Электронагреватель электроизоляционной жидкости

 

Сущность изобретения: электронагреватель содержит блоки активных нагревателей из ленты с раздельным трехфазным питанием. Каждый блрк выполнен многоярусным , фазировка блоков совпадает, 5 ил..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 05 В 3/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4823110/07 (22) 03.05.90 (46) 30.01.93. Бюл. N 4 (71) Производственное объединение "Запорожтрансформатор" им, B.È.Ëåíèíà (72) B.ß.ßðoöêèé и А.С.Туткевич (56) Авторское сивдетельство СССР

N 843314, кл, Н 05 В 3/06, 1981.

Нагреватель трансформаторного масла ленточный НТМЛ вЂ” 160. Техническое описа ние и инструкция по эксплуатации (111420, 100 9,00,00.000То) 1985, Изобретение относится к электронагреву, в частности к нагревательному устройству, предназначенному для нагрева электроизоляционной жидкости, преимущественно трансформаторного масла, при монтаже, ремонте и обслуживании силовых трансформаторов и других маслонаполненных электрических аппаратов.

Известный блок электронагревателей для нагрева, например, проточных жидкоcreA содержит входное и выходное кольца из диэлектрика, внутри которых установлены металлические втулки с внутренними элементами нагревателей, выполненных в виде коаксиальнblх электронагревателей.

Недостатки данной конструкции состоят в сложности конструкции (сложность ее изготовления); невозможность получения достаточно большой поверхности нагрева, контактируемой с проточной жидкостью, т.е. 507; поверхности электронагревателей закрыто твердой изоляциеи от контакта с проточной жидкостью, таким образом, требуется большая удельная мощность нагревателя, в результате чего не исключено. Ы, „1791964 А1 (54) ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОЙ ЖИДКОСТИ (57) Сущность изобретения: электронагреватель содержит блоки активных нагревателей из ленты с раздельным трехфазным питанием. Каждый блок выполнен многоярусным, фазировка блоков совпадает, 5 ил. разложение электроизоляционной жидкости, В качестве прототипа выбран нагреватель трансформаторного масла, состоящий из трех нагревательных секций, конструктивно выполненных в виде спирали; намотанной из ленты электротехнической стали, Секции (три) установлены на стойке и закреплены с помощью фланцев и гайки. Между секциями и фланцами установлены реечные изоляторьь т,е. каждая секция закреплена между реечными изоляторами, которые прижаты фланцами и гайкой лента навивается и дистанцируется между винтами изоляционной полосой.

Известный нагреватель работает при трехфазном напряжении 380 В, электрическая схема "звезда".

Недостатки этой конструкции — относительно низкие КПД и cos p из-за присутствия индуктивности, так как секции 1 выполнены в виде спирально намотанной катушки; относительно низкая надежность конструкции: возможна температурная деформация формы спирали s каждой секции

1791964 по причине жесткого крепления спирали каждой секции между реечными изоляторами, что приводит к сближению витков спирали и приводит к электрическому замыканию и разложению трансформаторного масла в этом месте; неодинаковое электрическое напряжение между рядом ле>кащими витками ленты в начале и в конце секции (разница примерно в 6 раз) из-за разных диаметров йамотки; большая площадь закрытия поверхности спирали изоляционными полосами, что уменьшает площадь контакта нагреваемой диэлектрической жидкости с нагревателем; относительно малая высота активного нагревателя по ходу движения масла, конструктивно три секции составляют 180 мм, что при сравнимых мощностях нагревателей приводит к увеличению температуры поверхности нагревателя, а следовательно, к местному нагреву масла в месте контакта, масло— нагреватель, присутствие в нагревателе стальных конструкций, не служащих для нагрева и выполняющих вспомогательну о роль.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности работы электронагревателя электроизоляционной жидкости.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в нагревателе трансформаторного масла, содержащем металлический корпус с расположенными в его верхней и нлжней части патрубками входа и выхода нагреваемой жидкости и установленным внутри трехфазным нагревателем в виде блока однофазных секций, выполненных в виде закрепленного межд изоляторами зиГзаГообразно изоГнутоГО мнОГослойноГО ленточного нагревательного элемента, предусмотрены следующие конструктивныее отличия, в корпусе дополнительно установлено по меньшей мере два блока однофазных секций, при этом в горизонтальном направлении располо>кены секции разноименных фаз, а в вертикальном — одноименных, в каждой секции изоляторы выполнены в виде пластин, а слои нагревательного элемента расположены горизонтально и прикреплены к ним вершинами зигзагов, при этом гофры соседних слоев смещены относительно друг друга.

На фиг.1 показан электронагреватель электроизоляционной м<идкости, общий вид; на фиг,2 — узел многоярусного блока секций, нагревательных элементов, на фиг.3 —; на фиг,4 — вид сверху секций из.трех фаз; на фиг.5 — вид сверху нагревательного элемента.

Злектронагреватель электроизоляционной жидкости (например, мощность 120

14 прикрепляются с помощью изоляцион55 ной ленты 16, Таким образом, обшая поверхность нагревательных элементов 11 двух блоков 2, 3, т.е. поверхность (не закрытая изоляцией), контактирующая с маслом составляет 18 м .

