трансформатор напряжения с литой изоляцией
Классы МПК: | H01F38/24 трансформаторы напряжения H01F27/40 конструктивное сопряжение со встроенными электрическими элементами, например с плавким предохранителем |
Автор(ы): | Миронов Геннадий Александрович (AZ), Эткинд Л.Л. (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Свердловский завод трансформаторов тока" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-11-24 публикация патента:
20.07.2003 |
Использование: в трансформаторостроении. Технический результат заключается в повышении надежности защиты. Трансформатор содержит магнитопровод, высоковольтную обмотку, по крайней мере, одну низковольтную обмотку и один высоковольтный вывод, которые размещены в литом изоляционном корпусе. В его верхней части выполнено гнездо, в котором установлен высоковольтный предохранитель, соединенный с высоковольтным выводом. Он содержит два цоколя, корпус из электроизоляционного газогенерирующего материала, в котором размещены растягивающая пружина и металлопленочный резистор малой мощности, выполняющий роль плавкой вставки. В одном из цоколей предохранителя и высоковольтном выводе выполнено оппозитно друг другу, по крайней мере, по одному отверстию, а на внутренней поверхности высоковольтного вывода выполнен оппозитно отверстию в цоколе кольцевой паз, соединенный с отверстием в выводе. Номинальное значение сопротивления резистора выбрано из соотношения

где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом; Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;

- коэффициент перегрузки резистора по мощности, обеспечивающий срабатывание предохранителя за время tз.; Iз. - ток срабатывания предохранителя за время t3. (определяется в соответствии с токовременной характеристикой предохранителя), А; Ilmax.тр. - предельно допустимый ток высоковольтной обмотки трансформатора напряжения, А; Iном.р.- номинальный ток резистора, А. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом; Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;

- коэффициент перегрузки резистора по мощности, обеспечивающий срабатывание предохранителя за время tз.; Iз. - ток срабатывания предохранителя за время t3. (определяется в соответствии с токовременной характеристикой предохранителя), А; Ilmax.тр. - предельно допустимый ток высоковольтной обмотки трансформатора напряжения, А; Iном.р.- номинальный ток резистора, А. 3 ил.
Формула изобретения
Трансформатор напряжения с литой изоляцией, содержащий магнитопровод, высоковольтную обмотку, по крайней мере, одну низковольтную обмотку и один высоковольтный вывод, размещенные в литом изоляционном корпусе, в верхней части которого выполнено гнездо, в котором установлен высоковольтный предохранитель, соединенный с высоковольтным выводом и содержащий два цоколя, корпус из электроизоляционного газогенерирующего материала, в котором размещены растягивающая пружина и металлопленочный резистор малой мощности, выполняющий роль плавкой вставки, при этом в одном из цоколей предохранителя и высоковольтном выводе выполнено оппозитно друг другу, по крайней мере, по одному отверстию, отличающийся тем, что на внутренней поверхности высоковольтного вывода выполнен кольцевой паз, соединенный с отверстием в выводе и размещенный оппозитно отверстию в цоколе, при этом номинальное значение сопротивления резистора выбрано из соотношения
где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом;
Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;

- коэффициент перегрузки резистора по мощности, обеспечивающий срабатывание предохранителя за время tз.;
Iз. - ток срабатывания предохранителя за время tз. (определяется в соответствии с токовременной характеристикой предохранителя), А;
Ilmax.тр. - предельно допустимый ток высоковольтной обмотки трансформатора напряжения, А;
Iном.р.- номинальный ток резистора, А.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению, и касается конструкций высоковольтных трансформаторов напряжения с литой изоляцией. Известен предохранитель, в котором для выхода несгенерированных газов, выделенных при срабатывании предохранителя, в одном из цоколей предохранителя и в выводе выполнено оппозитно друг другу по одному отверстию [1]. К недостаткам такой конструкции предохранителя следует отнести то, что идеальное совпадение отверстий в цоколе и выводе в реальных условиях является маловероятным. В случае несовпадения отверстий в цоколе и выводе полное и быстрое истечение остатков несгенерированных газов затруднено, что снижает надежность защиты. Известен трансформатор напряжения с литой изоляцией, содержащий магнитопровод, высоковольтную и низковольтную обмотки и высоковольтный вывод, размещенные в изоляционном корпусе, в верхней части которого выполнено гнездо, в котором установлен высоковольтный предохранитель, соединенный с высоковольтным выводом и имеющий два цоколя, корпус из электроизоляционного газогенерирующего материала, в котором размещены растягивающая пружина и металлопленочный резистор, выполняющий роль плавкой вставки [2]. Трансформатор напряжения описанной конструкции обладает определенным эксплуатационным удобством, так как высоковольтный предохранитель встроен в трансформатор, однако недостатком такого трансформатора является то, что несгенерированные остатки газов, выделенных при искровом разряде, возникающем при срабатывании предохранителя, не имеют выхода из полости корпуса, что в свою очередь несколько снижает надежность защиты трансформатора. Кроме того, для обеспечения надежной защиты трансформаторов напряжения необходим правильный выбор параметров предохранителя и прежде всего металлопленочного резистора, служащего плавкой вставкой. Изобретением решается задача создания трансформатора напряжения с литой изоляцией, характеризующегося высокой надежностью защиты. Для решения поставленной задачи в трансформаторе напряжения с литой изоляцией, содержащем магнитопровод, высоковольтную обмотку, по крайней мере, одну низковольтную обмотку и один высоковольтный вывод, размещенные в литом изоляционном корпусе, в верхней части которого выполнено гнездо, в котором установлен высоковольтный предохранитель, соединенный с высоковольтным выводом и содержащий два цоколя, корпус из электроизоляционного газогенерирующего материала, в котором размещены растягивающая пружина и металлопленочный резистор малой мощности, выполняющий роль плавкой вставки, при этом в одном из цоколей предохранителя и высоковольтном выводе выполнено оппозитно друг другу, по крайней мере, по одному отверстию, предложено, согласно настоящему изобретению, на внутренней поверхности высоковольтного вывода выполнить кольцевой паз, соединенный с отверстием в выводе и размещенный оппозитно отверстию в цоколе, при этом номинальное значение сопротивления резистора выбрано из соотношения
где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом;
Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;

