ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА С ГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ Советский патент 1995 года по МПК H01F38/28 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным трансформаторам тока высоких и сверхвысоких напряжений с газовой изоляцией, например SF₆ или смесью на основе SF₆.

Известный измерительный высоковольтный трансформатор тока с газовым заполнителем содержит корпус, в котором размещен комплект вторичных обмоток с тороидальным электростатическим экраном, изоляционную колонку в виде заземленной трубы отводов с системой концентрических потенциальных экранов, причем труба помещена в изоляционную покрышку, которая соединена с корпусом и цоколем.

Трансформатор содержит охватывающие обмотку хомуты с пазами, изоляционные втулки и изоляционные шины, потенциальные экраны выполнены с тороидальными элементами на торцах экранов, одна втулка выполнена с возможностью перемещения трубы отводов вверх до сочленения с нижним хомутом и установлена в плите цоколя, охватывающие хомуты установлены на комплекте вторичных обмоток, три изоляционные втулки установлены в пазах охватывающих хомутов и расположены под углом 120^о по периметру тороидального электростатического экрана, труба отводов соединена с нижним охватывающим хомутом, а тороидальные элементы на концах потенциальных экранов соединены между собой изоляционными шинами, входящими в пазы торцов, нижний хомут комплекта вторичных обмоток выполнен с посадочным местом в виде кольцевого паза, а изоляционные втулки, установленные в пазах охватывающих хомутов, соединены с корпусом с помощью винтов; втулка, установленная в плите цоколя и нижняя часть трубы отводов выполнены с упорной резьбой.

Недостатки известного трансформатора:
1. Сложная форма бака (сложно выполнить экранировку сварочного сочленения элемента бака в месте перехода цилиндра в конус).

2. Узлы раскрепления комплекта вторичных обмоток требуют отверстий в баке, что уменьшает надежность герметизации.

3. Технологически сложно выполнить установку первичной обмотки по отношению к вторичной.

4. Невозможно изменять коэффициент трансформации.

5. Ненадежная и сложная конструкция сборки потенциальных концентрических экранов.

Известный высоковольтный трансформатор тока содержит корпус, установленный на изолирующей колонне, на верхнем конце которой закреплена замыкающая плита с уплотнением.

Внутри корпуса расположена вторичная система, вторичные обмотки которой расположены в кольце с оболочкой из литьевой смолы.

Вторичная система закреплена через опорный изолятор на замыкающей плите. На этой плите закреплен первичный проводник, выполненный U-образным. Его база проходит через кольцо, а обе стойки закреплены в замыкающей плите с помощью соединительных участков, проведенных через нее с уплотнением.

Стойки проходят через замыкающую плиту и посредством соединительных контактов соединяются с внешним проводником.

Известная конструкция требует:
сложных элементов вакуумплотного и газоплотного литья;
высокой точности при изготовлении деталей первичной обмотки в случае, если она состоит из двух и более проводников;
эпоксидной заливки комплекта вторичных обмоток с последующей экранизацией оболочки из эпоксида, а также установки закладных деталей для механического раскрепления комплекта вторичных обмоток и крепления трубы первичной обмотки;
увеличенного количества уплотняемых мест, что снижает условия герметичности.

Целью изобретения является повышение надежности, усовершенствование конструкции, а также технологии сборки.

Цель достигается тем, что высоковольтный трансформатор тока с газовой изоляцией содержит корпус, в котором расположены П-образная первичная обмотка, комплект вторичных обмоток с электростатическим экраном, удерживаемых распорными изоляторами, опорная колонка в виде трубы отводов с системой концентрических потенциальных экранов, помещенной в изоляционной покрышке, на которую установлена плита и которая установлена на цоколь.

Внутри электростатического экрана выполнено цилиндрическое кольцо, охватывающее вторичные обмотки и к которому подсоединены распорные изоляторы, опорные концы которых закреплены в бобышках плиты, выполненных с ней как одно целое, причем кольцо соединено с тремя изоляторами, один из которых расположен перпендикулярно поверхности экрана, а два других симметрично первому, под углом друг к другу и поверхности экрана.

