ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА НАРУЖНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2005 года по МПК H01F38/30 H01F27/06 

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

Известен высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий установленный на изоляционной опорной цилиндрической колонке металлический корпус, выполненный в виде цилиндра и заполненный диэлектрической средой, в котором размещены первичная обмотка в виде прямолинейного проводника и вторичные обмотки на тороидальных магнитопроводах, охваченные тороидальным электростатическим экраном, причем первичная обмотка установлена по оси тороидальных магнитопроводов и закреплена выходящими наружу концами на боковых стенках 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 металлическом основании перпендикулярно к оси тороидальных магнитопроводов. Внутри опорной изоляционной цилиндрической колонки расположена опорная усеченная конусная стойка, концы нижнего основания прикреплены к металлическому основанию трансформатора, а ее верхнее основание выполнено с отверстием, в котором закреплена проходящая через него опорная металлическая труба [1].

Недостатком известного трансформатора является то, что его транспортировка в горизонтальном положении недопустима по причине недостаточной механической прочности конструкции в местах соединения опорной металлической трубы с тороидальным электростатическим экраном и металлическим основанием, что обусловлено большим весом вторичных обмоток.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий герметично закрепленный на металлическом основании изоляционный цилиндрический кожух и установленный на нем 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 к оси вторичной обмотки [2].

Механическая прочность при транспортировке трансформатора в горизонтальном положении обеспечивается за счет того, что электростатический экран, охватывающий вторичные обмотки, опирается на опоры, выдвигаемые от стенки металлического корпуса с помощью шпилек, проходящих через резиновое уплотнение в корпусе. В рабочем положении шпильки выдвигаются из металлического корпуса настолько, что диски вплотную приближаются к внутренней поверхности металлического корпуса, и изоляционный зазор между дисками и электростатическим экраном, охватывающим вторичные обмотки, выдерживает полное напряжение. При перемещении дисков с помощью домкратов скользящая стойка домкрата перемещается через уплотнение, уложенное в кольцевой проточке муфты, приваренной к стенке корпуса. При этом уплотнение легко может быть нарушено, и резиновое кольцо может упасть внутрь металлического корпуса трансформатора, что может привести к нарушению электрической прочности его изоляции.

Перечисленные обстоятельства затрудняют достижение требуемой надежности трансформатора тока, приводят к усложнению его конструкции и технологии подготовки к эксплуатации.

Задачей данного изобретения является повышение надежности трансформатора, упрощение его конструкции и технологии подготовки к эксплуатации.

Данная задача решается таким образом, что высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий герметично закрепленный на металлическом основании изоляционный цилиндрический кожух и установленный на нем 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 к оси вторичной обмотки, дополнительно содержит резьбовую металлическую шпильку, установленную с возможностью вращения в резьбовом отверстии металлического корпуса перпендикулярно оси вторичной обмотки, и выгнутую опорную подставку, закрепленную с возможностью качания на внутреннем относительно корпуса трансформатора конце резьбовой металлической шпильки, причем центр массы опорной подставки не совпадает с осью шпильки, а противоположный конец шпильки и резьбовое отверстие в корпусе закрыты герметичной крышкой. Данная задача решается также и тем, что резьбовая металлическая шпилька состоит из двух соосно расположенных и жестко соединенных между собой шпилек.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется прилагаемыми иллюстрациями. На фиг.1 и 2 представлены две осевые проекции высоковольтного трансформатора тока, выполненного согласно данному изобретению; на фиг.3а, б -расположение опорной подставки и шпильки в транспортном и рабочем положении трансформатора, соответственно (зона III фиг.2 в увеличенном масштабе), на фиг.4а, б - то же, при выполнении шпильки из двух жестко скрепленных между собой шпилек.

Высоковольтный трансформатор тока наружной установки содержит (фиг.1 и 2) герметично закрепленный на металлическом основании 1 изоляционный цилиндрический кожух 2, заполненный изолирующей средой, и выполненный в форме цилиндра и заполненный изолирующей средой металлический корпус 3, в котором размещены первичная обмотка 4 в виде прямолинейного проводника, закрепленного концами на цилиндрической поверхности металлического корпуса 3, причем одним из концов - посредством изолирующей втулки 5, и вторичная обмотка 6, выполненная на тороидальных магнитопроводах, охваченных тороидальным электростатическим экраном 7, закрепленным на одном конце опорной металлической трубы 8, в полости которой проходят отводы вторичной обмотки 6, а второй конец трубы закреплен на основании 1 перпендикулярно к оси вторичной обмотки 6. Трансформатор также содержит выгнутую опорную подставку 9, закрепленную на шпильке 10 со смещением центра тяжести опорной подставки относительно оси шпильки, проходящей через резьбовое отверстие в металлическом корпусе 3. Фиксация подставки 9 относительно корпуса 3 или экрана 7 осуществляется наворачиванием на необходимую длину шпильки 10 двух гаек 11.

