Высоковольтный ввод и высоковольтное устройство, содержащее такой ввод

Высоковольтный ввод и высоковольтное устройство, содержащее такой ввод

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в основном, к высоковольтным вводам и, более конкретно, к высоковольтному вводу, частично погруженному в электроизоляционную жидкость, например масло. Настоящее изобретение также относится к высоковольтному устройству, содержащему такой ввод.

Предпосылки изобретения

Известно, что электрическое оборудование и устройства, такие как высоковольтные трансформаторы, обычно оборудованы вводами, которые пригодны для передачи тока при высоком напряжении через заземленную перегородку, например бак трансформатора или стенку.

Обычные вводы высоковольтного трансформатора образованы изолятором, выполненным из керамики или композицитного материала, с предусмотренными юбками и обычно полым, и на внутренней стороне выполняется выравнивание напряжения с корпусом конденсатора, содержащего масляную бумагу или пропитанную эпоксидную смолу, через которую проходит электрический проводник, обеспечивающий соединение внутренней стороны устройства, на которой установлен ввод, с наружной стороной. Таким образом, стержень конденсатора обеспечивает равномерное распределение электрического напряжения между высоковольтными и заземленными частями.

Общим для вводов трансформатора с корпусом конденсатора является то, что часть ввода, которая погружена в бак трансформатора, содержит масло.

Краткое описание настоящего изобретения

Целью настоящего изобретения является создание высоковольтного ввода, c хорошими диэлектрическими и тепловыми свойствами, который состоит из нескольких частей и легко приспособлен для различных применений.

Настоящее изобретение основано на реализации того, что ввод с заземленной защитной трубкой вместо стержня конденсатора может использоваться в применениях, в которых часть ввода погружена в масло. Это имеет место, например, для вводов трансформатора, которые погружены в трансформаторное масло, в баке трансформатора.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения в высоковольтном вводе для высоковольтного устройства, содержащего электроизоляционную жидкость, включающем полый корпус изолятора, содержащий изолятор на первой стороне, выполняемый с возможностью расположения на наружной стороне высоковольтного устройства, и изолятор на второй стороне, выполненный с возможностью погружения в электроизоляционную жидкость высоковольтного устройства, и высоковольтный проводник, расположенный в полом корпусе изолятора, согласно изобретению экран для выравнивания напряжения расположен между высоковольтным проводником и корпусом изолятора.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения также предусмотрено высоковольтное устройство, содержащее, по меньшей мере, один такой ввод.

При использовании ввода настоящего изобретения обеспечивается несколько преимуществ. Посредством использования защитной трубки ввод может быть выполнен полностью сухим, т.е. он не содержит масло. Кроме того, было показано, что конфигурация электрического поля в вводе полностью идентична как для применений переменного тока, так и для постоянного тока, делая ввод пригодным как для переменного тока, так и для постоянного тока.

В предпочтительном варианте осуществления элегаз, такой как SF6, или N₂, или их смесь, используется в качестве изолирующей среды внутри части ввода, который соединен с высоковольтным устройством. Это обеспечивает хорошие тепловые свойства благодаря элегазу и открытой конструкции, обеспечивающей циркуляцию газа внутри ввода.

Дополнительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение описано в качестве примера со ссылкой на сопроводительный чертеж, на котором изображен вид в разрезе высоковольтного ввода, установленного в высоковольтном устройстве.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Ниже будет дано подробное описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения. В данном описании термин «высоковольтный» будет использоваться для напряжений 50 кВ и выше. В настоящее время верхним пределом в промышленных высоковольтных устройствах является 800 кВ и даже более высокие напряжения, например 1000 кВ или больше, предусматриваются в ближайшем будущем.

Кроме того, в данном описании термин «экран для выравнивания напряжения» следует читать как исключение стержней конденсатора, обычно находящихся во вводах, выполненных с возможностью погружения в электроизоляционную жидкость.

Ссылка сделана на данный чертеж.