При этом горизонтальные участки и стойки первичной обмотки выполнены неразборными и составляют П-образную конструкцию, а стойки установлены на расстоянии от торцов горизонтального участка, которые соединены между собой с помощью установленных на торцах изоляционных стаканов, и стойки, кроме одной, соединены с плитой через проходные изоляторы, выполненные с торцовыми уплотнениями в плите, при этом потенциальные экраны раскреплены над плитой, верхние торцы которых выполнены в виде дискообразных элементов, которые соединены между с помощью изоляционных цилиндров, установленных перпендикулярно плите, а в нижней части колонки перпендикулярно оси потенциальных экранов установлены изоляционные распорки, которые вмонтированы в тороидальные элементы экранов, и в цоколе выполнен механизм натяжения трубы отводов.

Стойки первичной обмотки установлены под углом по отношению к плите и друг к другу.

Изоляционные цилиндры выполнены с металлическими вкладышами.

Отличительная совокупность признаков создает:
упрощение конструкции узла сборки концентрических потенциальных экранов;
усовершенствование конструкции и повышение надежности раскрепления комплекта вторичных обмоток.

На фиг.1 и 2 предлагаемый высоковольтный трансформатор тока, общий вид; на фиг. 3 сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 7 установка и крепление первичного П-образного проводника; на фиг.8, 9 установка вторичной системы относительно трубы отводов; на фиг.10, 11 крепление дискообразных торцов потенциальных концентрических экранов.

Предлагаемый высоковольтный трансформатор тока с газовой изоляцией содержит цилиндрический корпус 1 с эллиптическим колпаком 2, в котором расположены первичная обмотка 3, комплект вторичных обмоток 4 с заземленным электростатическим экраном 5, опорную колонку в виде заземленной трубы отводов 6 с системой концентрических потенциальных экранов 7, помещенную в изоляционную покрышку 8 с ребрами 9, которая соединена с корпусом 1 через плоскую опорную плиту 10, выполненную из проводникового немагнитного материала и соединенную с верхним цилиндрическим фланцем 11 покрышки 8, и составляющая с ним одно целое фланец плита.

Нижней своей частью покрышка 8 установлена на цоколь 12.

Через окно 13 комплекта вторичных обмоток 4 проходит первичная обмотка 3.

Первичная обмотка 3 для возможности изменения коэффициента трансформации выполнена из нескольких параллельных П-образных проводников 14, изолированных друг от друга изоляционными прокладками 15 и закрепленных по торцам с помощью изоляционных цилиндрических стаканов 16, которые, в свою очередь, фиксируются винтом 17.

Например, проводник 14 П-образной формы имеет полуцилиндрический горизонтальный участок 18 и стойки 19, которые выполнены неразборными (сварными) и составляют одно целое, а стойки 19 установлены на расстоянии от торцов горизонтального участка 18, и таким образом свободные торцы горизонтальных участков 18 проводников 14 соединены между собой с помощью установленных на торцах изоляционных стаканов 16.

Концы стоек 19 проводника 14 заканчиваются контактными элементами 20.

Стойки 19 (кроме одной) подсоединяются через проходные изоляторы 21 к выводам 22, на которых установлены контактные лопатки 23 для соединения с линейными вводами Л₁, Л₂, т.е. стойки 10 соединены с плитой 10 через проходные изоляторы 21, проходящие через плиту 10 и выполненные с торцовыми уплотнениями 24 в плите 10, создающими герметичность корпуса 1 с плитой 10.

При этом стойки 19 П-образных проводников 14 установлены под углом по отношению к опорной плите 10 и друг к другу для увеличения жесткости раскрепления, т.е. одна из стоек 19 первичной обмотки 3 (проводника 14) непосредственно прикреплена к опорной плите 10, а остальные проходят через опорную плиту с помощью проходных изоляторов 21 и снаружи опорной плиты 10 закреплены с помощью гайки и контргайки (не показаны).

Внутри электростатического экрана 5 выполнено цилиндрическое кольцо 25, охватывающее вторичные обмотки 4.

