ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА Российский патент 1995 года по МПК H01F38/30 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерительным высоковольтным трансформаторам тока.

Известен трансформатор тока [1] представляющий собой рымовидную конструкцию с окном, через которое проходит одновитковая первичная обмотка. Магнитопровод с нанесенной вторичной обмоткой удерживается с помощью крепежных средств.

Вторичная обмотка содержит три индукционные катушки две катушки для релейной защиты и одну измерительную, которые расположены по периметру сечения обмотки так, что имеются пустоты в объеме обмотки, что и является недостатком, так как использование известной обмотки с двумя катушками (для релейной защиты) не позволяет полностью обеспечить потребность подстанций в релейной защите. При этом, когда для обеспечения технических требований энергетики ставят два трансформатора, то в одном из них одна или две катушки не используются.

Известен трансформатор тока [2] содержащий два кольцевых сердечника с вторичными обмотками, расположенных один внутри другого, и петлю первичной обмотки, которая сцеплена с комплектом вторичных обмоток. Петля первичной обмотки, как и сердечники вторичных обмоток являются телами сложной неправильной формы заключенными внутри фарфоровой покрышки. Сердечник имеет подставку с ножками, ими он крепится к основанию. Петля первичной обмотки переходит в хвост, через который обмотка выводится к головке аппарата.

Недостатки такой конструкции: ограничение диапазона измерений, материалоемкость, наличие одного значения коэффициента трансформации.

Известен трансформатор тока [3] содержащий изоляционный корпус, выполненный в виде фарфоровой покрышки, которая крепится к верхней плите цоколя с помощью нажимного хомута, шпилек и эксцентричных сухарей. Трансформатор имеет вторичные обмотки, собранные в единый комплект, на который наложена общая бумажная изоляция из кабельной бумаги. Под изоляцией закреплена металлическая подставка, с помощью которой вторичные обмотки установлены на цоколе. В плите цоколя имеются отверстия, через которые с помощью уплотнений проходят выводы вторичных обмоток. Зажимы вторичных обмоток, к которым подключается вторичная цепь, расположены на кожухе, находящемся внутри цоколя и закрытом крышкой. Вторичные обмотки выполняются секционированными для переключения коэффициента трансформации. Нужное соединение секций производится на вторичных зажимах. Первичная обмотка представляет собой петлю из гибкого изолированного провода. Она охватывает комплект вторичных обмоток и также изолирована кабельной бумагой.

Такой трансформатор тока имеет стандартный класс точности, ограничен двумя (или тремя) коэффициентами трансформации. Для получения широкого диапазона измерений используются несколько трансформаторов или трансформатор работает в узком диапазоне измерений с соответствующим коэффициентом трансформации, что фактически снижает точность измерений.

Известен трансформатор тока [4] принятый за прототип, содержащий первичную обмотку, магнитопровод, вторичную обмотку, выполненную из разных (множества) катушек с разными сердечниками, заполняющими круглое внутреннее сечение.

Недостатки прототипа: сложность конструкции, материалоемкость, ограничение диапазона измерений, ненадежность в эксплуатации.

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение эксплуатационных параметров, расширение диапазона измерений и увеличение числа переключений в близких коэффициентах трансформации, а также увеличение выходной мощности трансформатора.

Цель достигается тем, что в трансформаторе тока содержатся расположенные в фарфоровой покрышке первичная и вторичная обмотки, при этом последняя состоит из секций токопроводящих катушек прямоугольного сечения с изоляцией, которые выполнены с магнитопроводами. Согласно изобретению трансформатор снабжен выводами отпаек, закладками, изолирующими шайбами из твердого материала. При этом каждая токопроводящая катушка в отдельности выполнена с разным числом витков, причем секции катушек выполнены с выводами отпаек.

Число витков в токопроводящих катушках равняется следующему соотношению:
I₁W₁ I₂W₂, где I₁ первичный ток;
I₂ вторичный ток;
W₁ число витков первичной обмотки;
W₂ число витков вторичной обмотки.

По первому и второму вариантам исполнения в трансформаторе тока в изоляции катушек установлены закладки для фиксирования размеров обмотки в целом. Закладки выполнены из полос кабельной бумаги. Между изоляцией катушек и общей изоляцией обмотки размещены изолирующие шайбы из твердого материала.

