ШТЫРЕВОЙ ИЗОЛЯТОР С ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ ПРЕРЫВАТЕЛЕМ Российский патент 2000 года по МПК H01B17/20 H01F27/40 

Настоящее изобретение касается штыревого изолятора с прерывателем для высокого напряжения, изолированным с помощью газа. В частности, изобретение касается штыревого изолятора, который установлен на трансформаторной подстанции и содержит прерыватели с изоляцией из SF₆, а также измерительные трансформаторы.

На трансформаторных подстанциях для распределения электрической энергии каждому штыревому изолятору соответствует прерыватель, которому соответствуют трансформаторы тока (TA) и трансформаторы напряжения (TV) для измерения электрического тока и электрического напряжения, а также для питания защитных устройств.

Для каждого изолятора одной линии трансформаторы и прерыватель смонтированы на отдельных держателях, что приводит к значительной потребности в площади и высоким конструктивным затратам на трансформаторную подстанцию.

Уже предлагалось интегрировать между собой прерыватели и трансформаторы (TA) и размещать их на едином держателе штыревого изолятора; это предложение было сделано, в частности, для конструкций, заполненных маслом, или для комбинированных решений SF₆/масло. Эта известная форма выполнения не смогла, однако, завоевать рынок из-за значительных технических трудностей и высоких производственных издержек.

Другие известные решения, в которых в качестве изолирующего средства используют промасленную бумагу, требуют сложных процессов намотки с прокладыванием бумаги или полимерных пленок. Кроме того, для этих устройств следует предусмотреть длительные процессы сушки и сложные процессы пропитки в вакууме. Эти известные технические решения могут привести далее к частичным электрическим разрядам, которые возникают из-за неравномерности выполненного из нескольких слоев изоляционного материала.

Задачей настоящего изобретения является устранение описанных недостатков уровня техники, а также уменьшения размеров и сокращения конструктивных затрат на трансформаторную подстанцию AT с использованием измерительных трансформаторов (как TA, так и TV), которые газоизолированы посредством SF₆ и содержат трансформатор тока (TA) и трансформатор напряжения (TV), причем трансформатор (TA/TV) встроен в штыревой изолятор, размещающий в себе прерыватель в исполнении с SF₆.

Предложенное согласно изобретению решение позволяет устранить недостатки уровня техники, в частности изоляции с использованием промасленной бумаги, и создать возможность отказа от сложных процессов намотки с использованием промасленной бумаги или полимерных пленок. Кроме того, больше не требуются процессы сушки или протекающие в вакууме процессы пропитки. Также благодаря изобретению принципиально устраняются частичные разряды из-за неравномерности многослойного изоляционного материала.

Процесс изготовления ограничен небольшим числом обычных в этой области процессов сборки, осуществляемых совместно с монтажом штыревого изолятора и обеспечивающих постоянные процессы изготовления с минимальными затратами времени.

Далее существует возможность повышения качества изоляции с использованием единственного, снабженного измерительными контактами прибора для измерения герметичности, который применим для всего узла, снабженного прерывателем штыревого изолятора TA/TV.

Задача изобретения решается посредством того, что штыревой изолятор 33 с высоковольтным прерывателем содержит по меньшей мере один измерительный трансформатор с изоляцией из SF₆, а также предусмотрен второй измерительный трансформатор с изоляцией из SF₆, имеющий по меньшей мере один тороидальный магнитный сердечник, который соединен с массой и вставлен в тороидальный экран 1, внутри которого имеются его вторичные обмотки 2, а также предусмотрена первичная обмотка, расположенная соосно внутри тороидального магнитного сердечника, отличается тем, что трансформатор расположен между камерой 30 и приводными средствами, а тороидальный магнитный сердечник удерживается металлической трубой 3 повышенной жесткости и расположен касательно этой трубе 3, при этом первичная обмотка выполнена в виде проводящей трубы 9 и имеет стержневые проводники 11, которые расположены внутри трубы 9, и стержни 10, соединенные между собой на конце трубы 9.

Кроме того, газообразный изоляционный материал обеспечивает то, что благодаря подвижности и способности адаптации диэлектрика автоматически возникает повторное установление диэлектрической изоляции также в зонах неравномерной локальной конфигурации.

Объект изобретения описан ниже более подробно и изображен с помощью примеров выполнения на чертежах, на которых представляют:
фиг. 1 - продольный разрез штыревого изолятора, выполненного согласно изобретению;
фиг. 2 - разрез по линии II-II на фиг. 1;
фиг. 3 - вид сбоку в разрезе держателя на фиг. 1;
фиг. 4 - разрез формы выполнения вторичной обмотки;
фиг. 5 - пример выполнения опоры согласно изобретению в продольном разрезе;
фиг. 6 - вид сбоку детали на фиг. 1;
фиг. 7 - разрез по линии VII-VII на фиг. 5;
фиг. 8 - продольный разрез другой формы выполнения опоры согласно изобретению;
фиг. 9 - разрез по линии IX-IX на фиг. 8;
фиг. 10 - разрез видоизмененной формы выполнения приводных средств для подвижных контактов.

