Измерительный высоковольтный трансформатор тока

(л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.2. Новое поколен трансформаторов для рг тройств наружной уста с. 732, рис, 9,объединение "ЗапоВ.И.Ленинай, В,Н,Шульгин,ущенкотельство СССРО/06, 1990 г,ие измерительныхспределительных усновки, 63, 1985, М 7,(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА (57) Использование: высоковольтные измерительные трансформаторы тока наружной установки. Содержание; трансформатор тока рымовидной конструкции имеет металлический бак 4, установленный на высоковольтном полом изоляторе 7. Внутри изолятора 7 проходит металлическая труба 11 и расположен емкостный экран 6, служащий для выравнивания напряжения вдоль изолятора 7, Экран 6 представляет собойный цилиндр 8, на котором намо1767555 40 50 установлен электрод,тана пленочная изоляция 9 и конденсаторные обкладки 10, Экран 6 расположен в верхней части изолятора 7, а внизу экрана 6 размещен цилиндрический электрод 14, охватывающий трубу 11. Конденсаторные обди 3 ФИзобретение относится к области электротехники, а точнее к электроизоляционной технике и изоляции высоковольтныхэлектрических аппаратов, например трансформаторов тока или напряжения, или ограничителей перенапряжений, выполненныхс изоляцией сжатым газом,Изобретение может быть использованов конструкциях высоковольтной электрофизической аппаратуры и высоковольтных источниках напряжения,Известен высоковольтный аппарат,преимущественно измерительный высоковольтный трансформатор тока с газовым заполнителем, в котором регулированиеэлектрического поля осуществляется с помощью конденсаторных обкладок.Использование конденсаторных обкладок позволяет существенно выравнить распределение напряженности по толщиневнутренней изоляции,Вместе с тем распределение напряжения по границе системы экранов внутренней изоляции оказывает свое влияние и нараспределение напряжения на поверхност. изоляционной покрышки,Однако при расчете системы экрановосновное внимание уделяется распределе - нию электрического поля внутри нее,Недостатки известного устройства:наличие цилиндрических металличе.ских экранов (в системе экранов внутренней изоляции) большой длины,наличие изоляционных шин, требующих высоких электрических и механическиххарактеристик;наличие повышенных массогабаритныхпоказателей,Известен высоковольтный аппарат, например, измерительный трансформатор тока, изолированный газом ЯРгв которомиспользуется емкостный экран с конденсаторными обкладками, расположеннымивнутри диэлектрического (изоляционного)цилиндра большого радиуса,Емкостный экран предназначается длявыравнивания распределения электрического поля по оси симметрии конструкцииза счет распределения напряжения по конденсаторным обкладкам,5 10 20 25 ЗО 35 кладки 10 сдвинуты между собой и расположены в продольном сечении змейкой, за счет чего уменьшается толщина пленочной изоляции, повышается надежность и уменьшается материалоемкость. 2 ил,Тем самым с помощью заданного распределения напряжения по поверхности емкостного экрана (за счет соответствующего подбора емкостей между соседними обкладками) выравнивается распределение напряжения на другой поверхности,Недостатком прототипа является то, что длина изоляционного цилиндра равна длине конструкции, а конденсаторные обкладки расположены по всей длине цилиндра.Тем самым неоправданно увеличивается толщина изоляции, в которой располагаются конденсаторные обкладки, (т.е, расстояние между конденсаторными обкладками) увеличивается число конденсаторных обкладок, что снижает надежность конструкции и приводит к неоправданному перерасходу изоляционных материалов,Целью изобретения является повышение надежности, уменьщение массогабаритных показателей и снижение расхода изоляционных материалов,Емкостный экран подобного типа может быть использован и в конструкции измерительного высоковольтного трансформатора. тока с элегазовой изоляцией (с газовым заполнителем),Поставленная цель достигается тем, что измерительный высоковольтный трансформатор тока содержит емкостный экран, который расположен вдоль изоляционной покрышки в среде сжатого газа и состоит из изоляционного цилиндра, конденсаторных обкладок и намотанной между цилиндром и обкладками пленочной изоляции,Новым является то, что емкостный экран выпслнен меньшей длины, т,е. экран расположен по всей длине изоляционной покрышки, а лишь в верхней ее части в области сильных электрических полей; конденсаторные обкладки расположены по всей длине экрана со сдвигом друг относительно друга в виде змейки и выполнены с заданным перекрытием между собой, таким образом изоляционный цилиндр равен длине расположения обкладок, при этом в нижней части экрана дополнительно40 45 50 55 Суммарная толщина пленочной изоляции уменьшена за счет расположения конденсаторных обкладок змейкой.