ВЫВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ОБМОТКИ РЕАКТОРА И РЕАКТОР СО СТАЛЬНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ Российский патент 2012 года по МПК H01F27/04 H01F37/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к обмотке возбуждения реактора, в частности к выводному устройству обмотки реактора и к реактору со стальным сердечником, включающему выводное устройство.

Предпосылки создания изобретения

В известном реакторе выводной провод обмотки поддерживается изоляционными планками, закрепленными на верхней и нижней обоймах (создающих раму EI-образного стального сердечника), в которых закреплен стальной сердечник. Когда уровень напряжения достигает определенной величины, расстояние утечки выводного провода ограничено, и утечка по поверхности изоляционных планок относительно заземления является высокой, что приводит к ненадежной работе реактора.

Кроме того, известный однофазный реактор со стальным сердечником состоит из сборки одного стального сердечника EI-образного типа и одной обмотки. Эта конструкция подходит для реактора, рабочее напряжение и мощность которого ниже определенных значений. Однако когда уровень напряжения и мощность реактора достигают определенной критической величины (например, реактор, в котором величина напряжения составляет 800 кВ и мощность порядка 100.000 кВА) или выше, реактор становится очень большим по размеру, ширина и высота реактора значительно увеличиваются, что затрудняет его транспортировку. Кроме того, поскольку длина пути утечки изоляционного элемента реактора ограничена, не допускается неограниченного повышения напряжения при определенном значении изоляции. Когда величина напряжения реактора увеличивается, напряжение утечки по поверхности диэлектрика также соответственно увеличивается, что создает скрытую опасность для реактора.

Кроме того, стенки масляного бака, который используется для размещения в нем активной части реактора, являются «однослойными». Эта конструкция ограничена по сетевому напряжению и не подавляет помехи и вибрации корпуса реактора. Когда напряжение и мощность, используемые в реакторе со стальным сердечником, достигают определенной величины, и есть ограничение на транспортную высоту и тип изоляционного материала, один стальной сердечник и одна обмотка не могут удовлетворить требования по транспортной высоте и изоляции реактора большой мощности, работающего под высоким напряжением. Для реактора большой мощности электромагнитная сила пакета пластин одного стального сердечника, и вибрация, вызванная электромагнитной силой, являются трудно управляемыми. Кроме того, вибрация и помехи, создаваемые стальным сердечником, выходят наружу из масляного бака через твердые поверхности и трансформаторное масло, что не может удовлетворить требованиям защиты окружающей среды при работе энергосистемы.

Краткое изложение

Задача, которая должна быть решена в настоящем изобретении, состоит в том, чтобы создать выводное устройство реактора со стальным сердечником с целью обеспечить надежную работу реактора со стальным сердечником по сравнению с существующими реакторами, обладающими указанными недостатками, и реактор со стальным сердечником, содержащий это выводное устройство.

Техническое решение по настоящему изобретению состоит в том, что выводное устройство непосредственно соединено с активной частью реактора. Конкретно, выводное устройство может быть соединено в определенном положении на наружном диаметре обмотки в активной части реактора. Выводное устройство включает U-образную изоляционную пластину и металлический экранирующий слой с распределением напряжения, покрывающий внешнюю поверхность U-образной изоляционной пластины. В устройстве вывода U-образная изоляционная пластина может быть замещена цилиндрической изоляционной пластиной. Вместе с тем, U-образная изоляционная пластина может быть получена, улучшая цилиндрическую изоляционную пластину. Предмет усовершенствования состоит в увеличении диаметра токопроводящей жилы, улучшении распределения электрического поля и уменьшении расстояния до заземления. Кроме того, по сравнению с цилиндрической изоляционной пластиной, U-образная изоляционная пластина может обеспечить больше свободного места и снизить расход материала.

