Силовой трансформатор высокого напряжения Советский патент 1993 года по МПК H01F27/28 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к силовым трансформаторам высокого напряжения с регулированием напряжения под нагрузкой.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и повышение стойкости при импульсах напряжения и тока путем увеличения электрической и механической прочности изоляции в средней части регулировочной обмотки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан пример выполнения трансформатора по изобретению: на фиг. 2 - вид фиг. 1 сверху; на фиг. 3 - регулировочная обмотка по изобретению; на фиг. 4 - картина энергетического поля в изоляции между серединой обмотки ВН и соединением РО.

Трансформатор силовой высокого напряжения (фиг. 1,2.3) содержит высоковоль- тную обмотку ВН Т, регулировочную обмотку РО 2 из спиралей а, б, в, г витков 3 в одинаковых верхней и нижней половинах (алфавитная последовательность а, б, в, г соответствует последовательности соединения спиралей), к которым примыкают экранирующие кольца 4 и опорное кольцо 5 в средней части РО, выходящий из середины обмотки ВН и проходящий через отверстие 6 в опорном кольце 5 вывод А 7 высокого напряжения (ВН), соединения 8 между верхней и нижней половинами РО. бак 9. Между обмотками ВН и РО установлены изоляционные цилиндры 10 и изоляционная шайба 11. Экранирующие кольца 4 перемычкой 12 подключены к крайнему по всей окружности витку Зв спирали в, концевые участки вит00

со о ел ел

ков Зг, 36, За соседних спиралей г, б, а смещены по окружности и закрыты крайним витком Зв от экранирующих колец 4, Опорное кольцо 5 примыкает по всей ширине к экранирующим кольцам 4 и выполнено сплошным и электрически однородным по. всей высоте и окружности, за исключением отверстия 6 для вывода А ВН 7, окруженного соосными выводу изоляционными цилиндрами 13.

Между опорным кольцом 5 и соединениями 8 установлен дугообразный элемент изоляции 14, исключающий пробой на соединение 8,

При действии на вывод А 7 грозового импульса напряжения на крайнем витке Зв образуется электрическое поле, имеющее радиальную 15 и осевую 16 составляющие напряженности. Благодаря размещению концевых витков Зв, Зг, 36, За по изобретению исключено большое напряжение между экранирующим кольцом 4 и соседним витком (соседним является только виток Зв, к которому подключено кольцо) и осевая напряженность 16 в несколько раз ниже, чем в известной конструкции - это обеспечивает сниженную суммарную напряженность на крайнем витке и кольце и позволяет уменьшить расстояние между обмотками ВН и РО и исключить электрические разряды между обмотками.

В плоскости симметрии (фиг. 1 и 4) между верхней и нижней частями трансформатора образуется электрическое поле, проникающее через среднюю часть РО к соединениям 8.

Выполнение опорного кольца 5 по изобретению придает ему дополнительную функцию барьера на пути разряда в плоскости симметрии. Испытания показали, что большая длина силовой линии 17 сама по себе не исключает разряда по этой линии, т.к. разряд носит характер лавинообразного процесса. Этот процесс начинается с соединительного проводника 8, на поверхности которого образуется микрообъем поля с увеличенной напряженностью EL под действием которой из проводника в жидкую изоляцию выходят электроны общим зарядом Qt и прилипают к молекулам жидкости. Далее по мере быстрого роста грозового импульса указанные молекулы жидкости быстро смещаются по силовым линиям мик- рополя EI и образуют микрообъем с уменьшенной плотностью вещества (газовый пузырек диаметром доли миллиметра).

При дальнейшем росте грозового импульса диаметр пузырька напряженность Е2, заряд 0.2 и сила F2 - E2Q2 увеличиваются и вытягивается отросток - острие с напряженностью Ез и зарядом Оз. С отростка формируется стример с напряженностью Ё4 и зарядом 04, который пробивает промежуток между проводником 8 и ближайшим барьером. Процесс разряда представляет движение заряда О как бы на подвижном острие. На барьере образуются заряды, нейтрализующие принесенный процессом заряд О, т.е. разряд не распространяется вглубь в

межобмоточное пространство.

Этот эффект барьера позволяет приблизить стенку бака к РО 2 и получить дополнительный эффект снижения электростатического потенциала на РО в

5 момент переключения с точки Хр в точку Ар, когда РО отключают от Хв - это исключает пробой в переключателе (Хр - конец РО, Ар - начало РО, Хв - конец обмотки ВН, а X - вывод на нейтраль на переключающем уст0 ройстве).

Подключение экранирующих колец 4 к крайнему по всей окружности витку Зв дало возможность примкнуть это кольцо к краю РО 2 и обеспечить хорошую опорную повер5 хность. Далее опорное кольцо 5 примыкает к кольцам 4 по всей ширине - это вместе образует надежную опору по всей высоте РО и создает повышенную механическую стойкость РО при импульсах тока (при ко0 ротких замыканиях в сети, пусках мощных двигателей, включениях).

Заявляемое техническое решение испытано на полноразмерной модели МТ - 330. Испытания показали, что решение по5 зволяет уменьшить в 1,3 раза расстояние между обмотками ВН и РО и размеры продольной изоляции, что обуславливает снижение затрат на изготовление трансформатора.

0 Формула изобретения

Силовой трансформатор высокого напряжения, содержащий бак, в котором установлены обмотка высокого напряжения и регулировочная обмотка, состоящая из вер5 хней и нижней половин с одинаковым количеством витков, экранирующие кольца, примыкающие к средней части половин регулировочной обмотки, изоляционное опорное кольцо, вывод высокого напряжения,

0 ЁЫХОДЯЩИЙ из середины обмотки высокого напряжения и проходящего через отверстие в опорном кольце, соединения между верхней и нижней половинами регулировочной обмотки, отличающийся тем, что, с

5 целью уменьшения габаритов и повышения стойкости при импульсах напряжения и тока, путем увеличения электрической и механической прочности изоляции в средней части регулировочной обмотки, экрани ую- щее кольцо подключено к крайнему по всей

окружности витку одной спирали, концевые участки витков соседних спиралей смещены по окружности и закрыты крайним витком от экранирующего кольца, а опорное изоляционное кольцо примыкает по всей ширине к экранирующим кольцами и выполнено электрически однородным по всей окружности.

Использование: в трансформаторах силовых высокого напряжения. Сущность изобретения: устройство содержит обмотки ВН, РО из спиралей витков в одинаковой верхней и нижней половинах, к которым примыкают экранирующие кольца (ЭК) и опорное кольцо (ОК) в середине РО, имеющее отверстие для прохода отходящего от обмотки ВН вывода ВН, соединения между верхней и нижней половинами РО, бак. Между обмоткой ВН и РО установлены изоляционные цилиндры и изоляционная шайба. ЭК перемычкой подключены к крайнему по всей окружности витку спирали концевые участки витков соседних спиралей смещены по окружности и закрыты крайним витком от ЭК, ОК примыкает по всей ширине к ЭК, выполнено сплошным и электрически однородным, за исключением отверстия, в котором вывод ВН окружен соосными изоляционными цилиндрами. Такая конструкция позволяет повысить стойкость обмоток при импульсах напряжения в 1,3 раза и уменьшить в 1,3 раза расстояние между обмотками ВН и РО, т.е. габариты изделия. 4 ил.

1

L

fOfOff 2 III J

фиг.1

Фиг. 2

Редактор Н. Егорова

Фигт

Составитель О, Рязанова Техред М. Моргентал

1830551

3

п

Корректор Н. Ревская