На фиг.1 изображен измерительный трансформатор тока, первый вариант исполнения; на фиг.2 измерительный трансформатор тока, второй вариант исполнения; на фиг.3 вид А на фиг.1; на фиг.4 показана вторичная обмотка трансформатора тока по первому варианту; на фиг.5 представлен вид Б на фиг.4; на фиг. 6 вид В на фиг.2, вторичная обмотка трансформатора тока по второму варианту; на фиг.7 узел I на фиг.1 и 6.

Измерительный трансформатор тока содержит активную часть, состоящую из первичной обмотки 1 и вторичной обмотки 2 (фиг.1 и 2). Первичная обмотка 1 имеет выводы 3. Главная изоляция 4 активной части трансформатора звеньевого типа. Активная часть, находящаяся в фарфоровой покрышке 5, залита жидким диэлектриком 6. Она устанавливается на металлическую подставку 7.

На фиг. 1 изображен трансформатор, в котором вторичная обмотка 2 выполняется из набора токопроводящих катушек, например двух катушек 8, являющихся измерительными и выполненных преимущественно с равным количеством витков, причем количество витков в секциях катушек 8 зависит от требуемого первичного тока.

Для этого трансформатора тока, в котором число витков в токопроводящих катушках 8 вторичной обмотки 2 выполняется разным, справедливо следующее равенство:
I₁W₁ I₂W₂.

Разность числа витков в токопроводящих катушках 8 вторичной обмотки 2 позволяет получать множество коэффициентов трансформации в одном трансформаторе (т.е. широкий требуемый диапазон измерений).

Секции токопроводящих катушек 8 вторичной обмотки 2 выполняются на магнитопроводах 9 и 10 (на сердечниках), которые располагаются один возле другого. На каждый магнитопровод в отдельности наматывают секции токопроводящих катушек 8 с разным количеством витков, что позволяет получить необходимый коэффициент трансформации, близкий по своему значению к предыдущему. Каждая секция токопроводящих катушек 8 обеспечивается отпайкой 11 провода, выполненной на необходимом количестве витков.

П р и м е р 1. Секция первой токопроводящей катушки. При количестве витков провода 800 вывод отпайки 11 выполняется на 200- и на 400-м витках, в результате чего получается номинальный коэффициент трансформации на одной обмотке 5/5, 10/5, 20/5.

П р и м е р 2. Секция второй токопроводящей катушки. При количестве витков 1200 вывод отпайки 11 выполняется на 300- и на 600-м витках, в результате чего получается номинальный коэффициент трансформации на обмотке 7,5/5, 15/5, 30/5.

В зависимости от величины первичного тока (I₁) и токовых нагрузок сечение магнитопроводов (сердечников) 9 и 10 в отдельности выполняется разным.

Для исключения повреждения вторичной обмотки 2 по контуру подставки 7 расположена прокладка 12 из картона (фиг.3). Между токопроводящими катушками 8 расположена промежуточная шайба 13, изолированная конденсаторной бумагой 14 и предохраняющая от повреждения витки провода (фиг.4). На выводах отпаек 11 выполняется подмотка 15 из лакоткани, предохраняющая от повреждения провода. Отпайки 11 маркируются с помощью бирок 16. Токопроводящие катушки 8 имеют наконечник 17 для заземления. В главной изоляции 4 токопроводящих катушек 8 выполнены закладки 18, закрепленные по наружному диаметру каждой катушки 8 и фиксирующие размеры вторичной обмотки 2 в целом (фиг.1 и 7). Закладки 18 выполнены из полос кабельной бумаги.

При определенном соединении секций токопроводящих катушек 8 с помощью отпаек 11 достигается очередность переключения в близких коэффициентах трансформации, что позволяет получить высокие классы точности измерений и повысить качество измерений.

На фиг.2 изображен трансформатор, в котором вторичная обмотка 2 представляет собой набор (или комплект), например, четырех токопроводящих катушек 19-22, на которые наложена главная изоляция 4. Расположение токопроводящих катушек 19-22 в комплекте выполнено так, что в сечении вторичная обмотка 2 близка к окружности, т.е. катушки 19-22 вторичной обмотки 2 расположены по периметру сечения обмотки 2 и исключают его пустоты (фиг.6 и 7).