Более предпочтительно, выводное устройство может иметь окружающий изоляционный слой, металлический экранирующий слой с распределением напряжения, и масляный зазор, сформированный между окружающим изоляционным слоем и металлическим экранирующим слоем с распределением напряжения. Целью использования окружающего изоляционного слоя является разделение изоляционного масляного зазора, улучшение распределения электрического поля, уменьшение изоляционного расстояния и экономия материала.

Настоящее изобретение обеспечивает реактор со стальным сердечником, содержащий выводное устройство. Активная часть реактора содержит две отдельные активные части, и эти две активные части составляют конструкцию с двумя активными частями, в которой обмотки в активных частях соединены вместе.

Способ расположения этих двух активных частей может заключаться в том, что эти части устанавливаются параллельно. Выводной провод (соединение между двумя обмотками) может быть удален от заземления электрического потенциала при использовании такого параллельного расположения, и диаметр электрода выводного провода может быть уменьшен. Альтернативно, способ расположения этих двух активных частей может заключаться в их установке в линию. При использовании такого линейного расположения имеют место только незначительные помехи магнитного рассеяния между двумя обмотками в этих двух активных частях.

Две активных части реактора размещены в одном масляном баке реактора. Так как эффективные напряжения этих двух активных частей при рабочем напряжении отличаются друг от друга, изоляционные интервалы этих двух активных частей также отличаются друг от друга. Таким образом, эти две активные части могут быть большими и малыми по размеру. Когда эти две активные части размещены последовательно согласно заданным условиям, допустимое напряжение первой активной части может составлять 30-70% общего допустимого напряжения реактора, и допустимое напряжение второй активной части может составлять 70-30% общего допустимого напряжения реактора. Естественно, эти две активные части могут иметь один и тот же размер.

Обмотки в этих двух активных частях могут быть соединены последовательно или параллельно. Таким образом, способ соединения двух обмоток может быть последовательным или параллельным.

Способ последовательного соединения обмоток в этих двух активных частях может состоять в том, что первая обмотка соединяется со второй обмоткой последовательно, используя вводные провода в середине обмоток, т.е. первая обмотка использует вводной провод в середине первой обмотки и выводные провода в обоих концах первой обмотки, причем выводные провода первой обмотки соединены параллельно и составляют выводной провод второй обмотки, вторая обмотка использует вводной провод в середине второй обмотки и выводные провода в обоих концах второй обмотки, при этом выводные провода в обоих концах второй обмотки соединены параллельно, и параллельное соединение выводных проводов в обоих концах первой обмотки соединено с выводным проводом в середине второй обмотки последовательно.

Когда две обмотки этих двух активных частей соединены последовательно, при условии, что транспортная высота отвечает соответствующим требованиям, число секций обмотки двух обмоток больше общего числа секций обмотки с одним сердечником, и общая высота обмоток увеличивается, таким образом, длина пути утечки на поверхности обмоток при рабочем напряжении также значительно увеличивается. Таким образом, рабочее напряжение распределено на две обмотки, что гарантирует надежность изоляции реактора при этом рабочем напряжении.

Способ параллельного соединения обмоток в этих двух активных частях вместе может состоять в том, что как обмотка в первой активной части, т.е. первая обмотка, так и обмотка второй активной части, т.е. вторая обмотка, используют вводные провода в середине обмоток и средние вводные концы двух обмоток, соединенных параллельно, при этом верхний конец и нижний конец каждой обмотки соединены параллельно, и затем параллельные соединения двух обмоток соединяются параллельно, как выводной конец, т.е. первая обмотка использует вводной провод в середине обмотки, верхний конец и нижний конец первой обмотки представляют собой выводные концы, соединенные параллельно, вторая обмотка использует вводной провод в середине обмотки, верхний конец и нижний конец второй обмотки представляют собой выводные концы, соединенные параллельно, причем вводные концы в середине первой обмотки и второй обмотки также соединяются параллельно, и два конца первой обмотки и два конца второй обмотки соединяются параллельно как выводной конец.

