ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА НАРУЖНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2005 года по МПК H01F38/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании измерительных трансформаторов тока высоких и сверхвысоких напряжений с изоляционным заполнением.

Известен высоковольтный трансформатор наружной установки, содержащий металлический корпус, установленный на изоляционной опорной колонке и заполненный изолирующей средой, в котором размещены первичная обмотка в виде прямолинейного проводника, вторичные обмотки на тороидальных магнитопроводах, охваченные тороидальным электростатическим экраном, и система дистанцирования вторичных обмоток с экраном относительно первичной обмотки и корпуса, выполненная в виде трех изоляционных втулок, расположенных в радиальном направлении по внешнему периметру тороидалного электростатического экрана под углом 120° и прикрепленных с одной стороны к цилиндрической стенке корпуса, а с другой - к хомутам, встроенным во вторичные обмотки с экраном, закрепленным на тех же хомутах [1].

Однако надежность данного трансформатора оказывается недостаточной, а конструкция его сложна в изготовлении. При такой конструкции трансформатора изоляционные втулки выполняют одновременно функции радиальных растяжек, фиксирующих положение массивного комплекта низковольтных вторичных обмоток (с магнитопроводами и экраном) относительно первичной обмотки и корпуса, имеющих высокий потенциал. Находясь под воздействием полного напряжения (рабочего и испытательного) и больших механических нагрузок, изоляционные втулки и их крепление должны удовлетворять, с одной стороны, требованиям обеспечения необходимой электрической прочности изоляционной системы, с другой, требованиям механической прочности и жесткости крепления, включая обеспечение минимально возможного эксцентриситета комплекса вторичных обмоток с экраном относительно проводника первичной обмотки и вертикальной опорной металлической трубы относительно корпуса. Выполнение этих требований связано с повышенными требованиями к характеристикам материала изоляционных втулок и качеству их исполнения, к точности весьма трудоемкой сборки их с корпусом и комплектом вторичных обмоток, с усложнением конструкции, т.е. требуется встраивание усиленных хомутов по периметру вторичных обмоток, повышение прочности стенок корпуса за счет толщины используемого материала или введение дополнительных элементов жесткости наряду с узлами крепления втулок. При этом распределенные по периметру экрана изоляционные втулки механически соединяют изолируемые друг от друга элементы, что создает условия для возникновения частичных и поверхностных разрядов при превышении критической величины напряженности поля вдоль поверхности. Для предотвращения этих явлений приходится идти на усложнение конфигурации изоляционных втулок или дополнительно увеличивать изоляционное расстояние между корпусом и комплектом вторичных обмоток с электростатическим экраном, учитывая, что целостность экрана в местах крепления втулок нарушается и снижается эффективность его влияния на равномерность поля по всему периметру. Перечисленные обстоятельства затрудняют достижение требуемой надежности трансформатора тока, приводят к усложнению его конструкции и технологии изготовления и повышению его стоимости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий установленный на изоляционном опорном цилиндрическом кожухе заполненный изолирующей средой металлический корпус, выполненный в виде цилиндра, в котором размещены первичная обмотка в виде прямолинейного проводника и вторичные обмотки на троидальных магнитопроводах, причем первичная обмотка установлена по оси вторичных обмоток и закреплена выходящими наружу концами на боковых стенках корпуса, а вторичные обмотки охвачены тороидальным экраном, закрепленным на верхнем конце опорной полой стойки, выполненной в виде усеченного конуса, внутри которого проходят отводы вторичных обмоток, а нижний конец конуса закреплен на основании металлического корпуса перпендикулярно оси вторичных обмоток; при этом опорная конусная стойка размещена внутри изоляционной цилиндрической колонки из высокопрочного материала, закрепленной внутри опорного изоляционного цилиндрического кожуха [2].

Однако конструкция трансформатора сложна в изготовлении, так как изготовление полой опорной стойки в виде усеченного конуса большой высоты из листа металла является сложной технологической операцией и приводит к получению большого количества отходов металла, а изготовление такой же стойки из цилиндрических труб различного диаметра приводит к существенному увеличению сварочных работ и утяжелению конструкции.

Перечисленные обстоятельства приводят к усложнению конструкции и технологии изготовления и повышению стоимости трансформатора тока.

