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
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-1t.gif)
где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом; Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-2t.gif)
- 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
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-1t.gif)
где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом; Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-2t.gif)
- 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![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-14t.gif)
где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом;
Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-15t.gif)
- 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![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-6t.gif)
где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом;
Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-7t.gif)
- 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:
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-8t.gif)
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
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-9t.gif)
где rном.р. - номинальное сопротивление резистора, Ом;
Рном.р. - номинальная мощность резистора, Вт;
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-10t.gif)
- 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
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-11t.gif)
Умножив и разделив это выражение на одно и то же число - квадрат тока срабатывания предохранителя I2 з., получим
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-12t.gif)
где
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208860/2208860-13t.gif)
- 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
![трансформатор напряжения с литой изоляцией, патент № 2208860](/images/patents/262/2208043/8804.gif)
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