Ввод, обычно обозначенный ссылочным номером 1, содержит высоковольтный проводник 2, который проходит через центр полого изолятора 4a, 4b ввода, заполненного газом, который образует корпус вокруг высоковольтного проводника. Ввод имеет две стороны, первая сторона или воздушная сторона снаружи высоковольтного устройства, на которой установлен ввод, и вторая сторона или сторона трансформатора, погруженная в электроизоляционную жидкость в высоковольтном устройстве, в котором установлен ввод, в настоящем примере трансформатор, обычно обозначен ссылочным номером 20. Трансформатор содержит электроизоляционную жидкость 22, такую как трансформаторное масло, которое заключено в баке, обозначенном ссылочным номером 24.

Воздушная сторона ввода трансформатора подобна обычному газовоздушному вводу, изолированному газом, в основном, состоящему из высоковольтного проводника 2 и изолятора 4a на воздушной стороне, отделяющего газ внутри ввода от окружающего воздуха. Дополнительно, сторона трансформатора ввода отделена от масла 22 в трансформаторе при помощи изолятора 4b на стороне трансформатора.

Изолятор, который, предпочтительно, выполнен из композитного материала, такого как эпоксидная смола, но также мог бы быть выполнен из фарфора, таким образом, содержит два участка: изолятор 4a на воздушной стороне, на воздушной стороне ввода, и изолятор 4b на стороне трансформатора, на стороне трансформатора ввода.

Фланец 6 предусмотрен для электрического соединения корпуса ввода с землей через бак 24 трансформатора 20.

Так называемый горловинный кожух или экран для выравнивания напряжения в виде концентрической заземленной трубки 8 предусмотрен внутри полого изолятора 4a, 4b ввода вокруг участка ввода, проходящий в бак 24. Этот экран 8, который выполнен из подходящего проводящего материала, такого как алюминий, осуществляет выравнивание электрического поля во вводе и используется вместо стержня конденсатора. Экран 8 для выравнивания напряжения окружен элегазом, таким как SF6, или N₂, или их смеси, который находится в пространстве 10a внутри изолятора 4a на воздушной стороне и пространстве 10b внутри изолятора 4b на стороне трансформатора. Предпочтительно, чтобы эти два пространства 10a, 10b соединялись друг с другом для обеспечения циркуляции элегаза, таким образом улучшая охлаждение стороны трансформатора ввода 1.

В применениях постоянного тока внутренняя сторона изолятора 4b на стороне трансформатора, т.е. поверхность изолятора на стороне трансформатора, обращенная к элегазу внутри изолятора, может быть покрыта диэлектрическим материалом (не показан) с относительно низким удельным сопротивлением, таким как силиконовый каучук, композитный материал или лак. Поскольку удельное сопротивление силиконового каучука имеет величину почти того же порядка, что и удельное сопротивление масла внутри трансформатора, то обеспечивается улучшенное распределение электрического поля. Этот слой минимизирует напряжения внутреннего радиального поля в изоляторе 4b на стороне трансформатора, отделяющем газ в вводе 1 от масла 22 в трансформаторе 20, и обеспечивает равномерное выравнивание напряжения вдоль изолятора 4b на стороне трансформатора между высоковольтным и заземленным фланцем 6 и увеличивает, таким образом, диэлектрическую прочность изолятора 4b.

Оптимальные технические характеристики обеспечиваются благодаря геометрической конструкции изолятора 4b на стороне трансформатора. В предпочтительном варианте осуществления изолятор на стороне трансформатора имеет, по существу, форму усеченного конуса. Она может быть дополнена толщиной покрытия на внутренней стороне ввода или толщиной корпуса изолятора 4b. Для дополнительного улучшения технических характеристик толщина покрытия может изменяться вдоль стороны трансформатора ввода.

Защитное кольцо 12, предусмотренное на конце стороны трансформатора ввода, и соответствующая экранирующая система 26 в соединении с трансформатором могут дополнительно улучшить технические характеристики.

В применениях как переменного тока, так и постоянного тока для достижения равномерного выравнивания напряжения вдоль изолятора 4b на стороне трансформатора между высоковольтным и заземленным фланцем геометрия изолятора 4b на стороне трансформатора оптимизирована. Кроме того, в применениях постоянного тока геометрия экранирующей системы 26 в трансформаторе учитывается при оптимизации ввода.

