Активная часть электроиндукционного аппарата

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 9) (11 5254 01 ВСЕ1:.1 с1 сс ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВЯЗ,И ОН к элеклектросокого ледовател ский и те являет ормат ижение и 1 Н.А.Цу ка высо- ГосэнерГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54) АКТИВНАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРНОГО АППАРАТА(57) Изобретение относитсятротехнике, в частности киндукционным устройствам внапряжения. Целью изобретеся повышение надежности, с трудоемкости. Активная часть содержит магнитопровод со стержнями 2 иярмами 2 , послойно концентрично охватывающую стержень изоляцию 3 и 4,концентрично размещенные на краюизоляции между ее слоями 9 в верхнейее части токопроводящие обкладки10, концентрично прилегающую к верхнему слою изоляции обмотку 1 и рас1352543 положенную между обмоткой 1 и ярмомторцовую изоляцию 5, содержащую кольцевые барьеры 12 с последовательноуменьшающимся по мере удаления отобмотки внутренним диаметром. Слоиизоляции выполнены ступенчато, иих торцы выступают за диагональ,прочеденную от внутреннего угла обмотки 1Изобретение относится .к электротехнике,а именно к электроиндукционным устройствам высокого напряжения, например к силовым трансформаторам и реакторам.Цель изобретения - повышение надежности за счет повышения электрической прочности, снижение трудоемкости.На фиг. 1 изображена активная часть предлагаемого электроиндукционного аппарата - двухобмоточного трансформатора большой мощности и высокого напряжения; на фиг. 2 - активная часть трансформатора с катушечной обмоткой; на фиг. 3 - то же, со слоевой обмоткой; на фиг. 4 - карта электрических потенциалов в угловой части изоляции при условии, когда металлические обкладки боковой части не продлены в угловую часть;на фиг. 5 - то же, металлические обкладки боковой части продолжены с постоянными диаметрами до линии, соединяю щей угол обмотки с углом окна магнитопровода.Активная часть электроиндукционного устройства (трансформатора) содержит обмотку 1 низкого напряжения (НН) например 35 кВ (фиг. 1) или 110 кВ (фиг. 2), магнитопровод со стержнем 2 и ярмами 2, боковую 3, угловую 4 и торцовую 5 части изоляции обмотки НН (эти части условно разделены пунктирными линиями б и 7), изоляцию 8 катушек обмотки 1,слои 9 изоляции,послойно концентрично охватывающие стержень 2, токопроводящие обкладки 10, концентрично размещенные на краю изоляции между ее слоями в верхней области боковой части изолядо угла магнитопровода, а торцы обкладок прилегают к ней. Внутренниедиаметры кольцевых барьеров торцовойизоляции примыкают к торцам слоевизоляции, При таком расположенииизоляции обкладок и кольцевых барьеров достигается равномерное распределение напряжения в изоляции. 5 ил,2ции и продолженные с постоянными диа.метрами в угловую часть так,что ихкрая доходят до линии 11, соединяющей угол обмотки с противоположнымуглом окна магнитопровода (торцыслоев изоляции выступают за указанную линию), кольцевые барьеры 12 торцовой изоляции между обмоткой и ярмом с последовательно уменьшающимся 10 по мере удаления от обмотки внутренним диаметром, примыкающие к торцамслоев изоляции, канал 13 в обмотке 1,служащий для ее охлаждения (фиг. 1)обмотку 14 высшего напряжения (ВН)например 500 кВ (фиг. 1), отделеннуюот обмотки НН изоляцией 15. В активной части электроиндукционного аппарата с обмоткой НН 110 кВ (фиг. 2)канал 13 для охлаждения находится 20 между катушками и экранирующим слоемвитков 1 б. Изготовление активной части тран.25сформатора производят по следующейтехнологии.Боковую часть изоляции 3 и при,мыкающий к ней сектор угловой частиизоляции 4 наматывают путем вращения оправки и плотной укладки слоев9 электротехнической бумаги, черезнесколько листов бумаги в верхнююобласть изоляции вкладывают обкладки10 в виде разомкнутых витков изфольги или металлизированной бумаги,35 наматывают обмотку 1 с изоляцией 8катушек. Изготовленный блок изоляции и обмотки НН насаживают на остови устанавливают дистанцированныепрокладками кольцевые барьеры 12,40 далее устанавливают изоляцию 15 инасаживают обмотку 14 ВН, 1352543Ширина боковой части 3 изоляцииуменьшена в 2-3 раза, что, кроме снижения диаметра обмотки, приводит кполному исключению грозовых перенапряжений на обмотке НН, передаваемых через емкость изоляции 15 с обмотки ВН на обмотку НН.Соседние обкладки 10 образуют между собой одинаковые электрическиеемкости, напряжения между ними одинаковы.Равномерное распределение потенциала благодаря тому,что обкладкипродолжены с постоянными диаметрамив угловую часть до линии 11, устанавливается на линии 11.Края слоев 9 твердой изоляции выполнены выше краев обкладок 10 иобразуют благоприятное строениевдоль линии 11, что обеспечиваетэлектрическую прочность по наклоннойпсверхности изоляции, Обкладки 10выполнены с разрывом для того,чтобы они не образовывали короткозамкнутого витка.Опробован и другой способ изготовления боковой части изоляции путемлитья из бумажной массы.