Активная часть электроиндукционного аппарата Советский патент 1987 года по МПК H01F27/28 

положенную между обмоткой 1 и ярмом торцовую изоляцию 5, содержащую кольцевые барьеры 12 с последовательно уменьшающимся по мере удаления от обмотки внутренним диаметром. Слои изоляции выполнены ступенчато, и их торцы выступают за диагональ,проведенную от внутреннего угла обмотки

1.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроиндукцион- HbDvi устройствам высокого напряжения, например к силовым трансформаторам и реакторам.

Цель изобретения - повышение надежности за счет повышения электрической прочности, снижение трудоемкости.

На фиг. 1 изображена активная часть предлагаемого электроиндукционного аппарата - двухобмоточного трансформатора большой мощности и высокого напряжения; на фиг. 2 - активная часть трансформатора с катушечной обмоткой; на фиг. 3 - то же, со слоевой обмоткой; на фиг, 4 - карта электрических потенциалов в угловой части изоляции при условии, когда металлические обкладки боковой части не продлены в угловую часть;на фиг. 5 то же, металлические обкладки боковой части продолжены с постоянными диаметрами до линии, соединяющей угол обмотки с углом окна магнитопровода.

Активная часть электройндукцион- ного устройства (трансформатора) содержит обмотку 1 низкого напряжения (НН) например 35 кВ (фиг. 1) или 110 кВ (фиг. 2), магнитопровод со стержнем 2 и ярмами 2, боковую 3, угловую 4 и торцовую 5 части изоляции обмотки НН (эти части условно разделены пунктирными линиями 6 и 7) изоляцию 8 катушек обмотки 1,слои 9 изоляции,послойно концентрично охватывающие стержень 2, токопроводящие обкладки 10, концентрично размещенны на краю изоляции между ее слоями в верхней области боковой части изолядо угла , магнитопровода, а торцы обкладок прилегают к ней. Внутренние диаметры кольцевых барьеров торцовой изоляции примыкают к торцам слоев изоляции. При таком расположении изоляции обкладок и кольцевых барьеров достигается равномерное распределение напряжения в изоляции. 5 ил.

ции и продолженные с постоянными диа- метрами в угловую часть так,что их края доходят до линии 11, соединяющей угол обмотки с противоположным

углом окна магнитопровода (торцы слоев изоляции выступают за указанную линию), кольцевые барьеры 12 торцовой изоляции между обмоткой и ярмом с последовательно уменьшающимся

по мере удаления от обмотки внутренним диаметром, примыкающие к торцам слоев изоляции,канал 13 в обмотке 1, служащий для ее охлаждения (фиг, 1) обмотку 14 высшего напряжения (ВН),

например 500 кВ (фиг, 1), отделенную от обмотки НН изоляцией 15. В активной части электроиндукционного аппарата с обмоткой НН 110 кВ (фиг. 2) канал 13 для охлаждения находится

между катушками и экранирующим слоем витков 16.

5

Изготовление активной части трансформатора производят по следующей технологии.

Боковую часть изоляции 3 и при- ,мыкающий к ней : сектор угловой части изоляции 4 наматывают путем вращения оправки и плотной укладки слоев

9электротехнической бумаги, через несколько листов бумаги в верхнюю область изоляции вкладывают обкладки

10в виде разомкнутых витков из фольги или металлизированной бумаги,

5 наматывают обмотку 1 с изоляцией 8 катушек. Изготовленный блок изоляции и обмотки НН насаживают на остов и устанавливают дистанцированные прокладками кольцевые барьеры 12,

0 далее устанавливают изоляцию 15 и насаживают обмотку 14 ВН.

Ширина боковой части 3 изоляции уменьшена в 2-3 раза, что, кроме снижения диаметра обмотки, приводит к полному исключению грозовых перенапряжений на обмотке НН, передаваемых через емкость изоляции 15 с обмотки ВИ на обмотку НН.

Соседние обкладки 10 образуют между собой одинаковые электрические емкости, напряжения между ними одинаковы.

Равномерное распределение потенциала благодаря тому,что обкладки продолжены с постоянными диаметрами в угловую часть до линии 11, устанавливается на линии 14 .

Края слоев 9 твердой изоляции выполнены выше краев обкладок 10 и образуют благоприятное строение вдоль линии 11, что обеспечивает электрическую прочность по наклонно поверхности изоляции. Обкладки 10 выполнены с разрывом для того,чтобы они не образовывали короткозам- кнутого витка.

Опробован и другой способ изготоления боковой части изоляции путем литья из бумажной массы.

На фиг. 4 показана карта значени потенциалов в угловой части изоляции без металлических обкладок в ней. Граничные линии слева и сверху представляют собой поверхности маг нитопровода с нулевым потенциалом, снизу и справа разграничительные линии 6 и 7 с равномерным распределением потенциалов 17 от. О до 1,0. Линия 11, соединяющая угол обмотки с противоположным углом окна магнитопровода, делит угловую часть изоляции на нижний и верхний секторы. Расчетная сетка из горизонтальных 18 и вертикальных 19 линий образует узлы с указанными в них значениями потенциалов.Наибольшие разности потенциалов находятся вдоль линии 11:0,36 (1-0,64); 0,28 (0,64-0,36); 0,2 (0,36-0,16); 0,12 (0,16-0,04); 0,04.

