Высоковольтный трансформатор тока с газовой изоляцией

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---