Электроиндукционное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01F27/28 

vi

ю

Ск

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовым высоковольтным электроиндукционным устройствам, например силовым высоковольтным трансформаторам и реакторам.

Известно электроиндукционное устройство (трансформатор), содержащее обмотку высокого напряжения (ВН) в виде стопы последовательно соединенных катушек с линейными и нейтральными выводами и одновременными торцами у крайних катушках, узел низшего напряжения (НН), например стержень магнитопровода или обмотку НН, изоляционный промежуток между ними из слоев твердой изоляции с каналами жидкой изоляции..

Недостатком такого устройства является большая его масса и габариты из-за увеличенного размера изоляционного промежутка, так как напряжение действует в основном .на каналы жидкой изоляции, имеющие малую электрическую прочность, а слои твердой изоляции с увеличенной электрической прочностью мало напряжены.

Известно электроиндукционное устройство, в частности трансформатор, содержащее коаксиально расположенные катушечную обмотку ВН с линейным и нейтральным выводами и торцами у крайних катушек, узел НН, например стержень магнитопровода или обмотку НН, изоляционный промежуток между ними из плотно прилегающих слоев твердой изоляции и ем- Костных обкладок, причем торцы слоев твердой изоляции и обкладки ступенеобразно выступают за пределы линейного торца обмотки ВН так, что их выступы увеличиваются по мере удаления слоев от обмотки ВН.

Недостатком известного индукционного устройства я вляется то, что его невозможно использовать для весьма высоких классов напряжения 110-750 кВ и больших мощностей. Его класс напряжения ограничивается нелинейным распределением перенапряжений по катушкам из-за большой емкости изоляционного промежутка из плотно прилегающих слоев твердой изоляции и емкостных обкладок, что приводит к пробою продольной межкатушечной изоляции. Его мощность ограничивается отсутствием циркуляции жидкой изоляции в изоляционном промежутке, что приводит к перегреву катушек при увеличении тока в них.

Целью изобретения является повышение класса напряжения и мощности за счет равномерного распределения перенапряжений по катушкам обмотки, за счетулучшения охлаждения и за счет полного выравнивания электрического поля в изоляционном промежутке..

Поставленная цель достигается в электроиндукционном устройстве, преимущественно трансформаторе, содержащем коаксиально расположенные в жидкой изоляции катушечную обмотку высокого напряжения с линейным и нейтральным выводами

0 vi торцами у крайних катушках, узел НН, изоляционный промежуток между ними из плотно прилегающих слоев твердой изоляции и емкостных обкладок, причем торцы слоев твердой изоляции и обкладки ступе5 необразно выступают за пределы линейного торца обмотки так, что выступы увеличиваются по мере удаления слоев от обмотки, за счет того, что высота слоев твердой изоляции и емкостных обкладок со сто0 роны нейтральных торцов обмотки ступенеобразно уменьшается в направлении обмотки ВН так, что между внутренней поверхностью обмотки ВН и ступенями твердой изоляции и.емкостных обкладок об5 разуется свободная полость для циркуляции жидкой изоляции.

Такое техническое решение позволяет выполнить индукционное устройство на высокий класс напряжения 110-750 кВ и боль0 шие мощности (100 МВ-А и более) за счет равномерного распределителя перенапряжений по катушкам обмотки, за счет улучшения охлаждения и за счет полного выравнивая электрического поля в изоляци5 онном промежутке.

На фиг. 1 и 2 представлено предлагаемое электроиндукционное устройство с линейным и нейтральным торцами на краях обмотки ВН; на фиг. 3 - то же, вариант с

0 двумя нейтральными торцами обмотки ВН на краях отсутствует линейный торец обмотки В Н).

Электроиндукционное устройство, преимущественного трансформатор, содержит об5 мотку 1 ВН, например 110 кВ, коаксиально расположенный узел 2 НН, например стержень магнитопровода или обмотку НН, изоляционный промежуток 3 между ними из плотно прилегающих слоев твердой изоля0 ции 4 и емкостных обкладок, причем торцы 6 слоев твердой изоляции 4 и обкладки 5 ступенеобразно выступают за пределы линейного торца с линейным выводом А обмотки 1 так, что выступы торцов б над

5 торцом 7 увеличиваются по мере удаления слоев 4 от обмотки 1, Противоположные торцы 8, т,е, высота слоев твердой изоляции 4 и емкостных обкладок 5 со стороны нейтрального торца 9 с нейтральным выводом X обмотки 1 ступенеобразно уменьшаются в

направлении этой обмотки так. что между внутренней поверхностью обмотки 1 и ступенями твердой изоляции 4 и обкладок 5 образуется свободная полость 10, которая совместно с каналом 11 и межкатушечными каналами 12 образует путь для циркуляции жидкой изоляции.