На фиг. 4 показана карта значенийпотенциалов в угловой части изоляции без металлических обкладок вней. Граничные линии слева и сверхупредставляют собой поверхности магнитогровода с нулевым потенциалом,снизу и справа разграничительныелинии 6 и 7 с равномерным распределением потенциалов 17 от 0 до 1,0.Линия 11, соединяющая угол обмоткис противоположным углом окна магнитопровода, делит угловую часть изоляции на нижний и верхний секторы.Расчетная сетка из горизонтальных18 и вертикальных 19 линий образуетузлы с указанными в них значениямипотенциалов, Наибольшие разности потенциалов находятся вдоль линии11:0,36 (1-0,64); 0,28 (0,64-0,36);О, 2 (0,36-0, 16); О, 12 (О, 16-0,04);0,04,На фиг. 5 показана карта значенийпотенциалов в угловой части изоляции предлагаемого устройства с металлическими обкладками в ней.Верхний сектор угловой части изоляцииобразбван поверхностью ярма 2 магнитопровода (верхняя линия нулевогопотенциала), разграничительной линией 7 и угловой линией 11 с распределением потенциалов 17 от 0 до1,0. Горизонтальные 8 и наклонные20 линии образуют сетку, в узлах которой указаны значения потенциаловпо всем наклонным линиям между узлами одинаковые напряжения 0,2, наугловой линии 11 получен наименьший градиент потенциала (разность 10 потенциалов, отнесенная к длинелинии).Полученный минимальный градиентпотенциала на угловой линии) позволяет исключить изогнутые слои изоля ции и изогнутые металлические обклад.ки, снизить размеры боковой изоляции (что приводит к уменьшению диаметра обмоток), исключить технологические операции изгибания метал лических обкладок, снизить габариты,массу и трудоемкость изготовленияустройства.Проведена экспериментальная проверка на модели, содержащей непре рывную обмотку напряжением 35 кВ,слой экранирующих витков, боковую,угловую и торцовую части изоляции,боковая часть изоляции шириной 8 ммвместе с прилегающим сектором угло вой части намотана на оправке в виде слоев из кабельной бумаги толщиной 80 мкм, через каждые 10 витковбумаги Размещены обкладки из алюминиевой фольги толщиной 10 мкм ивысотой 30 мм, на верхний слойизоляции намотаны непрерывно и плотно витки экранирующего слоя,Обмотка намотана отдельно и насажена на блок изоляции и экранирую щего слоя. Образуя охлаждающий каналмежду слоем экранирующих виткови обмоткой, изоляционные детали(кольцевые барьеры) высотой 30 мм вторцовой части и верхнем секторе уг В ловой части установлены после насадки обмотки. Количество их выбирается из расчета,что промежутки меж-.ду ними составляют 5.-10 мм,так какпри этих размерах обеспечиваетсянеобходимое охлаждение и электрическая прочность.Проведенные измерения и испытанияпоказали,что практически равномерное распределение потенциалов в боко- ВВ вой и торцовой частях образуетсясамостоятельно беэ обкладок (обусловлено малым значением отношения ширины изоляции к диаметру, в мощныхтрансформаторах и реакторах это от135 5ношение составляет 0,05-0, 1).установленные в верхней области боковой части изоляции и продолженные постоянными диаметрами в прилегающий сектор угловой части металлические обкладки выполняют функцию выноса равномерного распределения потенциала иэ боковой в угловую часть изоляции.Размещение краев металлических обкладок на угловой линии является наилучшим,так как только в этом случае горизонтальные изоляционные детали (кольцевые барьеры 12) находятся в эквипотенциальных точках угловой линии 11 и разграничительной линии 7, при этом каждая изоляционная деталь в торцовой части и верхнем секторе угловой части находится в оптимальных условиях - размещена на эквипотенциальной поверхности. На угловой линии действует наименьший градиент потенциала, здесь наибольшая длина поверхности,что обеспечивает достаточную электрическую прочность по поверхности краев слоев изоляции: при длине угловой ли- Чнии в 31 мм поверхность выдержала ис. пытательные импульсы, напряжения 2543 промышленной частоты и длительныерабочие напряжения для класса 35 кВ.При этом в ходе изготовления и сборки аппарата не допускается загрязнение торцовой поверхности изоляциипо угловой линии,Формула изобретенияАктивная часть электроиндукционного аппарата, в частности трансформатора высокого напряжения, содержащая магнитопровод со стержнями и ярмами,концентрично послойно охватывающую стержень, изоляцию токопроводящие обкладки,концентрично размещенные между слоями изоляции по диагонали, торцовую изоляцию, о т л и ч а. ю щ а я с я тем,что, с целью повышения надежности за счет повышения электрической прочности, снижения трудоемкости, слои изоляции и обкладки выполнены с постоянными диаметрами по всей их длине и ступенчато так, что торцы обкладок доходят до диагонали, а торцы слоев изоляции выступают за диагональ, между углами обмотки и окнами магнитопровода.1352543 Ю Ю Составитель В.МясникРедактоР М.АндРУшенко ТехРед И.Попович ректор М.Шароши Заказ исное д. 4 Произ твенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,70/51 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москва