Комплект катушек представляет собой три катушки 19, 20, 21 для защиты (Р₁, Р₂, Р₃), а катушка 22 для измерения, т.е. внутри трех катушек для защиты 19, 20, 21 расположена катушка 22 для измерения.

В исполнениях трансформатора (фиг.1 и 2) в сечении вторичная обмотка 2 действительно близка к окружности, однако прямоугольная форма катушек 8, 19-22 не обязательна, катушки выполняются со скруглением, достигаемым за счет наложения провода и изоляции. При этом между главной изоляцией 4 и общей изоляцией вторичной обмотки 2 размещены изолирующие шайбы 23 из твердого материала (картона), которые улучшают условия изоляции катушек (фиг.7).

По фиг.6 приближение сечения вторичной обмотки 2 к кругу достигается за счет рационального заполнения внутренней полости вторичной обмотки 2 и введения дополнительной токопроводящей катушки 20 для защиты (Р₃). Магнитная связь вторичной обмотки 2 с первичной обмоткой 1 остается неизменной.

На фиг.6 и 7 изображен трансформатор, в главной изоляции 4 катушек 19-22 которого также выполнены закладки 18 из полос кабельной бумаги.

При эксплуатации трансформатора тока за счет использования пустот сечения вторичной обмотки 2 возможно перераспределение магнитного потока таким образом, что появляется возможность увеличения суммарной выходной мощности трансформатора за счет введения дополнительной катушки 20 (катушки защиты Р₃) во вторичной обмотке 3.

Основным фактом получения положительного эффекта является пространственное решение в части расположения катушек вторичной обмотки, позволяющее максимально исключить пустоту, ранее существовавшую во вторичной обмотке и заполняемую различными материалами (в частности, конденсаторной бумагой и т.д. ), дополнительно разместить практически в тех же габаритных размерах активной части еще одну (или несколько) индукционную катушку, необходимую для систем релейной защиты автоматики, что, в конечном итоге, позволяет повысить суммарную выходную мощность высоковольтного измерительного трансформатора тока на 30-35% изменить место положения катушек между собой, т.е. их параллельный перенос не изменяет технических характеристик трансформатора.

Предлагаемый трансформатор решает проблему безаварийной эксплуатации линий электропередач на класс напряжения 110 кВ и увеличивает количество пределов измерений.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерительным высоковольтным трансформаторам тока. Сущность: трансформатор тока содержит расположенные в фарфоровой покрышке 5 первичную 1 и вторичную 2 обмотки. Вторичная обмотка 2 состоит из секций токопроводящих катушек 8 прямоугольного сечения с изоляцией, которые выполнены с магнитопроводами 9, 10. Согласно изобретению трансформатор снабжен выводами отпаек, закладками 18, изолирующими шайбами 23 из твердого материала, при этом каждая токопроводящая катушка в отдельности выполнена с разным числом витков, секции катушек 8 выполнены с выводами отпаек. В трансформаторе в изоляции 4 катушек 8 установлены закладки 18, фиксирующие размеры обмотки 2 в целом. Закладки 18 выполнены из полос кабельной бумаги. Между изоляцией 4 катушек 8 и общей изоляцией обмотки 2 размещены изолирующие шайбы 23 и твердого материала. 4 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА, содержащий расположенные в фарфоровой покрышке первичную и вторичную обмотки, при этом последняя состоит из секций токопроводящих катушек прямоугольного сечения с изоляцией, которые выполнены с магнитопроводами, отличающийся тем, что он снабжен выводами отпаек, закладками, изолирующими шайбами из твердого материала, при этом каждая токопроводящая катушка в отдельности выполнена с разным числом витков, причем секции катушек выполнены с выводами отпаек. 2. Трансформатор тока по п. 1, отличающийся тем, что число витков в катушках равняется следующему соотношению:
J₁W₁ J₂W₂,
где J₁ первичный ток;
J₂ вторичный ток;
W₁ число витков первичной обмотки;
W₂ число витков вторичной обмотки. 3. Трансформатор тока по п. 1, отличающийся тем, что в изоляции каждой токопроводящей катушки установлены закладки для фиксирования размеров обмотки в целом. 4. Трансформатор тока по п. 2, отличающийся тем, что закладки выполнены из полос кабельной бумаги. 5. Трансформатор тока по п. 1, отличающийся тем, что между изоляцией катушек и общей изоляцией обмотки размещены изолирующие шайбы из твердого материала.