Задачей данного изобретения является упрощение его конструкции и технологии его изготовления.

Решение задачи достигается таким образом, что высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий установленный на изоляционном опорном цилиндрическом кожухе заполненный изолирующей средой металлический корпус, выполненный в виде цилиндра, в котором размещены первичная обмотка в виде прямолинейного проводника и вторичные обмотки на тороидальных магнитопроводах, причем первичная обмотка установлена по оси вторичных обмоток и закреплена выходящими наружу концами на боковых стенках металлического корпуса, а вторичные обмотки охвачены тороидальным экраном, закрепленным на верхнем конце опорной металлической трубы, в полости которой проходят отводы вторичных обмоток, а нижний конец трубы закреплен на основании металлического корпуса перпендикулярно оси вторичных обмоток, дополнительно содержит изоляционную цилиндрическую колонку из высокопрочного материала, закрепленную внутри изоляционного опорного цилиндрического кожуха соосно с опорной металлической трубой, расположенную внутри изоляционной цилиндрической колонки опорную полую стойку, состоящую из отрезков цилиндрических труб и механически соединенных с ними полых усеченных конусов, концы нижнего основания которой прикреплены к основанию изоляционной цилиндрической колонки, а верхнее основание выполнено с отверстием, в котором закреплена проходящая через него опорная металлическая труба.

На чертеже представлен в разрезе высоковольтный трансформатор тока, выполненный согласно данному изобретению.

Высоковольтный трансформатор тока наружной установки содержит (фиг.1) металлический корпус 1, выполненный в виде цилиндра, в котором размещены первичная обмотка 2 в виде прямолинейного проводника и вторичная обмотка 3 на тороидальных магнитопроводах, причем обмотка 2 установлена по оси обмоток 3, охваченных тороидальным электростатическим экраном 4. Обмотка 2 закреплена одним выходящим наружу концом в боковой стенке 5 корпуса 1 и имеет с корпусом 1 одинаковый потенциал, а другим - в противоположной части корпуса 1 посредством изолирующей втулки 6. Трансформатор содержит также опорную полую стойку, состоящую из механически соединенных между собой отрезков цилиндрических труб и полых усеченных конусов 7, концы нижнего основания которой прикреплены к основанию 8 трансформатора, а через отверстие в верхнем основании конусной стойки 7 проходит опорная металлическая труба 9. Трансформатор содержит изоляционную цилиндрическую колонку 10 из высокопрочного материала, закрепленную внутри изоляционного опорного цилиндрического кожуха 11 соосно с опорной металлической трубой 9, внутри которой закреплена опорная полая стойка, состоящая из механически соединенных между собой отрезков цилиндрических труб и полых усеченных конусов 7, и изоляционный опорный цилиндрический кожух 11, на котором установлен корпус 1. Металлическое основание 8 закреплено на подставке 12 трансформатора. Отводы 13 вторичных обмоток 3 проходят внутри вертикальной опорной металлической трубы 9.

Объем, в котором расположены первичная обмотка 2, вторичные обмотки 3, вертикальная опорная металлическая труба и система механического крепления и дистанцирования в виде опорной полой стойки, состоящей из отрезков цилиндрических труб и механически соединенных с ними полых усеченных конусов, отделен от внутренней поверхности опорного кожуха 11 изоляционной цилиндрической колонкой 10 из высокопрочного материала.

При использовании массивных вторичных обмоток 3 с экраном 4 введенная в трансформатор и выполняющая функции системы дистанцирования опорная полая стойка, состоящая из отрезков цилиндрических труб и механически соединенных с ними полых усеченных конусов, обеспечивает более устойчивую и надежную фиксацию положения и взаимную центровку комплекта вторичных обмоток 3 относительно первичной обмотки 2 и вертикальной опорной металлической трубы 9, закрепленной на днище трансформатора и в отверстии стойки 7.

Изоляция между вторичными обмотками 3, охваченными экраном 4, и первичной обмоткой 2 и корпусом 1, а также изоляция между вертикальной опорной металлической трубой 9 и корпусом 1 выполнена газовой или чисто масляной и не содержит в себе элементов твердой изоляции, что обеспечивает в вышеуказанных зонах максимальной напряженности поля получение высокой электрической прочности, поскольку элементы твердой изоляции повышают напряженность поля и снижают электрическую прочность изоляции.

