Электроиндукционное устройство Советский патент 1988 года по МПК H01F27/32 

Од

о

О5

to

11

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовым трансформаторам и реакторам, подвергающимся действию грозовых перенапряжений .

Целью изобретения является экономия материалов и упрощение конструкции за счет уменьшения радиальных равмеров межобмоточной изоляции.

На фиг,1 схематично показано предлагаемое электроиндукционное устройство; на фиг.2 - график распределения напряжения по обмотке ВН и по выравнивающей обмотке, на фиг.3-5 - расчетная модель электроиндукционного устройства для определения электрического поля в межобмоточной изоляции; на фиг.6 - кривая возрастания запаса электрической прочности элемента изоляции возле выравнивающей обмоткиJ на фиг.7 и 8 - схема соединения выравнивающей обмотки с обмоткой ВН,

Электроиндукционное устройство содержит обмотку 1 высшего напряжения (ВН), состоящую из катушек 2, выполненных из витков 3.1, 3.2, ..., З.п и межкатушечных каналов 4, выравнивающую однослойную обмотку 5, вьшол- ненную из витков 6.1, 6.2, ..., б.п, канал 7, межобмоточную изоляцию 8 из чередующихся каналов 9 и картонных барьеров (цилиндров) 10, обмотку 11 низшего напряжения.

Средний виток выравнивающей обмотки 5 соединен перемычкой 12 со средним витком обмотки 1.

Ступенчатый график 13 (фиг.2) показывает распределение напряжения по обмотке ВН, а график 14 - прямолинейное распределение напряжения по выравнивающей обмотке, буквой Н (фиг.1 обозначена высота, приходящаяся на одну катушку части обмотки ВН, а буквой h - высота одного витка вьфавни вающей обмотки.

На фиг.3-5 показана расчетная модель для определения электрического поля в межобмоточной изоляции в трех ситуациях, где 15 - область изоляции в сечении, линии 16-19 представляют собой соответственно обмотки низшего и высшего напряжений, нижний торец y нейтрали и линию напротив линейного вывода обмотки ВН.

Расчетная модель на фиг.3 отображает основную составляющую электрического поля, создаваемого в изоля72 2

ции выравнивающей обмоткой с напряжением 14, вдоль радиальных линий 20 образуется равномерное распределение напряжения 21 в изоляции.

Расчетная модель на фиг.4 отображает дополнительную составляющую : электрического поля, создаваемую в изоляции током распределения 22. Эта

составляющая существует только в небольшой верхней части изоляции.

На фиг.5 расчетная модель отображает дополнительную составляющую электрического поля, создаваемую в

изоляции обмоткой ВН при отсутствии выравнивающей обмотки, она создается разностью 23 напряжений 14 и 13, разность 23 знакопеременная, поэтому область 15 изоляции разделяется линиями 24 нулевого потенциала на полоски 25, в которых поле распределяется только вблизи границы 17 (представляющей обмотку ВН) на расстояние Н/2 от обмотки ВН (выравнивающая обмотка

такого поля не создает, что и дает возможность разместить крайний барьер (цилиндр) 10 плотно прилегающим к ней) .

При прилегании крайнего барьера 10

к выравнивающей обмотке 5 происходит скачкообразное (фиг.6) возрастание запаса электрической прочности элемента изоляции возле вьфавнивающей обмотки.

Из эпюры 21 (фиг.З) видно, что вдоль радиальной линии 20 напряженность Е постоянна.

Согласно кривой возрастания на фиг.6 видно, что с уменьшением масляного канала (приблизительно крайнего барьера к выравнивающей обмотке) запас электрической прочности элемента изоляции возле выравнивающей обмотки резко увеличивается, что подтверждено испытаниями.

На фиг.7 представлено соединение обмотки ВН из двух параллельных ветвей, а на фиг.8 соединение обмотки 1 ВН, состоящей из одной ветви. Соединение 12 между электрически средними витками размещено в охлаждающем канале между обмотками 1 и 5, если обмотка ВН имеет две параллельные ветви, то соединение 12 выполняется только

° среднего витка одной из ветвей.

В существующих электроиндукционных устройствах изоляционные каналы в золяции неодинаковы, меньшая их толщина порядка 7-10 мм находится у об

мотки, остальные слои имеют увеличенную толщину, крайний цилиндр отстает от обмотки.