В варианте на фиг. 1 имеется изоляция 13 между линейным торцом 7 обмотки 1 и противостоящей заземленной плитой 14. Эта изоляция усилена барьером 15. В варианте на фиг. 2 аналогичная изоляция имеется и у нейтрального торца 9, в ее состав входит фигурный барьер 15, В варианте на фиг. 3 такая изоляция отсутствует, так как этот вариант обмотки В Н состоит из двух параллельных обмоток (фиг. 1), а изоляционный промежуток 3 выполнен одинаково с обеих нейтральных торцов. Здесь ближайшая к обмотке 1 конденсаторная обкладка подключена соединением 16 к линейному выводу А. В полости 10 установлены изоляционные рейки для дистанцирования и удержания слоев изоляции.,

Эффект равномерного распределения: перенапряжений по катушкам обмотки 1 при изоляционном промежутке Зс большой емкостью (большая емкость обусловлена малым размером промежутка 3 и его заполнением твердой изоляцией с большой диэлектрической проницаемостью) достигается следующим образом (фиг. 3). Волна перенапряжения, набегая на линейный вывод А, действует одновременно на обмотку 1 и по соединению 16 на ближайшую емкостную обкладку. Системы обкладок 5 верхних и нижних торцов слоев изоляции образуют параллельные цепочки емкостей и на обкладках возникают напряжения. Размеры обкладок 5 и их взаимные перекрытия выбраны так, что напряжения на обкладках распределяются линейно. При этом емкостный ток ic через емкости С между катушкой и противостоящей обкладкой отсутствует, так как разность потенциала на этой емкости также отсутствует. На катушках обмотки 1 устанавливается линейное распределение перенапряжений, так как емкостный ток с катушек на землю практически не протекает. Ток на землю протекает только из линейного вывода А через соединение 16 и далее через системы обкладок. Уменьшение размера промежутка 3 и заполнение его слоями твердой изоляции приводит к увеличению емкости этого промежутка, но это не приводит к увеличению емкостного тока с катушек обмотки на землю. Заполнение промежутка

3 слоями твердой изоляции 4 приводит к увеличению электрической прочности промежутка и полному выравниванию электрического поля в этом промежутке, но

5 образование полости 10 одновременно обеспечивает эффективную циркуляцию охлаждающей жидкости и охлаждение обмотки, при этом напряжение на полости практически отсутствует (емкости С - это

10 емкости полости).

Таким образом, решено техническое противоречие между электрической прочностью и охлаждением, между уменьшением размера изоляционного промежутка 3 и рас5 пределением перенапряжений в обмотке 1

вн.

Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить в 1,2-2 раза размер промежутка 3, снизить в 1,1-1,3 раза габариты.

0 потери энергии и массу электроиндукционного устройства. Оно позволяет выполнить устройство на классы напряжения 110-750 кВ и на мощности 100 MB-А и более.

Прогнозируемое снижение общих за5 трат на единицу мощности позволяет окупить затраты на новую технологию намотки за 2-3 года.

Формула изобретения Электроиндукционное устройство, пре0 имущественно трансформатор, содержит коаксиально расположенные в жидкой изоляции катушечную обмотку высокого напряжения с линейным и нейтральным выводами и торцами у крайних катушек, узел низшего

5 напряжения, изоляционный промежуток между ними из плотно прилегающих слоев твердой изоляции и емкостных обкладок, причем торцы слоев твердой изоляции и обкладки ступенеобразно выступают за пред0 елы линейного торца обмотки так, что выступы увеличиваются по мере удаления слоев от обмотки, отличающееся тем, что, с целью повышения класса напряжения и мощности за счет равномерного распреде5 ления перенапряжений по катушкам обмотки за счет улучшения охлаждения и за счет полного выравнивания электрического поля в изоляционном промежутке, высота слоев твердой изоляции и емкостных обкладок со

0 стороны нейтральных торцов обмотки ступенеобразно уменьшается в направлении обмотки высокого напряжения так, что междувнутренней поверхностью обмотки высо. кого напряжения и ступенями твердой

5 изоляции и емкостных обкладок образуется свободная полость для циркуляции жидкой изоляции.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовым высоковольтным трансформаторам и реакторам. Цель изобретения - повышение класса напряжения и мощности за счет равномерного распределения перенапряжений по катушкам обмотки, улучшения охлаждения и полного выравнивания электрического поля в изоляционном промежутке. Между обмоткой 1 высокого напряжения и узлом 2 низкого напряжения выполнен изоляционный промежуток 3 из плотно прилегающих слоев 4 твердой изоляции и емкостных обкладок 5. Причем высота слоев твердой изоляции и емкостных обкладок со стороны нейтрального торца 9 обмотки 1 ступенеобразно уменьшается в направлении обмотки высокого напряжения так, что между внутренней поверхностью обмотки высокого напряжения и ступенями твердой изоляции образуется свободная полость для циркуляции жидкой изоляции. 3 ил. ; ё

.2

;

8 10

Фиг.З