Введение высокопрочной изоляционной колонки 10, разделяющей объем трансформатора на две части, исключает воздействие высокого давления изолирующего газа или высокого давления газа, образовавшегося в случае разложения масла при возникновении дугового замыкания внутри трансформатора тока, на стенки изоляционного опорного кожуха 11, выполненного из изоляционного материала с невысокой механической прочностью, например фарфора.

В случае применения опорной полой стойки 7, состоящей из отрезков цилиндрических труб и механически соединенных с ними полых усеченных конусов, во время действия механических усилий, возникающих при сейсмическом воздействии или транспортировке, на массивные вторичные обмотки 3, плечо изгибающего момента, определяющее механическую прочность крепления вторичных обмоток 3 трансформатора, существенно уменьшится, так как расстояние от центра масс обмоток 3 до точки закрепления опорной металлической трубы 9 в стойке 7 существенно меньше, чем при креплении опорной металлической трубы на основании 8 трансформатора.

Таким образом, предлагаемый высоковольтный трансформатор тока по сравнению с прототипом обладает такой же механической прочностью, но более простой конструкции и меньшей трудоемкостью в изготовлении.

Источники информации, принятые во внимание

1. SU Авторское свидетельство, 1805784, кл. Н 01 F 38/28, 1995.

2. RU Патент 2118008, кл. Н 01 F 38/30, 1997.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при измерении высоких и сверхвысоких напряжений с изоляционным заполнением. Трансформатор содержит установленный на изоляционном опорном цилиндрическом кожухе заполненный изолирующей средой металлический корпус, выполненный в виде цилиндра. В нем размещены первичная обмотка в виде прямолинейного проводника и вторичная обмотка, выполненная на тороидальных магнитопроводах. Обмотки охвачены тороидальным экраном. Экран закреплен на верхнем конце опорной металлической трубы, в полости которой проходят отводы вторичных обмоток. Нижний конец трубы закреплен на основании металлического корпуса перпендикулярно оси вторичных обмоток. Первичная обмотка установлена по оси вторичных обмоток и закреплена концами на боковых стенках металлического корпуса. Изоляционная цилиндрическая колонка из высокопрочного материала закреплена внутри опорного металлического кожуха соосно с опорной металлической трубой. Внутри изоляционной цилиндрической колонки размещена опорная полая стойка, состоящая из соединенных между собой отрезков цилиндрических труб и полых усеченных конусов. Концы ее нижнего основания прикреплены к основанию металлического корпуса и одновременно к основанию изоляционной цилиндрической колонки. Ее верхнее основание выполнено с отверстием, в котором закреплена проходящая через него металлическая труба. Технический результат заключается в повышении надежности, упрощении конструкции и технологии изготовления. 1 ил.

Высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий установленный на изоляционном опорном цилиндрическом кожухе, заполненный изолирующей средой металлический корпус, выполненный в виде цилиндра, в котором размещены первичная и вторичная обмотки, причем первичная обмотка выполнена в виде прямолинейного проводника, установленного по оси вторичной обмотки и закрепленного концами на боковых стенках металлического корпуса, причем одним из концов - посредством изолирующей втулки, а вторичная обмотка выполнена на тороидальных магнитопроводах, охваченных тороидальным электростатическим экраном, закрепленным на верхнем конце опорной металлической трубы, в полости которой проходят отводы вторичной обмотки, а нижний конец трубы закреплен на основании перпендикулярно оси вторичной обмотки, отличающийся тем, что он дополнительно содержит изоляционную цилиндрическую колонку из высокопрочного материала, закрепленную внутри изоляционного опорного цилиндрического кожуха соосно с опорной металлической трубой, и расположенную внутри изоляционной цилиндрической колонки опорную полую стойку, состоящую из отрезков цилиндрических труб и механически соединенных с ними полых усеченных конусов, концы нижнего основания которой прикреплены к основанию трансформатора, а верхнее основание ее выполнено с отверстием, в котором закреплена проходящая через него опорная металлическая труба.