Со ссылкой на фиг. 1 - 3 можно согласно изобретению разделить штыревой изолятор и прерыватель (TA) на три конструктивные детали, а именно на камеру с прерывателем 30, причем камера изображена на чертежах лишь частично, на зону 31, в которой размещен трансформатор тока TA, и на корпус 32, содержащий средства для приведения в действие подвижных контактов камеры и клемм.

Камера прерывателя содержит известным образом два подвижных контакта, причем нижний контакт 34 изображен на чертежах частично. Поскольку камера 30 и подвижные контакты, в основном, соответствуют устройству уже известных приборов, их более подробное изображение не приводится.

В корпусе 32 размещен кривошип 8 для приведения в действие подвижных контактов, приводимый в действие посредством тяги 8а, проходящей через тело 33 изолятора. В качестве альтернативы тому, что изображено как частичный вид на фиг. 10, приведение в действие может происходить также посредством гидроцилиндра 35, в котором размещен подвижный поршень 17.

На фиг. 1-3 прерыватель 30 изображен в разомкнутом положении, а вращательное движение кривошипа 8 или перемещение поршня 17 вверх приводят к замыканию подвижных контактов через тягу 4, 5. Движение размыкания контактов происходит посредством реверсивного привода.

Между камерой прерывателя и корпусом 32 расположен и выполнен согласно изобретению измерительный трансформатор 31 (в изображенном примере трансформатор TA).

Электромагнитная часть TA состоит из одного или нескольких сердечников и расположена внутри выполненного тороидальным экрана 1.

На фиг. 1 и 2 предусмотрен единственный трансформатор TA, а положение возможного второго трансформатора, имеющего аналогичную конструкцию, показано на фиг. 1 и 2 штриховыми линиями.

Вторичные обмотки 2 сердечника соединяют через металлическую трубу 3 с массой. Металлическая труба 3 имеет высокую жесткость и проходит аксиально через штыревой изолятор 33. Внутри труба содержит тягу 4 и провода обмоток, концы которых изолированы через изолирующие тела 6 от камеры, в которой находится изолирующий газ SF₆. Сердечник 1 расположен по касательной к трубе 3.

Помимо удержания в корпусе 7, металлическая труба 3 удерживается также неподвижно расположенной изолирующей трубой 19. Эта труба 19 удерживается на своей верхней стороне фланцем 18.

Первичная обмотка состоит из проводящей трубы 9, расположенной в горизонтальном положении; далее предусмотрены тяги 10 и проводящие тяги 11, расположенные внутри трубы 9. Тяги 10 соединены с концами трубы 9. Благодаря трубе 9 создается разделение между внутренним пространством трансформатора, в котором находится газ SF₆, и внутренним пространством трубы, находящейся под атмосферным давлением.

Первичная обмотка электрически соединена с корпусом и, тем самым, с полюсом прерывателя через выключатель 12 и находится в соединении через изолированное переключающее устройство 14 с внешним продолжением 13 (см. фиг. 5).

Таким образом, при воздействии на эти устройства 12, 14 можно включить витки вторичной обмотки в соответствии с различными схемами соединений. За счет этого на первичной обмотке возможно изменение коэффициента трансформации трансформатора TA.

Если это необходимо или желательно, то можно осуществить дальнейшие изменения коэффициента трансформации на вторичной обмотке. В этом случае следовало бы воздействовать на соединение в корпусе 7 присоединительных контактов.

Согласно изобретению предложена далее система распределения напряжения как внутри, так и снаружи трансформатора TA. Точнее говоря, предусмотрены кольцеобразный экран 15 для распределения напряжения вдоль изолирующей тяги 5 и изолирующей трубы 4, а также кольцеобразный экран 16 для распределения напряжения вдоль изолятора 33.

На фиг. 4 в разрезе изображен сердечник 2, размещающий так называемую катушку 2А Роговского, которая содержит емкостный датчик 36 для одновременной регистрации тока и напряжения.

На фиг. 5-7 изображена видоизмененная форма выполнения изобретения, у которой теми же ссылочными позициями, что и на фиг. 1-3, обозначены те же или соответствующие конструктивные элементы.

Существенное отличие от форм выполнения на фиг. 1-3 состоит в расположении проходящего по касательной сердечника в горизонтальной плоскости, т.е. с расположением осевой трубы 9 вертикально. Штриховыми линиями показано положение (возможного) второго сердечника B2.