Такое соотношение толщин слоев масла вызвано составляющей поля (фиг.5): возле обмотки напряженность поля увеличена, поэтому уменьшают до 7-10 мм толщину этого канала, ибо допустимая напряженность канала повышается при уменьшении его толщины, но плотное прилегание крайнего барьера (цилиндра) к обмотке недопустимо, последующие слои масла имеют увеличенную толщину, так как на них действует уменьшенная напряженность.

Соединение выравнивающей обмотки с обмоткой высокого напряжения по средним по напряжению виткам позволило в два раза снизить напряжение в охлаждающем канале при коротких замыканиях и соответственно в два раза уменьшить ширину охлаждающего канала и приблизить вплотную к вьф а в кивающей обмотк-е первый цилиндр межобмоточной изоляции, что исключило необходимость выполнять каналы между осталь- ными цилиндрами разной ширины и принять одинаковую ширину для всех кана- лов, минимально допустимую по условиям охлаждения.

В сочетании все эти признаки обеспечивают уменьшенное межобмоточное расстояние, соответственно уменьшаются диаметры обмотки высокого напряжения, выравнивающей обмотки и цилиндров, что снижает расход материалов.

В предлагаемом устройстве благодаря наличию выравнивающей обмотки напряженность распределяется равномерно (эпюра 20), что позволило все слои масла вьтолнить одинаковыми с оптимальной толщиной 3-6 мм, при этой толщине дoпyctимaя напряженность всех

слоев масла увеличена. Эта толщина еще обеспечивает циркуляцию масла в слоях, что создает благоприятные условия .для изоляции, элементарные объемы масла не постоянны,, а только определенный промежуток времени нахо- дятся-«в зоне наибольшего напряжения и напряженности благодаря перемещению.

Крайний барьер (цилиндр) плотно прилегает к выравнивающей обмотке что повьшает в несколько раз допустимую напряженность этого элемента изоляции. Кроме того, прилегающий ци- линдр служит механической опорой и технологической оправкой для выравнивающей обмотки при ее намотке.

Формула изобретения

Электроиндукционное устройство, преимущественно трансформатор, содержащее катушечную обмотку высокого напряжения, однослойную выравниваюЩУЮ обмотку, гальванически соединенную через охлаждающий канал с обмоткой высокого напряжения, обмотку низкого напряжения и межобмоточную изоляцию из концентрично установленных

между выравнивающей обмоткой и обмоткой низкого напряжения цилиндров из диэлектрика, разделенных вертикальными каналами, отличающее- с я тем, что, с целью экономии материалов и упрощения конструкции за счет уменьшения радиальных размеров межобмоточной изоляции, соединение вьфавнивающей обмотки с обмоткой высокого напряжения вьтолнено между

средними по напряжению витками, при этом смежный с выравнивающей обмоткой цилиндр прилегает к ее виткам, а остальные цилиндры межобмоточной изоляции равноудалены друг от друга.

и

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовым трансформаторам и реакторам, подвергающимся действию грозовых перенапряжений. Цель изобретения состоит в уменьшении расхода материала за счет уменьшения радиального размера межобмоточ ной изоляции и упрощении конструкции. Устройство содержит обмотку высшего напряжения (ВН) 1, состоящую из катушек 2, вьтолненных из витков 3.1, 3.2, ..., Зп и межкатушечных каналов 4, вьфавнивающую однослойную обмотку 5, вьтолненную из витков 6.1, 6.2, ..., 6п, охлаждаю ций канал 7, межобмоточную изоляцию 8 из чередующихся каналов 9 и картонных барьеров - цилиндров 10, обмотку 11 низшего напряжения (НН). Для уменьшения напряженности на охлазкдающем канале 7 средний виток выравнивающей обмотки соединен перемычкой 12 со средним витком обмотки ВН 1. Это позволяет прилегающий к выравнивающей обмотке 5 цилиндр 10 приблизить к ней вплотную, а последующие цилиндры удалить один от другого на одинаковое расстояние, равное 3-6 мм, что уменьшает на 10% размер межобмоточной изоляции. 8 ил. i (Л

15

фиг. 2

05

лЗ