На фиг, 1 представлен измерительныйвысоковольтный трансформатор тока с элегазовой изоляцией; на фиг. 2 - расположение конденсаторных обкладок в экране.Предлагаемый измерительный высоковольтный трансформатор тока включаетэкранированный магнитопровод 1, первичную обмотку 2, выводы 3.Магнитопровод 1 и первичная обмотка2 заключены в корпусе 4, который установлен на верхней посадочный фланец 5 (см.фиг, 1).15Также трансформатор тока содержитемкостный экран 6, который расположенвдоль изоляционной покрышки 7 в средесжатого газа и состоит из изоляционногоцилиндра 8, пленочной изоляции 9, конденсаторных обкладок 10 (см. фиг, 1 и 2),В изоляционной покрышке 7 установлена центральная труба 11, которая связана смагнитопроводом 1.Изоляционная покрышка 7 с помощьюнижнего фланца 12 соединена с цоколем 13.Длина емкостного экрана 6 выполняется меньше длинь: (высоты) всей конструкциинаружной изоляционной покрышки 7; дляуменьшения толщины емкостного экрана 6, 30конденсаторные обкладки 10 располагаются змейкой (со сдвигом и с перекрытиеммежду собой образующих постоянное их количество по толщине изоляции, например,три), замыкание емкостной цепи обеспечивается применением дополнительногоэлектрода 14, расположенного внутри емкостного экрана 6 (в случае изготовлениятрансформатора тока) или снаружи его (в случае изготовления ограничителя перенапряжения).Уменьшение длины емкостного экрана 6 не приводит к изменению распределения напряжения по его-длине по сравнению со случаем, когда длина емкостного экрана равна длине всей конструкции, поскольку емкость дополнительного электрода 14 на землю выбирается соответствующей величины (см, фиг, 1).Возможность сокращения длины емкости экрана 6 вытекает также из того, что для высоковольтных конструкций, как правило, необходимо регулирование распределения напряжения лишь в верхней части конструкции в области сильных электрических полей в нижней части изоляционной покрышки 7 трансформатора тока напряжение меньше, напряженность поля в воздухе значительно меньше критических значений,и поэтому нет необходимости в ее дальнейшем снижении,Таким образом, емкостный экран 6 в конструкции трансформатора тока обеспечивает оптимальное выравнивание и распределение напряжения по внешней поверхности наружной покрышки 7 и, тем самым, способствует снижению напряженности в воздухе,В предлагаемой конструкции экран 6 выполнен с уменьшением длины и расположен в верхней части изоляционной покрышки 7, чем обеспечивается уменьшение длины расположения конденсаторных кольцевых (Боб,) обкладок 10, которые выполнены со сдвигом друг относительно друга (в виде змейки) и расположены с заданным перекрытием между собой.Концевая защита последней обкладки 10 обеспечивается с помощью электрода 14 необходимого радиуса и имеющего потенциал этой обкладки,Изоляционный цилиндр 8 также равен длине расположения конденсаторных обкладок 10,Суммарная толщина пленочной изоляции 9 уменьшена за счет змеевидной намотки конденсаторных обкладок 10,Приводится конкретный расчет емкосного экрана,Пусть необходимо выбрать емкостный экран для измерительного трансформатора тока с элегазовой изоляцией (см, фиг, 1),Можно полагать, что расчет габаритов конструкции следует вести при расчетном напряжении, равном испытательному напряжению коммутационного импульса, равном Ор=1300 кВ, При давлении элегаза 0,4 МПа (4 атм) допустимая напряженность принимается равной Е 9=140 кВ/см.Радиус центральной заземленной трубы 11.принимается равным В 1=-10 см,Принимается также, что дополнительный электрод 14 будет находится под напряжением, равным половине максимального приложенного,Тогда радиус экрана 14 выбирается исходя изОр.эф= - := 650 кВОр2и рассчитывается по формуле Йэ=Я 1 ехр=10 ехрв 0 .э,650Ец й 1 140 10= 15,9, Принимаем Яэ=16 см. При этих данных общая емкость экрана 14 относительно центральной трубы 11 составит:=35010Ф, где я=1; Е о =8,8410 э=30 см; Й 1=10 см; йэ=16 см, Отсюда следует, что для получения половины максимального приложения на экране 14 "проходная" емкость конденсаторных обкладок 10, образующих емкостный экран 6, должна составлять 35 пф.