При условии, что удовлетворены требования по транспортной высоте и электрическим параметрам, можно использовать технику параллельного соединения. Когда используется средний вывод обмотки, требования по изоляции концов обмоток, не являются слишком жесткими.

Предпочтительно, в реакторе по настоящему изобретению, конструкция масляного бака реактора является конструкцией, в которой может использоваться местная двойная стенка масляного бака. В этой конструкции на внутренней поверхности стенки масляного бака закреплено множество планок, и вторая стенка масляного бака закреплена на этих планках.

Кроме того, поскольку выводное устройство по настоящему изобретению может быть непосредственно соединено с активной частью реактора, это позволяет преодолеть недостаток известного реактора, заключающийся в том, что граница пути утечки изоляционного материала является небольшой в условиях допустимой ограниченной транспортной высоты. Таким образом, решается проблема длины пути утечки по поверхности диэлектрика опорных изоляционных планок, используемых в известной конструкции относительно точки заземления и, таким образом, гарантируется надежность работы реактора с высоким напряжением.

Конструкция масляного бака реактора с местными двойными стенками по настоящему изобретению ограничивает помехи и вибрацию, вызванную электромагнитной силой пластин стального сердечника и увеличенное запаздывание намагничивания стального ярма, которые передаются масляному баку и за его пределы, когда в реакторе протекают электрические токи переменной величины. Поперечно связанные металлические планки в конструкции масляного бака с двойными стенками используются для разделения площади всей стенки масляного бака первого слоя; таким образом, амплитуда колебаний стальной поверхности стенки масляного бака уменьшается. Кроме того, конструкция масляного бака реактора с двойными стенками полезна для подавления помех, вызванных стальным сердечником, что удовлетворяет требования защиты окружающей среды и работы энергетической системы.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 - вид сверху на конструкцию реактора с двумя активными частями и со стальным сердечником в одном примере воплощения настоящего изобретения.

Фигура 2 - вид сбоку на конструкцию фигуры 1.

Фигура 3 - вид в плане на конструкцию реактора с двумя активными частями и со стальным сердечником в примере воплощения настоящего изобретения (две активные части установлены параллельно).

Фигура 4 - вид сверху на конструкцию, показанную на фигуре 3.

Фигура 5 - вид сверху на конструкцию реактора с двумя активными частями и со стальным сердечником в примере воплощения настоящего изобретения (две активные части установлены в линию).

Фигура 6 - вид сверху на конструкцию, показанную на фигуре 5.

Фигура 7 - увеличенное представление фигуры 4.

Фигура 8 - вид сверху на реактор со стальным сердечником в примере воплощения настоящего изобретения (здесь реактор имеет четыре комплекта радиаторов).

Фигура 9 - вид двух обмоток с вводными проводами в середине, соединенных последовательно в одном примере воплощения настоящего изобретения.

Фигура 10 - вид двух обмоток с вводными проводами на концах, соединенных параллельно в другом примере воплощения настоящего изобретения.

Фигура 11 - вид в плане на монтажную конструкцию вводного устройства по настоящему изобретению.

Фигура 12 - вид сверху на фигуру 11.

фигура 13 - вид конструкции, в которой выводное устройство смонтировано на дугообразной пластине по настоящему изобретению (выводное устройство показано схематически).

фигура 14 - схема конструкции выводного устройства по настоящему изобретению.

фигура 15 - вид сверху на конструкцию масляного бака реактора по настоящему изобретению.

фигура 16 - вид сверху на конструкцию стенки масляного бака, показанного на фигуре 15.

фигура 17 - вид в направлении А-А на фигуре 16.

