Измерительный высоковольтный трансформатор тока

Измерительный высоковольтный трансформатор тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование1 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 собой изоляционный цилиндр 8, на котором намоLK v fe VJ О х СЛ (Л СЛ &. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 F 40/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

M „-Ц<ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4858899/07 (22) 10,08,90 (46) 07,10.92. Бюл. ¹ 37 (71) Производственное объединение "Запорожтрансформатор" им. В.И.Ленина (72) Е,С.Колечицкий, В,Н,Шульгин, Б.С.Третьяк и В.H,Êàëàóùåíêî (56) 1, Авторское свидетельство СССР

¹ 1585838, кл. Н 01 F 40/06, 1990 г. .2. Новое поколение измерительных трансформаторов для распределительных устройств нар,жной установки, 63, 1985, ¹ 7, с. 732, рис, 9, ЫЛ 1767555 А1 (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 собой ный цилиндр 8, на котором намо1767555

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 об1

° i ll Ф

М Ф

Изобретение относится к области электротехники, а точнее к электроизоляционной технике и изоляции высоковольтных электрических аппаратов, например трансформаторов тока или напряжения, или ограничителей перенапряжений, выполненных с изоляцией сжатым газом.

Изобретение может быть использовано в конструкциях высоковольтной электрофизической аппаратуры и высоковольтных источниках напряжения, Известен высоковольтный аппарат, преимущественно измерительный высоковольтный трансформатор тока с газовым заполнителем, в котором регулирование электрического поля осуществляется с помощью конденсаторных обкладок.

Использование конденсаторных обкладок позволяет существенно выравнить распределение напряженности по толщине внутренней изоляции.

Вместе с тем распределение напряжения по границе системы экранов внутренней изоляции оказывает свое влияние и на распределение напряжения на поверхности изоляционной покрышки, Однако при расчете системы экранов основное 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 механических характеристик; наличие повышенных массогабаритных показателей.

Известен высоковольтный аппарат, например, измерительный трансформатор тока, изолированный газом SFI;, в котором используется емкостный экран с конденсаторными обкладками, расположенными внутри диэлектрического (изоляционного) цилиндра большого радиуса, Емкостный экран предназначается для выравнивания распределения электрического поля по оси симметрии конструкции за счет распределения напряжения по конденсаторным обкладкам.

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 трансформаторатока 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 дополнительно

1767555

55 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, Суммарная толщина пленочной изоляции уменьшена за счет расположения конденсаторных обкладок змейкой.

На фиг, 1 представлен измерительный высоковольтный трансформатор тока с элегазовой изоляцией; на фиг. 2 — расположение конденсаторных обкладок в экране.

Предлагаемый измерительный высоковольтный трансформатор тока включает экранированный магнитопровод 1, первичную обмотку 2, выводы 3.

Магнитопровод 1 и первичная обмотка

2 заключены в корпусе 4, который установлен на верхней посадочный фланец 5 (см. фиг. 1).

Также трансформатор тока содержит емкостный экран 6, который расположен вдоль изоляционной покрышки 7 в среде сжатого газа и состоит из изоляционного цилиндра 8, пленочной изоляции 9, конденсаторных обкладок 10 (см. фиг. 1 и 2), В изоляционной покрышке 7 установлена центральная труба 11, которая связана с магнитопроводом 1.

Изоляционная покрышка 7 с помощью нижнего фланца 12 соединена с цоколем 13.

Длина емкостного экрана 6 выполняется меньше длинь: (высоты) всей конструкции наружной изоляционной покрышки 7; для уменьшения толщины емкостного экрана 6, 30 конденсаторные обкладки 10 располагаются змейкой (со сдвигом и с перекрытием между собой образующих постоянное их количество по толщине изоляции, например, три), замыкание емкостной цепи обеспечи- 35 вается применением дополнительного электрода 14, расположенного внутри емкостного экрана 6 (в случае изготовления трансформатора тока) или снаружи его (в 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 (Rpg,) 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 емкос-ного 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 Up=1300 кВ, При давлении элегаза

0,4 МПа (4 атм) допустимая напряженность принимается равной Ео=140 кВ/см.

Радиус центральной заземленной трубы 11 принимается равным R>=-10 см.

Принимается также, что дополнительный электрод 14 будет находится под напряжением, равным половине максимального приложенного, Тогда радиус экрана 14 выбирается ис-. ходя из

Up,ýô= — — 650 кВ

0р

2 и рассчитывается по формуле

R =R1 exp = 10 ехр— (0 .э,650 (Eg R " 140 10

= 15,9, Принимаем R>=16 см. При этих данных общая емкость экрана 14 относительно центральной трубы 11 составит:

1767555

2100 10 1 0,1

2 _#_ 3 884 10 14 26

Ссл. Л

1сл. =

2K Å о Боб

2лоо!эс 21г 8,84 10 30 1

Сэ.марвЂ

In— 4 16

R1

In—

= 35,0 10 Ф, где я=1; с о =8,84 10

I3-30 см;

R1=10 см;

Яэ=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)

Ucn=2,53 кВ.

Необходимое количество слоев 15 составит

Он.раб. 525

Uco. 22 32,33-60 елоее.

Емкость между двумя конденсаторными обкладками 10 (емкость одного слоя 15) должна быть:

Ссл=Сэ-т Всл=35 60=2100 пФ.

Для расчета длины конденсаторных обкладок 10 определяется радиус изоляционного цилиндра 8, который определяется по известной формуле для двух поаксиальных цилиндров по значениям 0р и Едоп, Rg = Я1 ехр = 10 ехр

U 13OO

Eg. R1 140 10

-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 о об сл 2100 пФ., 1.

ПРи Е =3,0; А=0,1 см и Яоб=26 см, дли1 на перекрытия конденсаторных обкладок в слое составит

Минимальная длина конденсаторной намотки определяется необходимым сдвигом обкладок 10, который определяется напряжением перекрытия при воздействии полного грозового импульса равном

1500 кВ.

Согласно разделов 3,4 и 3,5 "Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения" 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 напряжение

20 0сл . ги= 2 60 = 12,5 кВ.

Таким образом имеется запас, он составляет:

12 5 = 2,8 раза, 25

Исходя из этого, минимальную длину сдвига обкладки 10 можно принять il.=--1 см.

Для расположения экрана 14 в средней части изолятора 7 длина сдвига принята

30 равной 1,5 см

Величина емкости каждого элементарного конденсатора (уступа) относительно заземленной трубы составит

35 2Л Ео б I 2 Л 8,84 10 4 1,5 пR6 ln26

" R1

= 0,87 пФ.

40 Таким образом, емкость конденсаторов (уступов) относительно земли значительно меньше емкости перекрытия конденсаторных обкладок 0 = 2414 раз, поэтому в

45 расчете емкостями относительно земли можно пренебречь.

При расположении емкостного экрана (изоляции) по всей длине изоляционной конструкции по принципу кабельно-конденса50 торной изоляции толщина изоляционной конструкции составит

2 60 1=120 мм=12 см.

При конусном расположении изоляции объем изоляции на цилиндрической части

55 заземленной трубы 11 составит (при длине трубы 390 см) 1767555

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, я . 3. Составитель Б. Третьяк

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор И. Шулла

Редактор

Заказ 3552 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина. 101 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 расп ределение 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 обмот5 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 шийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения материало15 емкости, он дополнительно содержит цилиндрический электрод, конденсаторные обкладки емкостного экрана имеют одинаковую ширину, одинаково сдвинуты одна относительно другой в осевом направ20 лении, а в продольном сечении экрана они расположены 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.