При толщине изоляции между соседними конденсаторными обкладками 10 равным 1 мм, допустимое рабочее напряжение, по сложившейся практике, принимается на один слой 15 (изоляционной пленки 9) Осл=2,53 кВ.Необходимое количество слоев 15 составитОн.раб. 525 99 99 се. 2 32,53 60 елоее, Емкость между двумя конденсаторными обкладками 10 (емкость одного слоя 15) должна быть; Ссл=Сэ-т висл=3560=2100 пф.Для расчета длины конденсаторных обкладок 10 определяется радиус изоляционного цилиндра 8, который определяется по известной формуле для двух поаксиальных цилиндров по значениям Ор и Едоп, Йц = В 1 ехр = 10 ехр0 1300Ец В 1 14010 -25,3 см.Принимается минимальный радиус намотки обкладки 10, находящейся под потенциалом рабочего напряжения, равным Боб=26 см.Емкость одного слоя 15 определяется по формуле Ссл " 2100 пф, ПРи Е =3,0; Ь=0,1 см и йоб=гб см, дли 1 на перекрытия конденсаторных обкладок в слое составитСсл. Л сл. =2 ЮЕ ЕоБоб 2100 10 ц 0,1 2 ж 3 8,84 1026 Минимальная длина конденсаторнойнамотки определяется необходимым сдвигом обкладок 10, который определяетсянапряжением перекрытия при воздействии полного грозового импульса равном10 1500 кВ.Согласно разделов 3,4 и 3,5 "Справочник по электрическим аппаратам высокогонапряжения" под редакцией В,В.Афанасьева (г. Ленинград, Энергоатомиздат, 1987 г,)напряжение перекрытия для 6=1 мм не более 35 кВ,В наших условиях, при полном грозовом импульсе, на слой 15 воздействует напряжение20 Осл, ги= 2 60 =12,5 КВ.1500Таким образом имеется запас, он составляет:3512 5 = 2,8 Раза,251Исходя из этого, минимальную длинусдвига обкладки 10 можно принять А =1 см.Для расположения экрана 14 в среднейчасти изолятора 7 длина сдвига принятаравной 1,5 см.Величина емкости каждого элементарного конденсатора (уступа) относительнозаземленной трубы составит35 гдЕо Е 2 л 8,84 10 41,5(уступов) относительно земли значительно меньше емкости перекрытия конденсаторных обкладок 0 87 2414 раз, поэтому в2100945 расчете емкостями относительно землиможно пренебречь.При расположении емкостного экрана(изоляции) по всей длине изоляционной конструкции по принципу кабельно-конденса торной изоляции толщина изоляционнойконструкции составит2 60 1=120 мм=12 см.При конусном расположении изоляцииобъем изоляции на цилиндрической части 55 заземленной трубы 11 составит (при длинетрубы 390 см). Составитель Б. ТретьяТехред М,Моргентал Реда кт Корректор И, Ш Заказ 3552 ВНИИПИ Государстве 11Тиражого комитета по изобретен5, Москва, Ж, Раушская одписноем и открытиям при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарин Объем изоляции при расположении конденсаторные обкладки (толщина равна 3 мм и выполнена на половине длины, составит(26,3 - 26 ) 195=9612 см = 0,01 мз,т.е, объем изоляции уменьшается почти в 20 раз.Приведенный пример показывает, что выполнение емкостного экрана 6, согласно изобретению, вполне возможно, и его длина может быть существенно сокращена, т,е, общая высота изоляционной покрышки 7 для трансформатора тока 500 кВ составляет 4100 мм,Предлагаемый измерительный высоковольтный трансформатор тока позволяет;осуществить принудительное распределение напряжения по экрану и замыкание емкостной цепи;осуществить уменьшение толщины намотки изоляционной пленки между конденсаторными обкладками;осуществить уменьшение массогабаритных показателей,Формула изобретения Измерительный высоковольтный трансформатор тока рымовидной конструкции, содержащий первичную и вторичные обмот ки, расположенные в металлическом корпусе наверху полого высоковольтного изолятора, внутри которого проходит металлическая труба с отводами от вторичных обмоток и размещен емкостный экран, 10 представляющий собой изоляционный цилиндр, на котором намотаны пленочная изоляция и конденсаторные обкладки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения материало емкости, он дополнительно содержитцилиндрический электрод, конденсаторные обкладки емкостного экрана имеют одинаковую ширину, одинаково сдвинуты одна относительно другой в осевом направ лении, а в продольном сечении экрана онирасположены в виде змейки, емкостный экран расположен в верхней части полого высоковольтного изолятора, а цилиндрический электрод - в нижней части емкостного экрана 25 и охватывает металлическую трубу.