ЦИФРОВЫЕ ПОЗИЦИИ НА ЧЕРТЕЖАХ: 1 - ввод высокого напряжения, 2 - ввод высокого напряжения для нейтрального провода, 3 - рама реактора, 4 - маслохранилище, 5 - радиатор, 6 - масляный бак, 7 - стальной сердечник, 8 - обмотка, 9 - пакет стального сердечника, 10 - магнитопровод стального сердечника, 11 - первая обмотка, 12 - вторая обмотка, 13 - выводное устройство, 14 - стенка масляного бака, 15 - планка, 16 - вторая стенка масляного бака, 17 - дугообразная пластина, 18 - опорный рычаг, 19 - U-образная изоляционная пластина, 20 - металлический экранирующий слой с распределением напряжения, 21 - окружающий изоляционный слой, 22 - масляный зазор, 23 - изоляционная опора для масляного искрового промежутка, 24 - выводной провод, 25 -высоковольтный ввода, 26 - изоляционная пластина, 27 - изоляционная оболочка, 28 - опорная планка, 29 - опорная плита, 30 - зажимная планка.

Подробное описание

Настоящее изобретение будет описано ниже более подробно на примерах его осуществления со ссылками на приложенные чертежи.

Приведенные примеры воплощения являются примерами, не ограничивающими объем изобретения.

Этот пример воплощения иллюстрирует реактор со стальным сердечником, в котором используется выводное устройство по настоящему изобретению.

Как показано на фигурах 1, 2 и 8 этого примера воплощения, реактор со стальным сердечником содержит корпус реактора 3, маслохранилище 4 и радиатор 5. Корпус реактора 3 имеет активные части, и в этом примере воплощения, используется конструкция с двумя отдельными активными частями. Эти две активные части соединены вместе через свои обмотки. Обе активные части помещены в масляный бак 6, который соединен с маслохранилищем 4.

Как показано на фигурах 3-7, в этом примере воплощения в конструкции реактора с двумя активными частями каждая активная часть содержит El-образный стальной сердечник 7 и обмотку 8. В середине каждого стального сердечника имеется множество пластин 9 стального сердечника с центральными отверстиями и множеством щелевых воздушных зазоров, которые образуют магнитопровод 10 стального сердечника 10. Магнитопровод 10 стального сердечника стянут множеством стяжных стержней, которые проходят через центральные отверстия. Верхние и нижние стороны и левые, и правые стороны EI-образного стального сердечника 7 разделены на пластины определенной толщины стальным сердечником и стянуты поперечными шпильками. Магнитопровод 10 стального сердечника вставлен в обмотку 8.

Эти две активных части могут быть установлены параллельно (как показано на фигурах 3 и 4) или в линию (как показано на фигурах 5 и 6).

Обмотки 8 этих двух активных частей соединяются последовательно или параллельно.

На фигуре 9 показано последовательное соединение. Первая обмотка 11 соединяется со второй обмоткой 12 последовательно, используя вводные провода в середине обмоток, т.е. первая обмотка 11 использует вводной провод в середине первой обмотки 11 и выводные провода в обоих концах первой обмотки 11, при этом выводные провода первой обмотки 11 соединены параллельно, вторая обмотка 12 использует вводной провод в середине второй обмотки 12, и выводные провода в обоих концах второй обмотки 12 соединены параллельно, при этом параллельное соединение выводных проводов в обоих концах первой обмотки 11 соединено с выводным проводом в середине второй обмотки 12 последовательно.

На фигуре 10 показано параллельное соединение. Первая обмотка 11 и вторая обмотка 12 соединяются параллельно, используя вводные провода в середине обмоток. Обе обмотки в первой активной части, т.е. первая обмотка 11 и обмотка во второй активной части, т.е. вторая обмотка 12, используют вводные провода в середине обмоток, и вводные концы в середине двух обмоток соединены параллельно, верхний конец и нижний конец каждой обмотки соединены параллельно, и затем соединения двух обмоток соединяются параллельно как выводной конец, т.е. первая обмотка 11 использует вводной провод в середине первой обмотки, причем верхний конец и нижний конец первой обмотки 11 являются вводными концами и соединены параллельно, вторая обмотка 12 использует вводной провод в середине второй обмотки; верхний конец и нижний конец второй обмотки 12 являются вводными концами и соединены параллельно, вводные концы в середине первой обмотки 11 и второй обмотки 12 соединены параллельно, и два конца первой обмотки 11 и два конца второй обмотки 12 соединены параллельно как выводной конец.