Был описан предпочтительный вариант осуществления высоковольтного ввода и высоковольтного устройства высокого напряжения в соответствии с настоящим изобретением. Специалисту в данной области техники понятно, что они могли бы быть изменены в объеме прилагаемой формулы изобретения. Таким образом, хотя высоковольтное устройство, к которому прикреплен высоковольтный ввод, было описано в качестве трансформатора, необходимо понимать, что это могли бы быть другие устройства, содержащие электроизоляционную жидкость, такие как реакторы или выключатели.

Ввод настоящего изобретения был описан в качестве воздушно-масляного ввода, т.е. в котором, например, первая сторона ввода окружена воздухом снаружи трансформатора. Понятно, что эта первая сторона может находиться в других окружающих средах, таких как в масле масло-масляного ввода или в газе газо-масляного ввода.

Трансформатор 20 был описан с экраном 26. Понятно, что этот экран используется по выбору.

Ввод был показан с изолятором на второй стороне, который, по существу, имеет форму усеченного конуса. Необходимо понимать, что формы изоляторов могут отклоняться от этой формы без отхода от идеи настоящего изобретения. Таким образом, ввод настоящего изобретения с изолятором, который является, по меньшей мере, цилиндрическим, будет возможным.

1. Высоковольтный ввод (1) для высоковольтного устройства, включающего в себя электроизоляционную жидкость, причем высоковольтный ввод содержит полый корпус изолятора, содержащий изолятор (4а) на первой стороне, выполненный с возможностью расположения на наружной стороне высоковольтного устройства, и изолятор (4b) на второй стороне, выполненный с возможностью погружения в электроизоляционную жидкость высоковольтного устройства; и высоковольтный проводник (2), расположенный в полом корпусе изолятора, отличающийся экраном (8) для выравнивания напряжения, расположенным между высоковольтным проводником и корпусом изолятора, при этом экраном (8) для выравнивания напряжения является концентрическая заземленная трубка.

2. Высоковольтный ввод по п.1, в котором экран (8) для выравнивания напряжения выполнен из проводящего материала, такого, как алюминий.

3. Высоковольтный ввод по п.1, содержащий фланец (6), выполненный с возможностью электрического соединения корпуса ввода с землей.

4. Высоковольтный ввод по п.1, содержащий элегаз, такой, как SF6, или N2, или их смесь, внутри полого корпуса (4а, 4b) изолятора и окружающий экран (8) для выравнивания напряжения.

5. Высоковольтный ввод по п.4, в котором пространство (10а) внутри изолятора (4а) на первой стороне и пространство (10b) внутри изолятора (4b) на второй стороне соединены друг с другом.

6. Высоковольтный ввод по п.1, содержащий слой диэлектрического материала с относительно низким удельным сопротивлением, расположенный на внутренней поверхности изолятора (4b) на второй стороне.

7. Высоковольтный ввод по п.6, в котором слой диэлектрического материала включает любой из силиконового каучука, композиционного материала или лака.

8. Высоковольтный ввод по п.1, в котором изолятор (4b) на второй стороне имеет, по существу, форму усеченного конуса.

9. Высоковольтный ввод по п.1, в котором изолятор (4b) на второй стороне содержит изоляционный материал, такой, как композиционный материал или фарфор.

10. Высоковольтный ввод по п.1, в котором изолятор (4а) на первой стороне выполнен с возможностью окружения любым из следующих: воздухом, маслом и газом.

11. Высоковольтное устройство, содержащее, по меньшей мере, один ввод, причем каждый, по меньшей мере, один ввод содержит полый корпус изолятора, содержащий изолятор (4а) на первой стороне, выполненный с возможностью расположения на наружной стороне высоковольтного устройства, и изолятор (4b) на второй стороне, выполненный с возможностью погружения в электроизоляционную жидкость высоковольтного устройства; и высоковольтный проводник (2), расположенный в полом корпусе изолятора, отличающийся экраном (8) для выравнивания напряжения, расположенным между высоковольтным проводником и корпусом изолятора, при этом экраном (8) для выравнивания напряжения является концентрическая заземленная трубка.