Активная часть индукционного устройства Советский патент 1984 года по МПК H01F27/36 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовых трансформаторах, подключаемых непосредственно к ЛЭП высоко го напряжения и подвергающихся действию грозовых перенапряжений. При грозовых перенапряжениях, действующих на обмотку высшего напряжения (ОБН), эти перенапряжения передаются и на обмотку низшего напряжения (ОНИ). В результате на изо ляционные промежутки между ОНИ и ма нитопроводом, а также между обмотка ми воздействует импульсное напряжение большой амплитуды, вызывающее необходимость увеличения указанных промежутков. Для снижения передающихся перенапряжений устанавливают защитный экран между ОНИ и ОВН. Известна конструкция активной ча сти трансформатора, содержащая маг;нитопровод, равные по высоте ОНИ, ОВН и электростатический экран, состоящий из вертикальных проводящих полос, соединенных на одном тор горизонтальной проводящей полосой без образования замкнутого витка. Экран заземлен и препятствует попад нию электрического поля ОВН на ОНИ 1 Недостатком этой конструкции явл ется увеличенное расстояние между ОНН и ОВН, поскольку между обмотками образуется два изоляционных промежутка ОНН-экран и Экран-ОБН (ОНН имеет класс напряжения 35 кВ и более, поэтому промежуток ОНН-экр даже без учета толщины экрана состав ляет 20 и более миллиметров, что, кроме увеличения диаметра ОВН, при-, водит к увеличению рассеяния рабочег магнитного потока и потерям энергии) Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемо му результату является конструкция активной части трансформатора, содер жащая равные по высоте ОНН, ОВН и электростатический экран, установленный между обмотками и состоящий из вертикальных проводящих полос, соединенных на торцах горизонтальными проводящими полосами без образования ими замкнутого витка 2J. Недостатком известного устройства является то, что между ОНН и ОВН образуется два промежутка ОНН-экран и экран-ОВН, что увеличивает межобмоточное расстояние, поток рассеяния и потери энергии. 52J Задача изобретения заключается в том, чтобы найти такое расположение горизонтальных и вертикальных полос экрана, при котором он взаимодействует с магнитным потоком ОНИ при перенапряжениях и за счет указанного взаимодействия снижает амплитуду перенапряжений на ОНН, а также такое взаимное расположени-е составных частей индукционного устройства, при котором взаимодействие экрана с магнитным полем ОНН при перенапряжениях будет наиболее сильньм. Цель изобретения - уменьшение габаритов и материалоемкости активной части за счет снижения перенапряжений на ОНН, обусловленного взаимодействи ем с магнитным потоком при перенапряжениях . Поставленная цель достигается тем, « что в активной части индукционного устройства, содержащей магнитопровод, на стержнях которого концентрично размещены равные по высоте обмотки низшего и высшего напряжений, и экран, установленный у обмотки низшего напряжения и состоящий из горизонтальных верхней и нижней проводящих полос, соединенных между собой вертикальными проводящими полосами, экран установлен со стороны магнитопровода, а концы его горизонтальных проводящих полос вместе с соединяющими их вертикальными полосами взаимно перекрываются. При перенапряжениях верхняя и нижняя половины ОНН обтекаются встречными токами, которые создают встреч ные магнитные потоки, индуктирующие встречные ЭДС в верхнем и нижнем полных разомкнутых витках экрана, соединение одноименных краев этих витков (начал, концов) приводит к образованию электрического контура, в котором названные ЭДС становятся согласно включенными и вызывают ток в контуре экрана, последний создает магнитные потоки, направленные против потоков ОНН, что снижает индуктивность ОНН, период и амплитуду ее собственных колебаний. Снижение амплитуды перенапряжений на ОНН позволяет уменьшить размеры промежутков ОНН-ОВН, ОНН-экран, что обуславливает уменьшение диаметров обмоток и расстояние магнитного потока в рабочем режиме. Гашение магнитного потока ОНН при перенапряжениях также снижает ЭДС, которые индуктируются на разомкнутых прессуюпщх и емкостных кольцах и по поверхностной окружности магни топровода. Экран непосредственно регулирует не электрическое, а магнитное поле ОНИ при перенапряжениях и эффективе при установке его между ОНИ и магнитопроводом, На фиг. 1 схематически представлен пример выполнения активной част для двухобмоточного трансформатораJ на фиг. 2 - первый вариант контура тока в экране; на фиг. 3 - активная часть автотрансформатора с регулированием рабочего напряжения под нагрузкой; на фиг. 4 - второй вариант контура тока в экране; на фиг, пример конструктивного выполнения экрана и взаимное расположение его элементов в рабочем положении. Активная часть индукционного аппа рата содержит магнитопровод 