Вышеописанные два способа соединения подходят для реактора большой мощности, работающие под высоким напряжением, и могут гарантировать надежную работу изоляции и малое тепловое излучение.

Как показано на фигурах 11 и 12, выводное устройство 13 закреплено на внешней стороне диаметра обмотки в активной части реактора через дугообразную пластину 17, изготовленную из изоляционной бумажной пластины в виде опоры всего выводного устройства 13. Как показано на фигуре 13, опорная плита 29, изготовленная из изоляционной бумажной пластины, расположена в середине двух кромок дугообразной пластины 17 в осевом направлении дугообразной пластины 17. Крепежная пластина 30, изготовленная из изоляционной бумажной пластины, закреплена на опорной плите 29. Два верхних и нижних опорных кронштейна 18, изготовленных из изоляционных бумажных пластин, установлены на крепежной пластине 30. Два верхних и нижних опорных кронштейна 18 поддерживают выводное устройство 13.

Как показано на фигуре 14, выводное устройство 13 содержит U-образную изоляционную пластину 19, металлический экранирующий слой с распределением напряжения, покрывающий внешнюю поверхность U-образной изоляционной пластины, и окружающий изоляционный слой 21, покрывающий внешнюю поверхность металлический экранирующий слой 20 с распределением напряжения. Между окружающим изоляционным слоем 21 и металлическим экранирующим слоем 20 с распределением напряжения сформирован масляный зазор 22. В выводном устройстве 13 сформирована U-образная изоляционная пластина 19, которая соединяет две полудуги из бумажной изоляционной пластины, которые закреплены на двух опорах 18, верхней и нижней, соответственно. Две полудуги из бумажной изоляционной пластины установлены напротив друг друга и после соединения могут формировать неразъемный элемент. Из вида спереди или из вида сбоку можно видеть, что верхняя часть двух полудуг, сформированных из бумажной изоляционной пластины, имеет форму буквы U.

Как показано на фигурах 15-17, обе активные части реактора в этом примере воплощения помещены в масляный бак реактора. Масляный бак имеет конструкцию, в которой может использоваться местная двойная стенка масляного бака. Как показано на фигуре 15, часть стенки масляного бака 14, расположенная напротив активной части реактора (т.е. вблизи бокового ярма стального сердечника), может быть выполнена как двойная стенка масляного бака.

В этом примере воплощения масляный бак 6 сделан из стали и имеет прямоугольную или квадратную форму. В масляном баке 6 толщина стенки 14 составляет 6-16 мм, толщина дна составляет 20-60 мм и толщина крышки составляет 10-40 мм.

Как показано на фигурах 16 и 17, на внутренней поверхности стенки масляного бака 14 имеется множество поперечно-продольных металлических планок 15, закрепленных способом пайки. Эти металлические планки 15 создают множество прямоугольных рамок. Множество прямоугольных стальных пластин припаяно к прямоугольным рамкам из металлических планок 15. Прямоугольные стальные пластины создают вторую стенку масляного бака 16. В масляном баке 6 толщина планки 15 составляет 4-50 мм и толщина второй стенки масляного бака 16 составляет 4-20 мм.

Как показано на фигуре 8, в соответствии с настоящим изобретении, на масляном баке 6 реактора установлено четыре комплекта радиаторов 5. Радиаторы 5 расположены симметрично по обеим сторонам масляного бака 6.