Само собой, можно также предусмотреть наклонное относительно горизонтальной плоскости расположение проходящего по касательной сердечника.

Другая видоизмененная форма выполнения изображена на фиг. 8 и 9. Также здесь теми же ссылочными позициями, что и выше, обозначены те же конструктивные элементы. Трансформатору тока (конструкция на фиг. 1-3 или 5-7) соответствует индуктивный трансформатор напряжения TV, выполненный с изоляцией из SF₆ и обозначенный на фиг. 8 и 9 поз. B3. Соединенная с массой часть трансформатора B3 механически закреплена на трубе 3 для фиксации положении.

Электромагнитная часть трансформатора TV состоит из сердечника 20, на котором расположены одна или несколько вторичных обмоток 21, соединенных через металлическую трубу 3 с массой и через изолированные проходы 6, герметизированные от газа SF₆, корпусом клемм 7.

Первичная обмотка 23 полностью экранирована и соединена через пружину 24 с находящейся под напряжением частью. Экран 22 обеспечивает лучшее распределение напряжения между первичной и вторичной частями.

Использование: в трансформаторных подстанциях. Изолятор с высоковольтным прерывателем и по меньшей мере одним измерительным трансформатором имеет изоляцию SF₆. Ттрансформатор встроен в изолятор и содержит по меньшей мере один магнитный сердечник, подключенный на массу посредством металлической трубы повышенной жесткости, а также первичную обмотку в виде токопроводящей трубы, расположенной внутри сердечника соосно ему. Стержневые проводники расположены внутри трубы, а стержни соединены с ее концами. Магнитные сердечники могут быть расположены в горизонтальной, вертикальной или наклонной плоскости в виде парного ряда. Трансформатор напряжения может быть сопряжен с трансформатором тока. Технический результат заключается в уменьшении размеров. 11 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Штыревой изолятор (33) с высоковольтным прерывателем, содержащий, по меньшей мере, один измерительный трансформатор с изоляцией из SF₆, а также предусмотрен второй измерительный трансформатор с изоляцией из SF₆, имеющий, по меньшей мере, один тороидальный магнитный сердечник, который соединен с массой и вставлен в тороидальный экран (1), внутри которого имеются его вторичные обмотки (2), а также предусмотрена первичная обмотка, расположенная соосно внутри тороидального магнитного сердечника, отличающийся тем, что трансформатор расположен между камерой (30) и приводными средствами, а тороидальный магнитный сердечник удерживается металлической трубой (3) повышенной жесткости и расположен касательно к этой трубе (3), при этом первичная обмотка выполнена в виде проводящей трубы (9) и имеет стержневые проводники (11), которые расположены внутри трубы (9), и стержни (10), соединенные между собой на конце трубы (9). 2. Штыревой изолятор по п.1, отличающийся тем, что проводящая труба (9) обеспечивает разделение между внутренней зоной трансформатора с изолирующим газом SF₆ и внутренней частью трубы (9) с атмосферным давлением в ней. 3. Штыревой изолятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что первичная обмотка электрически связана с корпусом и полюсом прерывателя посредством первого переключателя (12) и электрически соединена с внешним выступом (13) через второй переключатель (14) для обеспечения возможности изменения коэффициента трансформации первичной обмотки. 4. Штыревой изолятор по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что предусмотрено наличие кольцеобразного экрана (15) для распределения напряжения внутри измерительного трансформатора. 5. Штыревой изолятор по любому их пп.1 - 3, отличающийся тем, что предусмотрено наличие трубчатого экрана (16) для распределения напряжения вдоль изолятора (33). 6. Штыревой изолятор по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что расположенный касательно к трубе (3) тороидальный магнитный сердечник лежит в горизонтальной плоскости. 7. Штыревой изолятор по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что расположенный касательно тороидальный магнитный сердечник лежит в вертикальной плоскости. 8. Штыревой изолятор по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что два измерительных трансформатора имеют парное расположение. 9. Штыревой изолятор по п.8, отличающийся тем, что оба трансформатора выполнены в виде трансформаторов тока (ТТ). 10. Штыревой изолятор по п.8, отличающийся тем, что оба трансформатора выполнены в виде трансформаторов напряжения (ТН). 11. Штыревой изолятор по п.8, отличающийся тем, что один из трансформаторов выполнен в виде трансформатора тока (ТТ), а другой трансформатор выполнен в виде трансформатора напряжения (ТН). 12. Штыревой изолятор по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в тороидальном магнитном сердечнике расположена катушка Роговского (2А) с емкостным датчиком в цепях одновременного учета электрического тока и электрического напряжения.