В транспортном положении трансформатора (фиг.2 и 3а) тороидальный электростатический экран 7 опирается на выгнутую опорную подставку 9. Необходимая для этого длина шпильки 10 обеспечивается ввертыванием ее в резьбовом отверстии корпуса 3, а фиксация положения шпильки 10 в корпусе 3 - наворачиванием двух гаек 11 на выступающий из корпуса 3 конец шпильки 10. При этом резьбовое отверстие корпуса и находящийся вне корпуса конец шпильки герметично закрыты крышкой 12, которая в транспортном положении трансформатора входит в выемку 14 в ложементе 15.

На фиг.4а, б представлено расположение элементов трансформатора в транспортном и рабочем положении, соответственно, при использовании составной шпильки. В этом случае движение опорной подставки 9 обеспечивается вращением шпильки, состоящей из двух соосных шпилек 10 и 23, жестко соединенных между собой резьбовым штифтом 16.

Для перевода трансформатора из транспортного положения в рабочее он устанавливается вертикально, после чего снимается крышка 12, выворачиваются фиксирующие гайки 11 и вращением шпильки 10 опорная подставка 9 перемещается до фиксации в упоре корпуса 3, при этом происходит смещение центра массы опорной подставки относительно оси шпильки при перемещении подставки по горизонтали от поверхности электростатического экрана 7 до упора корпуса 3. Затем на шпильку вновь наворачиваются фиксирующие гайки 11 и устанавливается крышка 12. (При использовании составной шпильки после фиксации подставки 9 в упоре корпуса 3 выворачивается штифт 16 и шпилька 13 демонтируется.) Затем полость трансформатора заполняется диэлектрической средой.

Использование для перемещения трансформатора выгнутой опорной подставки 9 с центром тяжести, смещенным относительно оси ее перемещения, находящейся в изоляционной среде, шпильки 10, проходящей в резьбовом отверстии корпуса 3 и герметичной крышки 12 обеспечивает большую площадь соприкосновения опорной подставки 9 с электростатическим экраном 7, а также надежную герметизацию объемов, заполненных изоляционной средой, и упрощает подготовку трансформатора к его эксплуатации.

Применение составной конструкции, состоящей из шпилек 10 и 13, жестко соединенных штифтом 16, позволяет уменьшить величину выступа шпильки за металлический корпус 3 и тем самым уменьшить высоту герметичной крышки 12, что существенно снижает вероятность возникновения коронного разряда на находящихся под рабочим напряжением на открытом воздухе элементах металлического корпуса.

Таким образом, предлагаемый трансформатор по сравнению с прототипом обладает более высокой надежностью, упрощенной конструкцией и меньшей трудоемкостью при изготовлении.

Источники информации

1. Патент РФ №2118008, кл. Н 01 F 38/30, 20.08.1998 г.

2. Заявка Франции №2513004, кл. Н 01 F 40/06, 17.09.1981 г. (прототип).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в измерительных трансформаторах тока высоких и сверхвысоких напряжений. Технический результат заключается в повышении надежности, упрощении конструкции и технологии подготовки трансформатора к эксплуатации. Высоковольтный трансформатор тока наружной установки содержит герметично закрепленный на металлическом основании изоляционный цилиндрический кожух и установленный на нем заполненный изолирующей средой цилиндрический металлический корпус с первичной и вторичной обмотками. Прямолинейный проводник первичной обмотки установлен по оси вторичной обмотки и закреплен концами на боковых стенках корпуса. Тороидальные магнитопроводы вторичной обмотки охвачены тороидальным электростатическим экраном, закрепленным на верхнем конце опорной металлической трубы, в полости которой проходят отводы вторичной обмотки. Нижний конец трубы закреплен на основании перпендикулярно к оси вторичной обмотки. Ось резьбового отверстия стенки корпуса перпендикулярна оси вторичной обмотки, и ходовой винт в виде резьбовой металлической шпильки установлен в резьбовом отверстии в стенке корпуса. На внутреннем относительно корпуса трансформатора конце шпильки закреплена с возможностью качания опорная подставка, центр массы которой смещен относительно оси шпильки. Противоположный конец шпильки и резьбовое отверстие в корпусе закрыты герметичной крышкой. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий герметично закрепленный на металлическом основании изоляционный цилиндрический кожух и установленный на нем 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 резьбовую шпильку, установленную с возможностью вращения в резьбовом отверстии металлического корпуса перпендикулярно оси вторичной обмотки, и опорную подставку, закрепленную с возможностью качания на внутреннем относительно корпуса трансформатора конце резьбовой шпильки, причем центр масс опорной подставки смещен относительно оси резьбовой шпильки.2. Трансформатор по п.1, отличающийся тем, что резьбовая металлическая шпилька состоит из двух соосно расположенных и жестко соединенных между собою шпилек.