Цилиндрическое кольцо 25 выполнено из алюминиевого литья, к нему крепится выводная труба отводов 6 и распорные (опорные) изоляторы 26, оно защищает комплект вторичных обмоток 4 от механических воздействий.

Кольцо 25 выполнено с резьбовыми отверстиями 27, в которых крепится распорные изоляторы 26, в которых, в свою очередь, запрессованы металлические вкладыши 28 (закладки), выполненные на конце с резьбой, т.е. кольцо 25 с вторичными обмотками 4 расположено на трех распорных изоляторах 26, один из которых размещен перпендикулярно поверхности электростатического экрана 5, а два других симметрично первому, под углом друг к другу и к поверхности экрана 5.

Такое размещение распорных изоляторов 26, несущих на себе вторичную систему, позволяет исключить возможность опрокидывания при транспортировке трансформатора, вторичной системы с экраном 5.

На плите 10 установлены металлические бобышки 29, выполненные с ней как одно целое. В бобышках 29 раскреплены распорные изоляторы 26, удерживающие цилиндрическое кольцо 25 с заключенными в нем вторичными обмотками 4.

Бобышки 29 могут выполняться разной высоты, что существенно упрощает сборку вторичной системы с экраном 5 и уменьшает длину распорных изоляторов 26 и прикладываемых к ним усилия.

Т. е. вмонтированные в кольцо 25 опорные концы распорных изоляторов 26 опираются на бобышки 29, приваренные на плоской плите 10.

Соединение опорного конца распорного изолятора 26 с бобышкой 29 осуществляется болтом 30.

Распорные изоляторы 26 закреплены внутри корпуса 1 на металлических бобышках 29, что повышает герметичность за счет уменьшения количества уплотняемых мест.

Опорная плита 10 приварена к цилиндрическому фланцу 11, на котором выполнено посадочное место под уплотнения 31 фланца 11 изоляционной (полимерной) покрышки 8.

Жесткое соединение выполнено между выводной трубой отводов 6 и цилиндрическим кольцом 25, охватывающим вторичные обмотки 4.

Т. е. труба отводов 6 имеет общую ось с изоляционной покрышкой 8 и механически соединена с кольцом 25, охватывающим комплект вторичных обмоток 4.

Система концентрических потенциальных экранов 7 раскреплена как на плите 10, так и в изоляционной покрышке 8.

Торец каждого экрана 7 выполнен с одной стороны в виде дискообразного элемента (диска) 32, а с другой стороны в виде тороидального элемента 33.

Верхние дискообразные торцы 32 экранов 7 размещены над плитой 10, а тороидальные торцы 33 расположены в нижней части изоляционной покрышки 8.

Дискообразные торцы 32 экранов 7 соединены между собой изоляционными (эпоксидными) цилиндрами 34, расположенными перпендикулярно дисковым элементам 32, в которых залиты металлические (алюминиевые) вкладыши 35 для крепления дискообразных торцов 32, например, двух экранов 7.

Экраны 7 в нижней своей части имеют тороидальные элементы 33, в которых вмонтированы перпендикулярно оси экранов 7 изоляционные распорки 36 для центрирования системы концентрических потенциальных экранов 7 в опорной колонке.

Распорки 36 выполнены из изоляционного материала, близкого по своим диэлектрическим характеристикам к материалу изоляционной покрышки 8, что позволяет снизить напряженности электрического поля в толще и на поверхности покрышки 8.

В цоколе выполнен механизм натяжения (например, гайка 37 и контргайка 38), которые опираются на плиту 39 цоколя 12.

Механизм натяжения позволяет дополнительно раскрепить комплект вторичных обмоток 4 по отношению к плите 10 и создать усилия, противодействующие перемещению комплекта вторичных обмоток 4 в вертикальном направлении, т.е. вторичная система дополнительно раскрепляется натяжением выводной трубы отводов 6 с помощью выполненной на нижнем конце трубы 6 резьбы. С помощью гайки 37 и контргайки 38 выполняется резьбовое раскрепление (натяжение) с нижней стороны плиты 39 цоколя 12.

Сборка предлагаемого высоковольтного трансформатора тока с газовой изоляцией осуществляется следующим образом.