50 кВт) состоит из металлического герметичного корпуса 1, внутри которого установлено несколько, например два, (одинаковых) блока 2, 3 (по 60 кВт) активных нагревателей с раздельным трехфазным (380 В) питанием через проходные изоляторы 4. 5 (фиг.1).

Корпус 1 имеет входной 6 и выходной 7 патрубки масла. Для обеспечения ламинарного потока масла через электронагреватель, входной коллектор 8, расположенный в нижней части корпуса 1, имеет распределительную решетку 9, располо>кенную по всей ширине корпуса 1. Ка>кдый блок 2, 3 выполнен многоярусным и состоит из секции 10 трех фаз нагревателей..

Каждый блок 2, 3 активных нагревателей расположен по высоте корпуса 1 (по ходу движения масла), т,е, каждый блок 2, 3 представляет собой набор однофазных секций 10 нагревателей, электрически соединенных в трехфазну о схему "звезда".

В блоках 2, 3 секции 10 разноименных фаз расположены по горизонтали (поперек потока масла) рядом одна возле другой, а секции 10 одноименных фаз расположены по вертикали (вдоль потока масла} одна над другой, Фазировка блоков 2, 3 совпадает, т,е, чередование фаз (А, В, С) одного блока

2 соответствует чередовани о фаз другого блока 3.

Каждая фазная секция 10 состоит из нескольких нагревательных элементов 11 и изоляционных реек 12, выполненных из изоляционного материала и установленных вертикально, Нагревательные элементы 11 расположены один над другим и собраны вместе с помощью изоляционных реек 12, Каждый нагревательный элемент 11 выполнен из полосы электро.гехнической стали (0,35 — 0,5 мм), которой придана форма глубокого гофра 13 (фиг.2, 3, 5), т.е. гофрированная стальная полоса 11 закрепл "íà между двумя гибклми изоляционными пластинами 14 при помощи изоляционной ленты 15.

Лентой 15 закрепляется каждая вершина гофра 13 к гибким изоляционным пластинам 14, т,е. крепление стальной гофрированной полосы 11 к изоляционным пластинам 14 выполнено в вершине каждого изгиба гофра 13 с Определенным шагом. I; вертикально установленным изоляционным рейкам 12 гибкие изоляционные пластины

1791964

20

30

40

Из этого следует, что в каждом блоке 2, 3 три однофазные секции 10 активных нагревателей располагаются одна возле другой. При этом нагревательные элементы 11 (например, 8 шт.) в каждой секции 10 располагаются один над другим так, что гофр 13 одного нагревательного элемента 11 (полосы) выполнен со смещением на 1/2 периода относительно гофра 13 другого нагревательного элемента 11, т.е. расположенные один над другим гофры 13 нагревательных элементов 11 выполнены с поочередным смещением один относительно другого, Смещение вершин гофра 13 нагревательных элементов 11 (полосы) в каждой секции 10 выполнено так, что четные ряды

17 нагревательных элементов 11 и нечетные их ряды 18 имеют сдвиг одних вершин изгибов гофр 13 относительно других на 1/2 периода. что обеспечивает полное перекрытие полости корпуса 1 по ходу движения масла.

Предлагаемый электронагреватель электроизоляционной жидкости, преимущественно трансформаторного масла, работает следующим образом.

На входе устройства устанавливаются один (или два последовательно включенных) маслонасоса (не показаны) производительностью до 100 тонн в час. Подаваемое масло в коллектор 8 корпуса 1 через входное отверстие (патрубок) б равномерно распределяется в пространстве корпуса под блоками 2, 3 секций 10 трех фаз и ламинарным потоком, пройдя сквозь нижний и верхний блоки 2, 3 секций 10 нагревателей, попадает в пространство (полость) корпуса 1 над секциями 10 нагревателей верхнего блока 2 и дальше в выходной патрубок 7.

Таким оЬразом. трансформаторное масло, пройдя такой путь через блоки 2, 3, нагревается, При включенном электронагревателе естественное движение нагреваемого масла (вверх) совпадает с направлением потока масла. созданйого насосом (насосами).

Равномерное распределение потока масла обеспечивается благодаря отсутствию каких-либо препятствий по пути движения масла и застойных зон за счет отсутствия каких-либо конструкций по пути дви>кения масла

Конструкция блоков 2, 3 однофазных секций 10 полностью перекрывает сечение полости корпуса 1. Это исключает проход нагнегаемого насосом масла мимо (т.е. в обход) нагревательных элементов 11 (гофр

13), что в сочетании с равномерным заполнением нагревательHl.lMll элoMpíòàìè 11, гофрами 13 все о сечен «полости корпуса

1 обеспечивает равномерный нагрев потока масла, .проходящего через полость актив ных нагревательных элементов 11.

