высоковольтный трансформатор тока наружной установки

Формула изобретения

Высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий установленный на изоляционном опорном цилиндрическом кожухе, заполненный изолирующей средой металлический корпус, выполненный в виде цилиндра, в котором размещены первичная и вторичная обмотки, причем первичная обмотка выполнена в виде прямолинейного проводника, установленного по оси вторичной обмотки и закрепленного концами на цилиндрической стенке металлического корпуса, причем одним из концов - посредством изолирующей втулки, а вторичная обмотка выполнена на тороидальных магнитопроводах, охваченных тороидальным электростатическим экраном, закрепленным на верхнем конце опорной металлической трубы, в полости которой проходят отводы вторичной обмотки, а нижний конец трубы закреплен на основании перпендикулярно оси вторичной обмотки, отличающийся тем, что он содержит закрепленную внутри изоляционного кожуха соосно с опорной полой стойкой изоляционную цилиндрическую колонку из высокопрочного материала, в стенке которой дополнительно проделано отверстие небольшого диаметра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании измерительных трансформаторов тока высоких и сверхвысоких напряжений с изоляционным заполнением.

Известен высоковольтный трансформатор наружной установки, содержащий металлический корпус, установленный на изоляционной опорной колонке и заполненный изолирующей средой, в котором размещены первичная обмотка в виде прямолинейного проводника, вторичные обмотка на тороидальных магнитопроводах, охваченные тороидальным электростатическим экраном, и система дистанцирования вторичных обмоток с экраном относительно первичной обмотки и корпуса, выполненная в виде трех изоляционных втулок, расположенных в радиальном направлении по внешнему периметру тороидального электростатического экрана под углом 120° и прикрепленных с одной стороны к цилиндрической стенке корпуса, а с другой стороны - к хомутам, встроенным во вторичные обмотки с экраном, закрепленным на тех же хомутах [1].

Однако надежности данного трансформатора оказывается недостаточной, а конструкция его сложна в изготовлении. При такой конструкции трансформатора изоляционные втулки выполняют одновременно функции радиальных растяжек, фиксирующих положение массивного комплекта низковольтных вторичных обмоток (с магнитопроводами и экраном) относительно первичной обмотки и корпуса, имеющих высокий потенциал. Находясь под воздействием полного напряжения (рабочего и испытательного) и больших механических нагрузок, изоляционные втулки и их крепление должны удовлетворять, с одной стороны, требованиям обеспечения необходимой электрической прочности изоляционной системы, с другой, требованиям механической прочности и жесткости крепления, включая обеспечение минимально возможного эксцентриситета комплекта вторичных обмоток с экраном относительно проводника первичной обмотки и вертикальной опорной металлической трубы относительно корпуса. Выполнение этих требований связано с повышенными требованиями к характеристикам материала изоляционных втулок и к качеству их исполнения, к точности весьма трудоемкой сборки их с корпусом и комплектом вторичных обмоток, с усложнением конструкции, т.е. требуется встраивание усиленных хомутов по периметру вторичных обмоток, повышение прочности стенок корпуса за счет толщины используемого материала или введение дополнительных элементов жесткости наряду с узлами крепления втулок. При этом распределенные по периметру экрана изоляционные втулки механически соединяют изолируемые друг от друга элементы, что создает условия для возникновения частичных и поверхностных разрядов при превышении критической величины напряженности поля вдоль поверхности. Для предотвращения этих явлений приходится идти на усложнение конфигурации изоляционных втулок или дополнительно увеличивать изоляционное расстояние между корпусом и комплектом вторичных обмоток с электростатическим экраном, учитывая, что целостность экрана в местах крепления втулок нарушается и снижается эффективность его влияния на равномерность поля по всему периметру. Перечисленные обстоятельства затрудняют достижение требуемой надежности трансформатора тока, приводят к усложнению его конструкции и технологии изготовления и повышению его стоимости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий установленный на изоляционном опорном цилиндрическом кожухе заполненный изолирующей средой металлический корпус, выполненный в виде цилиндра, в котором размещены первичная обмотка в виде прямолинейного проводника и вторичные обмотки на тороидальных магнитопроводах, причем первичная обмотка установлена по оси вторичных обмоток и закреплена выходящими наружу концами на боковых стенках корпуса, а вторичные обмотки охвачены тороидальным экраном, закрепленным на верхнем конце опорной полой стойки, выполненной в виде усеченного конуса, внутри которого проходят отводы вторичных обмоток, а нижний конец конуса закреплен на основании металлического корпуса перпендикулярно оси вторичных обмоток; при этом опорная конусная стойка размещена внутри изоляционной цилиндрической колонки из высокопрочного материала, герметично закрепленной внутри опорного изоляционного цилиндрического кожуха [2].

Установка внутри опорного цилиндрического кожуха изоляционной колонки из высокопрочного материала, герметично закрепленной внутри опорного изоляционного цилиндрического кожуха, приводит к тому, что объем, заключенный между опорным изоляционным цилиндрическим кожухом и опорной изоляционной цилиндрической колонкой из высокопрочного материала, и объем между опорной цилиндрической колонкой из высокопрочного материала и опорной металлической трубой, а также объем внутри металлического корпуса должны заполняться и откачиваться отдельно и давление газа в каждом объеме должно контролироваться отдельно.

