ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА Российский патент 2003 года по МПК H01F38/30 H01F27/26 

Настоящее изобретение относится к высоковольтному трансформатору тока (ТА). Трансформатор представлен полым изолятором, который на своем верхнем конце заканчивается закрывающим металлическим сводом оживальной формы. Этот закрывающий элемент пересекает проводник высокого напряжения, который обычно изолируется только на одной стороне и включает в себя сердечник трансформатора и соответствующие обмотки. Устройство заполнено газом, имеющим изолирующую функцию, например шестифтористой серой (SF₆).

Сердечник, имеющий тороидальную форму, окружает проводник высокого напряжения и тем самым образует первичную цепь трансформатора, тогда как намотанные на тороидальный магнитный сердечник обмотки образуют вторичную цепь трансформатора.

Сердечник и обмотки расположены в оболочке, которая выступает в качестве экрана для электрического поля и которая ниже будет называться тороидальным экраном. В соответствии с современным уровнем техники экран изготовляют из металлической пластинки (обычно алюминиевого сплава).

Уже доказано, что использование изготовленного из металлической пластинки тороидального экрана связано с различными отрицательными факторами.

Фактически образование оболочки из металлической пластинки предусматривает обязательное использование множества сложных операций, например пластической деформации и волочения. После этого необходимо будет ввести и установить в изготовленных из металлической пластинки полуоболочках сердечники трансформатора, а затем обеспечить перманентное соединение оболочек посредством сваривания.

Все эти операции трудоемкие, а следовательно, и дорогостоящие; кроме того, необходимо точно выравнить наплавленный валик сварного шва, с помощью которого уже были предварительно собраны две металлические полуоболочки, в которых размещаются сердечники; это делается для того, чтобы напрочь исключить возможность наличия выступов и тем самым устранить нежелательное увеличение локального электрического поля.

В обычных вариантах также наблюдается не оптимальное распределение электрического градиента. Требуются также дополнительные этапы изготовления и этапы сборки корпуса для размещения в нем сердечников трансформатора, и уже признана невозможность демонтирования корпуса, закрытого посредством сварки, без нарушения его целостности, а следовательно, исключается возможность осуществлять профилактику, чистку или ремонтные операции.

В основу настоящего настоящего изобретения положена задача устранения недостатков известного уровня техники и создание нового высоковольтного трансформатора тока, имеющего улучшенные диэлектрические характеристики, и, который, помимо значительного сокращения сроков изготовления и сборки, также допускает быстрый демонтаж корпуса, что дает возможность легко и просто выполнять профилактические и ремонтные операции, а также чистку корпуса.

Согласно настоящему изобретению эта задача решается тем, что корпус, в котором располагаются сердечники трансформатора, изготовляют из синтетического материала и что корпус образован из полуоболочек, которые соединяются вместе таким образом, чтобы их можно было отделить друг от друга.

Желательно, чтобы синтетический материал для изготовления защитных оболочек сердечников трансформатора имел, например, следующий состав, г:
Эпоксидная смола SIR 7120/49 - 100
Углеродная сажа CBL 6 - 20
Отвердитель ангидрид 70/30 - 80
Ускоритель реакции амин DM-16D - 0,8
Наполнитель и стимулирующий схватывание агент кварц М10 - 270
Согласно другому предложению материал для изготовления полуоболочек может иметь следующий состав, г:
Полиэфирная смола - 100
Арматура (стеклянные волокна) - 10-25
Добавки - 2-10
Наполнители - 15-300
Прочие характеристики и преимущества трансформатора по настоящему изобретению станут очевидными из нижеследующего детального описания одного из его вариантов, который приводится лишь в качестве примера и показан на сопровождающих описание чертежах, на которых:
фиг. 1 изображает частичный разрез головной части трансформатора тока согласно изобретению,
фиг. 2 изображает вертикальный разрез корпуса вместе с сердечниками трансформатора,
фиг.3 изображает разрез корпуса, взятый по плоскости III-III фиг.2,
фиг. 4 и 5 изображают разрезы двух возможных вариантов сборки полуоболочек вдоль их внешней окружности.

На фиг.1 ясно видно, что трансформатор 1 в своей верхней части имеет головку 2, которую лучше изготовлять из алюминиевого сплава. Головку 2 пересекает стержень 3.

Концы стержня 3 соединены с двумя ответвлениями обмотки трансформатора 4 и 5, одно из которых соединено с металлической головкой 2, а другое изолировано от нее для соединения с цепью высокого напряжения.

Внутри стержнеобразного трансформатора 1 установлена колонка 6, которая поддерживает вторичные сердечники 7 трансформатора. Сердечники 7 устанавливаются внутри тороидального корпуса 8. Сердечники 7 и корпус 8 пересекает стержень 3, который образует первичную секцию трансформатора, тогда как сердечники образуют вторичную секцию.

На фиг.2 показан корпус 8 (в разрезе), в котором располагаются сердечники 7.

Две оболочки 8а и 8b корпуса соединяются вдоль их внешней окружности с помощью соединительного элемента 10, который будет детально описан ниже. Полуоболочки 8а и 8b не контактируют вдоль внутренней окружности, а образуют кольцеобразную канавку, которая на чертежах обозначается ссылочной позицией 11, для образования прерывания электрической цепи.

На фиг. 2 ясно видно, что полуоболочки 8а и 8b изготовлены с таким расчетом, чтобы они имели относительно тонкую стенку; вместо использования для изготовления полуоболочек 8а и 8b металлической пластинки более предпочтительным является использование для изготовления этих полуоболочек синтетического материала, полученного посредством процесса заливки или формования адаптированного синтетического материала. Технология формования выбирается в зависимости от требуемых характеристик процесса изготовления. Следовательно, например, полуоболочки 8а и 8b можно изготовить с помощью эпоксидных смол, которые катализируются, а затем отверждаются в соответствующей пресс-форме.