На цоколь 12 устанавливается изоляционная покрышка 8, на которую устанавливается плоская опорная плита 10, составляющая одно с верхним цилиндрическим фланцем 11 покрышки 8.

На плите 10 раскрепляется система концентрических потенциальных экранов 7.

На плиту 10 устанавливается комплект вторичных обмоток 4 так, чтобы ось трубы отводов 6 совпадала с осью концентрических экранов 7, а распорные изоляторы 26 комплекта вторичных обмоток 4 установились на бобышки 29 плиты 10, после чего комплект вторичных обмоток 4 подтягивается и закрепляется с помощью механизма натяжения, т.е. труба отводов 6 натягивается за счет довинчивания гайки 37 механизма натяжения.

После этого в окно 13 устанавливается первичная обмотка 3 и закрепляется через стойки 19 на проходных изоляторах 21.

Затем комплект вторичных обмоток 4 закрывается корпусом 1 с установленной на нем защитной мембраной 40, служащей для предотвращения повышения давления в трансформаторе тока выше расчетного рабочего.

Предлагаемая конструкция позволяет:
выполнить трансформатор с любым требуемым коэффициентом трансформации (по требованию заказчика);
повысить надежность трансформатора за счет изменения установки и крепления концентрических потенциальных экранов;
снизить трудоемкость за счет изменения раскрепления комплекта вторичных обмоток;
упростить сборку за счет изменения схемы вывода первичной обмотки, позволяющей применить торцовые уплотнения как более надежные (что исключает утечку газа);
снизить напряженность поля за счет распределения потенциала на большой части длины опорной колонки, т.е. конструктивно выполнить возможность изменения, коэффициента трансформации с максимально упрощенной технологической сборкой при изготовлении и при переключении в эксплуатации.

Надежность и простота раскрепления комплекта вторичных обмоток позволяет повысить в целом надежность трансформатора при транспортировке.

Трудоемкость сборки по сравнению с прототипом уменьшается более чем в два раза, требует меньшего количества специальных приспособлений.

Использование: в области электротехники. Сущность: трансформатор тока содержит П-образную первичную обмотку, имеющую горизонтальную часть и стойки, закрепленные жестко на горизонтальной части на расстоянии от торцов, в которых установлены цилиндрические стаканы. Комплект вторичных обмоток установлен внутри металлического цилиндрического кольца в электростатическом заземленном экране. К цилиндрическому кольцу крепятся распорные изоляторы. Потенциальные экраны в верхней части выполнены дискообразными и соединены между собой изоляционными цилиндрами, а в нижней части горизонтальными, в них закреплены распорки. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА С ГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ, содержащий корпус, в котором расположены П-образная первичная обмотка, имеющая горизонтальный участок и стойки, которые соединены с плитой через проходные изоляторы, комплект вторичных обмоток, расположенных в кольце внутри электростатического экрана, удерживаемый распорными изоляторами, закрепленными под углом, опорная колонка в виде трубы отводов с системой концетрических потенциальных экранов, помещенной в изоляционной покрышке, на которую установлена плита и которая установлена на цоколь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности он имеет бобышки на плите, выполненные с ней за одно целое изоляционные стаканы, изоляционные цилиндры, изоляционные распорки и механизм натяжения, кольцо, охватывающее вторичные обмотки, выполнено цилиндрическим, металлическим, к нему подсоединены распорные изоляторы, опорные концы которых закреплены в бобышках плиты, один из распорных изоляторов расположен перпендикулярно поверхности экрана, стойки первичной обмотки жестко соединены с горизонтальным участком обмотки, установлены на расстоянии от его торцов и соединены между собой с помощью изоляционных стаканов, установленных на торцах горизонтальных участков, верхние торцы потенциальных экранов выполнены дискообразными, соединены между собой изоляционными цилиндрами, установленными над плитой перпендикулярно к ней, в нижней части потенциальные экраны выполнены тороидальными и в них закреплены изоляционные распорки, механизм натяжения закреплен в цоколе. 2. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что стойки установлены под углом по отношению к плите и друг к другу. 3. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что изоляционные цилиндры выполнены с металлическими вкладышами.