На фиг. 5 показана карта значений потенциалов в угловой части изоляции предлагаемого устройства с металлическими обкладками в ней.Верхний сектор угловой части изоляции образован поверхностью ярма 2 маг- нитопровода (верхняя, линия нулевого потенциала), разграничительной линией 7 и угловой линией 11 с распределением потенциалов 17 от О до 1,0. Горизонтальные 18 и наклонные 20 линии образуют сетку, в узлах ко- с торой указаны значения потенциалов: по всем наклонным линиям между узлами одинаковые напряжения 0,2, на угловой линии 11 получен наименьший градиент потенциала (разность 0 потенциалов, отнесенная к длине линии).

Полученный минимальный градиент потенциала на угловой лин.ии) позволяет исключить изогнутые слои изоля- 5 ции и изогнутые металлические обкладки, снизить размеры боковой изоляции (что приводит к уменьшению диаметра обмоток), исключить технологические операции изгибания метал- 0 лических обкладок, снизить габариты, массу и трудоемкость изготовления устройства.

Проведена экспериментальная проверка на модели,содержащей непре- 5 рьшную обмотку напряжением 35 кВ, слой экранирующих витков, боковую, угловую и торцовую части изоляции, боковая часть изоляции шириной 8 мм вместе с прилегающим сектором угло- 0 вой части намотана на оправке в виде слоев из кабельной бумаги толщиной 80 мкм, через каждые 10 витков бумаги размещены обкладки из алюминиевой фольги толщиной 10 мкм и с высотой 30 мм, на верхний слой изоляции намотаны непрерывно и плотно витки экранирующего слоя.

Обмотка намотана отдельно и насажена на блок изоляции и экранирую- 0 щего слоя. Образуя охлаждающий канал между слоем экранирующих витков и обмоткой, изоляционные детали (кольцевые барьеры) высотой 30 мм в торцовой части и верхнем секторе yi- 5 ловой части установлены после насадки обмотки. Количество их выбирается из расчета,что промежутки меж-, ду ними составляют 5-10 мм,так как при этих размерах обеспечивается Q необходимое охлаждение и электрическая прочность.

Проведенные измерения и испытания показали,что практически равномерное распределение потенциалов в боко- с вой и торцовой частях образуется самостоятельно без обкладок (обусловлено малым значением отношения ширины из оляции к диаметру, в мощных трансформаторах и реакторах это отношение составляет 0,05-0,1).Установленные в верхней области боковой

части изоляции и продолженные постоянными диаметрами в прилегающий сектор угловой части металлические обкладки выполняют функцию выноса равномерного распределения потенциала из боковой в угловую часть изоляции. Размещение краев металлических обкладок на угловой линии является наилучшим,так как только в этом случае горизонтальные изоляционные детали (кольцевые барьеры 12) находятся в эквипотенциальных точках угловой линии 11 и разграничительной линии 7, при этом каждая изоляционная деталь в торцовой части и верхнем секторе угловой части находится в оптимальных условиях - размещена на эквипотенциальной поверхности. На угловой линии действует наименьший градиент потенциала, здесь наибольшая длина поверхности,что обеспечивает достаточную электрическую прочность по поверхности краев слоев изоляции: при длине угловой ли- НИИ в 31 мм поверхность выдержала испытательные импульсы, напряжения

0(/ftZ

5

0

5

промышленной частоты и длительные рабочие напряжения для класса 35 кВ. При этом в ходе изготовления и сборки аппарата не допускается загрязнение торцовой поверхности изоляции по угловой линии.

Формула изобретения

Активная часть электроиндукционного аппарата, в частности трансформатора высокого напряжения, содержащая магнитопровод со стержнями и яр- мами,концентрично послойно охватыда- ющую стержень, изоляцию токопроводя- щие обкладки,концентрично размещенные между слоями изоляции по диагонали, торцовую изоляцию, о т л и ч а-, ю щ а я с я тем,что, с целью повышения надежности за счет повышения электрической прочности,снижения трудоемкости, слои изоляции и обкладки выполнены с постоянными диаметрами по всей их длине и ступенчато так, что торцы обкладок доходят до диагонали, а торцы слоев изоляции выступают за диагональ, между углами обмотки и окнами магнитопро- вода.

7Л

Ш

Ю

в

т

I

L

f

2

I

I

j

ult

f2

1

фие.З

17

фи&Л

фиг. 6

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроиндукционным устройствам высокого напряжения. Целью изобретения является повышение надежности, снижение трудоемкости. Активная часть содержит магнитопровод со стержнями 2 и ярмами 2, послойно концентрично охватывающую стержень изоляцию 3 и 4, концентрично размещенные на краю изоляций между ее слоями 9 в верхней ее части токопроводящие обкладки 10, концентрично прилегающую к верхнему слою изоляции обмотку 1 и расс оо ел ю ел 4:2 СО