Сравнительно повышенный КПД электронагревателя при работе обеспечивается тем, что общая мощность электронагревателя состоит из активной мощности нагревательных элементов 11 (т.е. отстствуе1 индуктивная составляющая, присущая спиральной намотке нагревательных элементов, выполненных в прототипе) т.е. cos p= 1,0; многоярусная конструкция блоков 2, 3 секций 10 нагревателей и расположение гофр 13 нагревательных элементов

11 в секциях 10 со смещением вершин изгибов гофр 13 (фиг,2,3) обеспечивает многоступенчатый подогрев контактируемого с нагревательными элементами 11 масла и улучшает теплообмен между нагревательным элементом 11 и маслом, тем самым исключается местный (при соприкосновении масла с нагревательным элементом 11) перегрев масла и. следовательно, преждевременное старение трансформаторного масла (окисление, повышение tg д "/, от чего понижается стабильность масла): в консгрукции блоков 2, 3 однофаэных секций 10 отсутствуют какие-либо элементы конструкций, которые бы препятствовали потоку масла сквозь гофры 13 активных нагревательных элементов 11.

Многоступенчатый подогрев грансформаторного масла достигается.тем, что происходит многократное контактирование масла с нагревательными элементами 11 т.е. по пути движения масла устанавлива1отся несколько рядов нагревательных элемен тов 11 (составляющих два мнпгоярусны> блока 2, 3).

При контакте масла с каждым последующим нагревательным элементом 11 происходит постепенный прирост температуры масла, например: при 18 ярусах нагревательных элементов и температуре нагревателя 100" С происходит о дача тепла нагреватель — масло по б" С с каждого яруса т.е. заданная температура масла достигается за счет многократного контакгирования масла с нагревательными элементами, Следовательно, сколько раз масло встречается с нагревательным элементом. во стол ко ра3 увеличивается добавление температуры маслу и при повторных касаниях прписходит равномерныи разогрев частиц масла (т.е. большое количество частиц масла участвует в теплообмене).

Надежность KQHcT óêöèë определяется следующим: в конструкции нет креплени . больших сконцентри(-оваllllll с M 1г -., сoëäý

1791964 ющих механические напряжения и нагрузки на узлы крепления: каждая вершина изгиба гофра 13 имеет свое крепление с помощью изоляционной ленты 15, что исключает касание между гофрами 13, приводящее к электрическому замыканию, даже если нарушаются 50;ь узлов (мест) крепления; разность потенциала между рядом лежащими полосами гофра 13 не превышает 0,5 В, что исключает образование электрической дуги или искры в случаях замыкания соседних пластин гофрированной полосы 11; температурное удлинение стальной полосы 11 (нагревательных элементов между вершинами гофра) компенсируется изгибом изоляционной ленты 15 в пространстве между корпусом 1 и рядом лежащими пластинами полосы 11 (фиг,4), что исключает деформацию полосы в гофре 13; максимальное превышение температуры (непосредственно) нагревательного элемента над температурой нагретого масла на выходе не превышает 25 С при температуре масла на выходе

90-105 С, что исключает порчу (старение) масла, контактирующего с нагревательным элементом 11 (температура масла 105 С— это максимальная температура, которая .применяется при выполнении ремонтов (сушек) силовых трансформаторов.

Электронагреватель электроизоляционной жидкости, преимущественно трансформаторного масла, предназначен для работы с расходом масла в пределах от 3 до

70 т/ч и температуре масла на выходе до

105 С, при этом максимальная температура стальной полосы 11 (источника нагрева) не превышает 130" С.

За счет увеличения теплоотдающей поверхности в нагревателе (до 18 м ), снижается

2 тепловая нагрузка на 1 м нагревательных элементов и уавна около 6,5 кВт (т.е.

120 кВт: 18 м = 6,5 кВт/м ).

Регулирование мощности нагревателя выполняется изменением количества включенных блоков 2, 3 однофазных секций 10 нагревателей, например устрой5 ство с двумя блоками 2, 3 (по 60 кВт) дает возможность включать ряд мощностеи:

120, 100, 80, 60, 40 кВт.

Указанные параметры по расходу масла: (производительность) мощность, пре10,дельная температура нагрева масла полностью удовлетворяют требованиям конструкции устройства для нагрева, применяемого при монтаже силовых трансформаторов и других работ по обра15 ботке, очистке и сушке трансформаторных масел.

Формула изобретения

20 Электронагреватель электроизоляционной жидкости, содержащий металлической корпус с расположенными s его верхней и нижней частях патрубками входа и выхода нагреваемой жидкости и установ25 ленным внутри трехфазным нагревателем

B виде блока однофазньэх секций, выполненных в виде закрепленного между изоляторами зигзагообразного изогнутого многослойного ленточного нагревательного

30 элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности работы, в корпусе дополнительно установлено по меньшей мере два блока однофазных секций, при этом в горизонтальном направ35 лении расположены секции разноименных фаз, а в вертикальном — одноименных, в каждой секции изоляторы выполнены в виде пластин, а слои нагревательного элемента расположены горизонтально и прикрепле40 ны к ним вершинами зигзагов, при этом гофры соседних слоев смещены относительно друг друга.

17919б4

1791964

1791964

Составитель О. Лубинец

Редактор 3. Ходакова Техред М.Моргентал КоРРектоР 9. Петраш

Заказ 159 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101