- коэффициент перегрузки резистора по мощности, обеспечивающий срабатывание предохранителя за время tз.;
Iз. - ток срабатывания предохранителя за время tз. (определяется в соответствии с токовременной характеристикой предохранителя), А;
I1max. тр. - предельно допустимый ток высоковольтной обмотки трансформатора напряжения, А;
Iном.р. - номинальный ток резистора, А. Изобретение поясняется на примере выполнения чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - заявляемый трансформатор напряжения с литой изоляцией, содержащий встроенный высоковольтный предохранитель, до его срабатывания; на фиг. 2 - тот же трансформатор, после срабатывания высоковольтного предохранителя; на фиг. 3 - внутренняя поверхность высоковольтного вывода, вид А фиг.1. Трансформатор напряжения содержит магнитопровод 1, высоковольтную обмотку 2 и, по крайней мере, одну низковольтную обмотку 3 и высоковольтный вывод 4, размещенные в литом изоляционном корпусе 5. В верхней части корпуса 5 выполнено гнездо 6, в котором размещен предохранитель 7, соединенный с высоковольтным выводом 4. Предохранитель 7 содержит два цоколя 8 и 9, корпус 10 из электроизоляционного газогенерирующего материала, в котором размещены растягивающая пружина 11 и металлопленочный резистор 12. Для выхода несгенерированных остатков газов в высоковольтном выводе 4 выполнено отверстие 13. Для аналогичной цели в цоколе 9 высоковольтного предохранителя 7 выполнено отверстие 14 таким образом, что отверстие 14 расположено оппозитно отверстию 13. На внутренней поверхности высоковольтного вывода 4 выполнен кольцевой паз 15, соединенный с отверстием 13, который размещен оппозитно отверстию 14 в цоколе 9 предохранителя 7. Номинальное значение сопротивления металлопленочного резистора выбрано, исходя из предельно допустимого тока высоковольтной обмотки трансформатора напряжения. Номинальные и предельно допустимые токи высоковольтной обмотки трансформатора напряжения имеют малые значения - не более 1А. При этом в начальный момент развития повреждения значение тока высоковольтной обмотки не превысит 2 А. Разрываемый в предохранителе ток при таком его значении будет иметь характер искрового разряда и не перейдет в дуговой разряд. Отключение трансформатора напряжения с помощью предохранителя в начальный момент развития повреждения исключает вероятность возникновения сквозного тока короткого замыкания непосредственно в трансформаторе напряжения. Выполнение предохранителей встроенными в гнездо литого изоляционного корпуса трансформатора напряжения полностью исключает междуфазное короткое замыкание. Перегрузочные характеристики металлопленочных резисторов малой мощности (от 0,062 до 0,25 Вт) с различными номинальными значениями их сопротивлений показывают, что зависимость значения времени сгорания резистора от значения его перегрузки по отношению к его номинальной мощности отличается стабильностью и является инвариантной для различных номинальных значений сопротивлений, то есть имеет одинаковый характер зависимости:

где tз. - время срабатывания резистора, с;
Pp. - мощность, при которой сгорает резистор, Вт;
Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт. Перегрузочные (токовременные) характеристики металлопленочных резисторов по своему виду совпадают с токовременными характеристиками металлических плавких вставок предохранителей, что позволяет использовать металлопленочные резисторы в качестве плавких вставок. Значение сопротивления металлопленочного резистора, используемого в качестве плавкой вставки в трансформаторе напряжения заявляемой конструкции, необходимо выбирать из соотношения

где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом;
Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;

- коэффициент перегрузки резистора по мощности, обеспечивающий срабатывание предохранителя за время tз.;
Iз. - ток срабатывания предохранителя за время tз. (определяется в соответствии с токовременной характеристикой предохранителя), А;
I1max. тр. - предельно допустимый ток высоковольтной обмотки трансформатора напряжения, А;
Iном.р. - номинальный ток резистора, А. Левая часть неравенства получена следующим образом. Номинальное сопротивление резистора равно

Умножив и разделив это выражение на одно и то же число - квадрат тока срабатывания предохранителя I2 з., получим

где

- коэффициент перегрузки резистора по квадрату тока (по мощности), поскольку мощность пропорциональна квадрату тока. Ток срабатывания предохранителя Iз. взаимосвязан с временем срабатывания tз. Их значения выбираются по токовременной характеристике. Выбранное значение тока срабатывания предохранителя Iз. должно всегда превышать значение предельно допустимого тока I1max.тp. высоковольтной обмотки трансформатора напряжения. Физический смысл знака

1. Авт. свид. СССР 1356036, Н 01 Н 85/02, 1987 г. 2. Свидетельство РФ на полезную модель 10282, H 01 F 38/24, 1999 г.
Класс H01F38/24 трансформаторы напряжения
Класс H01F27/40 конструктивное сопряжение со встроенными электрическими элементами, например с плавким предохранителем