformator ifolge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at den forste rorsamletank (20, 28, 44) er forbundet ved hjelp av et tankutlopsror (16, 16', 16") til det ovre parti av tanken (10)., og at den andre rorsamletank (24, 30, 46) er forbundet ved hjelp av et tankinnlopsror (26, 26', 48) til det nedre parti av tanken.

11. Transformator ifolge krav 10, karakterisert ved at en av rorsamletankene (20) ligger langsetter en sidevegg av tanken (10), og at radiatorrorene (22) strekker seg fra den ene rorsamletank (20) i retning bort fra sideveggen.

12. Transformator ifolge krav 11, karakterisert ved at den forste rorsamletank (20) ligger langsetter sideveggen og at tankinnlopsroret (26) strekker seg nedover fra den andre rorsamletank (24) til det nedre parti av tanken og tjener som understottelse for den andre rorsamletank (24).