Изобретение относится к электротехнике к обмотке возбуждения реактора, в частности к реактору со стальным сердечником, включающим выводное устройство. Технический результат состоит в повышении надежности. Выводное устройство реактора непосредственно соединено с активной частью реактора и включает U-образную изоляционную пластину (19), металлический экранирующий слой с распределением напряжения (20), покрывающий внешнюю поверхность U-образной изоляционной пластины (19), и окружающий изоляционный слой (21), покрывающий внешнюю поверхность металлического экранирующего слоя с распределением напряжения (20), в котором между окружающим изоляционным слоем (21) и металлическим экранирующим слоем с распределением напряжения (20) сформирован масляный зазор (22). Реактор со стальным сердечником включает выводное устройство. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Выводное устройство на обмотке реактора, характеризующееся тем, что выводное устройство (13) непосредственно соединено с активной частью реактора и с наружным диаметром обмотки в активной части реактора и включает U-образную изоляционную пластину (19) и металлический экранирующей слой с распределением напряжения (20), покрывающий внешнюю поверхность U-образной изоляционной пластины, причем выводное устройство включает окружающий изоляционный слой (21), покрывающий внешнюю поверхность металлического экранирующего слоя с распределением напряжения (20), а между окружающим изоляционным слоем (21) и металлическим экранирующим слоем с распределением напряжения (20) сформирован масляный зазор (22).

2. Реактор со стальным сердечником с выводным устройством по п.1, отличающийся тем, что активная часть реактора содержит две отдельные активные части, которые размещены в одном масляном баке реактора (6) и составляют конструкцию с двумя активными частями и обмоткой (8), соединенными вместе.

3. Реактор со стальным сердечником по п.2, отличающийся тем, что эти две активные части установлены параллельно или в линию.

4. Реактор со стальным сердечником по п.3, отличающийся тем, что обмотки (8) в этих двух активных частях могут быть соединены последовательно и могут быть соединены параллельно.

5. Реактор со стальным сердечником по п.4, отличающийся тем, что способ последовательного соединения обмоток в этих двух активных частях заключается в том, что первая обмотка (11) соединяется со второй обмоткой (12) последовательно, используя вводные провода в середине обмоток, т.е. первая обмотка (11) использует вводной провод в середине первой обмотки и выводные провода в обоих концах первой обмотки, при этом выводные провода первой обмотки соединяются параллельно, чтобы создать выводной провод второй обмотки (12), вторая обмотка использует вводной провод в середине второй обмотки и выводные провода в обоих концах второй обмотки, причем выводные провода в обоих концах второй обмотки соединены параллельно, и параллельное соединение выводных проводов в обоих концах первой обмотки соединено с выводным проводом в середине второй обмотки последовательно.

6. Реактор со стальным сердечником по п.4, отличающийся тем, что обмотки в этих двух активных частях соединены параллельно, а также тем, что обе обмотки в первой активной части, т.е. первая обмотка (11), и обмотка во второй активной части, т.е. вторая обмотка (12), используют вводные провода в середине обмоток, и средние вводные концы двух обмоток соединены параллельно, верхний конец и нижний конец каждой обмотки соединяются параллельно, соответственно, и затем параллельные соединения двух обмоток соединяются параллельно как выводной конец, т.е. первая обмотка (11) использует вводной провод в середине обмотки, при этом верхний конец и нижний конец первой обмотки представляют собой выводные концы и соединены параллельно, вторая обмотка (12) использует вводной провод в середине обмотки, при этом верхний конец и нижний конец второй обмотки представляют собой выводные концы и соединены параллельно, вводные концы в середине первой обмотки и второй обмотки соединены параллельно, и два конца первой обмотки и два конца второй обмотки соединены параллельно как выводной конец.

7. Реактор со стальным сердечником по п.3, отличающийся тем, что конструкция масляного бака реактора является конструкцией, в которой используется местная двойная стенка масляного бака, т.е. на внутренней поверхности стенки масляного бака (14) установлено множество планок (15), и вторая стенка масляного бака (16) закреплена на планках (15).

8. Реактор со стальным сердечником по п.7, отличающийся тем, что планки (15) включают поперечные планки и продольные планки, которые формируют множество решеток, вторая стенка масляного бака (16) закрывает пластины, размер которых соответствуют размеру решеток.