1 (фиг 1 и 3), экран 2, ОНИ 3, ОВН 4, с вводом в середине, прессующее кольцо 5, а также, если это активная часть автотрансформатора (фиг. 3), обмотку среднего напряжения (ОСИ) 6 и регулировочную обмотку 7. Экран 2 состоит из вертикальных проводящих полос 8, верхней 9 и ниж ней 10 проводящих горизонтальных по лос , Указан1ИЯ1е полосы изображены схематически в виде линий. Горизонтальные полосы 9 и 10 соединены с вертикальными полосами 8 (фиг. 2 и 5). Согласно другому варианту (фиг с вертикальными полосами соединены только концы горизонтальных полос 9 и 10. Остальные вертикальные полосы могут быть соединены лишь с одной горизонтальной полосой (верхней или нижней). Для исключения местных повышений напряженности электрического поля вертикальные, полосы 8 изолированы, установлены с взаимным перекрытием по всей их длине и образуют сплошную поверхность без щелей для электри.ческого поля. I В собранной активной части описан ный экран установлен у ОНН со сторон стержня магнитопровода, т.е. между ОНН и магнитопроводом таким образом, что концы горизонтальных полос 9 и 10 вместе с соединяющими их вертикальными полосами (крайние полосы) 8 перекрывают друг друга (фиг. 5), образуя верхний и нижний полные ра24зомкнутые витки, охватывающие стержень магнитопровода. Для исключения замыкания витка между взаимоперекрывающимися поверхностями полос имеется зазор 11, в котором установлена изоляционная прокладка (не показана), например, из картона. Взаимоперекрывающиеся крайние вертикальные полосы, соединякяцие концы горизонтальных полос, могут быть выполнены из высокоомного металла, что дополнительно снижает перенапряжения в ОНИ. В эксплуатации при действии перенапряжения 12 (фиг. 1) на вывод А Середины ОВН индуктируется перенапряжение на ОНН, имеющее эпюру 13. В полуобмотках S и S протекают встречные импульсные токи 14 и 15, Которые вызывают магнитные потоки 16 и 17 (рабочий магнитный поток обозначен цифрой 18). Магнитный поток 16 индуктирует ЭДС по часовой стрелке в верхней горизонтальной полосе экрана (фиг.2), т.е. в верхнем разомкнутом полном витке с началом и концом , а магнитный поток 17 индуктирует ЭДС против часовой стрелки в нижнем витке с началом а и концом , т.е. в нижней горизонтальной полосе экрана по фиг. 2. Соединение одноименных концов верхнего и нижнего витков экрана ( с а приводит к образованию контура с током 19, который создает потоки, направленные встречно потокам 16 и 17 (фиг. 1), что приводит к уменьшению индуктивности полуобмоток 14 и 15 и приземпение средней точки S обмотки низшего напряжения. Результатом такого вваимодействия является уменьшение амплитуды перенапряжения в точке S, что и дает возможность уменьшить размеры изоляционных промежутков ОНН - магнитопровод и ОНИОВН (рабочий поток 18 тока в экране не вызывает). Так как между экраном и магнитопроводом нет разности напряжения, то изоляционный промежуток между ними не нужен. В активной части автотрансформатора (фиг. 3) при действии перенапряжения 12 на вывод Л, на ОНН возникает перенапряжение по эпюре 13 и токи 14 и П в полуобмотках 50 и S , Далее взаимодействие этих токов с экраном 2 протекает указанным образом. 5109 На фиг. 4 изображен возможный вариант предлагаемого экрана, согласно которому с целью снижения трудозатрат вертикальные полосы, кроме крайних, могут быть соединены только с одной горизонтальной полосой. Что касается крайних вертикальных полос, то соединение их с концами обеих горизонтальных полос обязательно, так кчк в противном случае экран будет неработоспособен. Проведенные исследования на модели в виде импульсных обмеров показывают. что использование предлагаемого технического решения позволяет уменьшить габариты и материалоемкость активной части за счет уменьшения изоляционных промежутков между ОНИ - магнитопровод и ОНИ - ОВН путем снижения перенапряжений на обмотке низшего 1напряжения. По предварительным подсчетам изобретение позволит уменьшить изоляцию обмотки низшего напряжения на 20-30% и вес на 2,5%, что составит 0,6 т меди на одну фазу трансформатора мощностью 400 МВА.

АКТИВНАЯ ЧАСТЬ ИНДУКЦИОННОГО УСТРОЙСТВА, содержащая магнитопровод, на стержнях которого концентрично размещены равные по высоте обмотки низшего и высшего напряжений, и экран, установленный у обмотки низшего напряжения и состоящий из горизонтальных верхней и нижней проводящих полос, соединенных между собой вертикальными проводящими полосами, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и материалоемкости за счет снижения перенапряжения па обмотке низшего напряжения при перенапряжениях, экран установлен со стороны магнитопровода, а концы его горизонтальных проводящих полос вместе с соединяющими их вертикальными (Л полосами взаимно перекрываются. 18 f7i

/3

I

ifui.J

.в

г8

Ч

0

Jffw Аа.4

fO

йзн фиг. 5