Существует возможность вводить в стенку, которая образует полуоболочки 8а и 8b, механические армирующие ткани 100, например маты, ткани или комплексные нити, представленные стеклянными волокнами.

Для соединения полуоболочек 8а и 8b на внешней окружности каждой полуоболочки образуется контур соединения, который обычно обозначается ссылочной позицией 10.

Контур соединения 10 можно выполнить с таким расчетом, чтобы сделать возможным соединение полуоболочки 8а и полуоболочки 8b с помощью клепальной обжимки; в этом случае одна стенка имеет отверстия, в которые можно вставлять (с геометрическим соединением или с динамическим соединением) штырь, который будет выступать из другой полуоболочки.

Существует также возможность образовывать такую внешнюю окружность полуоболочек 8а и 8b, которая показана на фиг.4. В данном случае концы полуоболочек 8а и 8b имеют вдоль стенки с наибольшим диаметром выемки и выступы, которые могут сцепляться друг с другом с помощью, например, заклепок или зажимов, изготовленных из синтетического материала (см. фиг.5).

В соответствии с фиг.5 концы полуоболочек соединяются с помощью штырей или заклепок 101, изготовленных из синтетического материала.

Уже доказана эффективность и целесообразность использования синтетического изолирующего материала, например эпоксидной смолы, для изготовления полуоболочек 8а и 8b; использование этого материала позволяет быстро изготовить тороидальные корпуса с помощью матриц или пресс-форм для последующего расположения в корпусах сердечников 7, которые образуют вторичную секцию трансформатора; нет никаких ограничений в плане внешней или внутренней форм и профиля полуоболочек.

К преимуществам настоящего изобретения относится также и то, что оно не ограничивается исключительным использованием только синтетического материала, например эпоксидной смолы в чистом виде, для изготовления тел, которые образуют полуоболочки 8а и 8b.

Изобретение также предполагает механическое армирование полуоболочек 8а и 8b посредством включения стружек, матов, тканей, стеклянных волокон или другого подобного же материала 100.

Является также преимуществом и то, что используемый для изготовления полуоболочек 8а и 8b материал становится селективно проводимым за счет внедрения в него углеродной сажи.

Проводимость можно обеспечить через всю структуру материала, который образует полуоболочки 8а и 8b, или только вдоль выбранных частей полуоболочек, или же вдоль четко очерченных парциальных зон поверхности полуоболочек 8а и 8b, что дает возможность, в случае необходимости, добиться выбора диэлектрических характеристик корпуса 8.

Использование: в высоковольтных системах распределения напряжения. Высоковольтный трансформатор тока имеет расположенные в корпусе сердечники. Корпус образован полуоболочками, которые соединяются так, что их можно отделить друг от друга. Полуоболочки расположены без возможности контактирования друг с другом вдоль своей внутренней окружности, образуя при этом кольцевую канавку. Полуоболочки выполнены из синтетического материала с внедрением в него углеродной сажи. При этом обеспечивается проводимость полуоболочек через всю структуру синтетического материала, или вдоль выбранных частей, или вдоль четко очерченных зон поверхности полуоболочек. Технический результат заключается в улучшении диэлектрических характеристик, сокращении сроков изготовления и сборки, возможности демонтажа, упрощении профилактических и ремонтных операций. 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Высоковольтный трансформатор тока, содержащий корпус для размещения в нем сердечников, расположенные в корпусе стержни, при этом корпус образован полуоболочками, выполненными с возможностью как соединения их друг с другом, так и с возможностью отсоединения их друг от друга, причем полуоболочки расположены без возможности контактирования друг с другом вдоль своей внутренней окружности, образуя при этом кольцевую канавку, отличающийся тем, что полуоболочки корпуса выполнены из синтетического материала с внедрением в него углеродной сажи, при этом обеспечивается проводимость полуоболочек через всю структуру указанного материала, или только вдоль выбранных частей, или вдоль четко очерченных зон поверхности полуоболочек. 2. Трансформатор тока по п. 1, отличающийся тем, что материал, из которого изготовлены полуоболочки, имеет следующий состав, г:
Эпоксидная смола SIR 7120/49 - 100
Углеродная сажа CB L6 - 20
Отвердитель ангидрид 70/30 - 80
Ускоритель реакции амин DM-16D - 0,8
Наполнитель и стимулирующий схватывание агент кварц М10 - 270
3. Трансформатор тока по п. 1, отличающийся тем, что материал, из которого изготовлены полуоболочки, имеет следующий состав, г:
Полиэфирная смола - 100
Арматура (стеклянные волокна) - 10-25
Добавки - 2-10
Наполнители - 15-300
4. Трансформатор тока по п. 1, отличающийся тем, что стенки, образующие полуоболочки, механически армируются с помощью матов, тканей, комплексных нитей или волокон, включенных в синтетический материал. 5. Трансформатор тока по п. 3, отличающийся тем, что маты, ткани, комплексные нити или волокна для армирования представлены стеклянными волокнами. 6. Трансформатор тока по п. 1, отличающийся тем, что полуоболочки выполнены с возможностью их соединения вдоль внешней окружности каждой полуоболочки с помощью соединительного средства, образованного отверстиями, с возможностью вставления штырьков, которые выступают из другой полуоболочки. 7. Трансформатор тока по п. 1, отличающийся тем, что полуоболочки выполнены с возможностью их соединения вдоль стенки соединительных контуров, имеющих самый большой диаметр, с помощью штырей или заклепок, изготовленных из синтетического материала.