Перечисленные обстоятельства приводят к усложнению конструкции и технологии изготовления и повышению стоимости трансформатора тока. Задачей данного изобретения является упрощение его конструкции и технологии его изготовления.

Решение задачи достигается таким образом, что высоковольтный трансформатор тока наружной установки, содержащий установленный на изоляционном опорном цилиндрическом кожухе заполненный изолирующей средой металлический корпус, выполненный в виде цилиндра, в котором размещены первичная обмотка в виде прямолинейного проводника и вторичные обмотки на тороидальных магнитопроводах, причем первичная обмотка установлена по оси вторичных обмоток и закреплена выходящими наружу концами на цилиндрической стенке металлического корпуса, а вторичные обмотки охвачены тороидальным экраном, закрепленным на верхнем конце опорной металлической трубы, в полости которой проходят отводы вторичных обмоток, а нижний конец трубы закреплен на основании металлического корпуса перпендикулярно оси вторичных обмоток, также содержит изоляционную цилиндрическую колонку из высокопрочного материала, в стенке которой дополнительно выполнено отверстие, диаметр которого позволяет одновременно заполнять оба объема и поддерживать в них одинаковое давление при нормальной эксплуатации.

При резком повышении давления в объеме между опорной цилиндрической колонкой из высокопрочного материала и опорной металлической трубой, а также внутри металлического корпуса давление из-за малого диаметра сквозного отверстия не сможет быстро передаться в объем между опорным изоляционным кожухом и опорной изоляционной цилиндрической колонкой из высокопрочного материала.

Изоляционная цилиндрическая колонка из высокопрочного материала, закрепленная внутри изоляционного опорного цилиндрического кожуха, расположена соосно с опорной металлической трубой, установленной внутри опорной полой стойки, концы нижнего основания которой прикреплены к основанию изоляционной цилиндрической колонки, а верхнее основание выполнено с отверстием, в котором закреплена проходящая через него опорная металлическая труба.

На чертеже представлен в разрезе высоковольтный трансформатор тока, выполненный согласно данному изобретению.

Высоковольтный трансформатор тока наружной установки содержит металлический корпус 1, выполненный в виде цилиндра, в котором размещены первичная обмотка 2 в виде прямолинейного проводника и вторичные обмотки 3 на тороидальных магнитопроводах, причем обмотка 2 установлена по оси обмоток 3, охваченных тороидальным электростатическим экраном 4. Обмотка 2 закреплена одним выходящим наружу концом в цилиндрической стенке 5 корпуса 1 и имеет с корпусом 1 одинаковый потенциал, а другим - в противоположной части корпуса 1 посредством изолирующей втулки 6. Трансформатор содержит также опорную полую конусную стойку 7, концы нижнего основания которой прикреплены к основанию 8 трансформатора, а через отверстие в верхнем основании конусной стойки проходит опорная металлическая труба 9. Трансформатор содержит изоляционную цилиндрическую колонку 10 из высокопрочного материала с отверстием 11 в стенке колонки, закрепленную внутри изоляционного опорного цилиндрического кожуха 12, на котором установлен металлический корпус 1.

Причем цилиндрический кожух 12 и изоляционная цилиндрическая колонка 10 расположены соосно с опорной металлической трубой 9 и опорной полой стойкой 7. Металлическое основание 8 закреплено на подставке 13 трансформатора. Отводы 14 вторичных обмоток 3 проходят внутри вертикальной опорной металлической трубы 9.

Объем, в котором расположена первичная обмотка 2, вторичные обмотки 3, вертикальная опорная металлическая труба и система механического крепления и дистанцирования в виде опорной полой стойки 7, отделен от внутренней поверхности опорного кожуха 12 изоляционной цилиндрической колонкой 10 из высокопрочного материала с отверстием небольшого диаметра 11 в стенке.

Введение высокопрочной изоляционной колонки 10 с отверстием небольшого диаметра 11 в стенке, разделяющей объем трансформатора на 2 части, с одной стороны, исключает воздействие высокого давления изолирующего газа или высокого давления газа, образовавшегося в случае разложения масла при возникновении дугового замыкания внутри трансформатора тока, на стенки изоляционного опорного кожуха 12, выполненного из изоляционного материала с невысокой механической прочностью, например фарфора, а с другой стороны, позволяет одновременно заполнять и откачивать оба объема и поддерживать в них одинаковое давление при нормальной эксплуатации.

Таким образом, предлагаемый высоковольтный трансформатор тока по сравнению с прототипом обладает такой же механической прочностью, но более простой конструкцией и меньшей трудоемкостью в изготовлении.

Источники информации

1. Авторское свидетельство SU 1805784, кл. H01F 38/28, 1995.

2. Патент RU 2118008, кл. H01F 38/30, 1997.