| формула изобретения
1. трансформатор высокого напряжения (BH) и большой мощности с подключенным к линейному вводу обмотки BH грозозащитным экраном (гэ) долюка, что представляет собой электрическую цепь последовательно соединенных витков- конденсаторов, которая состоит минимум из двух по всей длине слоев изолированных обкладок с промежутком между ближними точками предыдущей и последующей обкладок в каждом слое и с таким взаимным смещением слоев обкладок, что середина обкладки одного слоя перекрывает промежуток между обкладками другого слоя, а витки-конденсаторы размещены на ближних к линейному выводу катушках обмотки BH и соединены так, что ёмкостные токи одной части обкладок имеют встречные по кругу направления относительно емкостных токов другой части обкладок, о т л и ч а е т с я т е м, что обкладки всех слоев изготовлены в форме пластины с тонким овалом в поперечном сечении с изоляцией по всему периметру и длине, и слои изолированных пластин прижаты боковыми плоскими сторонами между собой, а соединение между витками- конденсаторами выполнено путем изгибания середины пластины, которая размещена одной своей половиной длины в предыдущем витке-конденсаторе, а другой своей половиной длины в последующем витке-конденсаторе. 2. трансформатор по п.1 о т л и ч а е т с я т е м, что присоединенная к линейному выводу обмотки BH пластина гэ выполнена длиной полвитка и это присоединение размещено на геометрической середине (или краю) витка-конденсатора, а остальная часть гэ сформирована из изолированных пластин длиною витка и соединения между витками-конденсаторами размещены последовательно в электрической цепи и расположены тоже на геометрических серединах (или краях) витков-конденсаторов.
3. трансформатор по п.l о т л и ч а е т с я т е м, что цельная электрическая цепь последовательно соединенных витков- конденсаторов телесно выполнена в форме геометрически разомкнутого по кругу многовиткового кольца с зигзаговой траекторией емкостного тока в цепи обкладок и со свойством гибкого охватывания этим кольцом поверхности обмотки и тесного прижимания последовательных витков-конденсаторов гэ к соответствующим последовательным катушкам обмотки BH с размещением соединений между витками-конденсаторами гэ на свободных от выступающих элементов частях поверхности обмотки BH. |
трансформатор высокого напряжения и большой мощности с грозозащитным экраном
область техники
изобретение относится к электроэнергетической отрасли, конкретнее, к силовым трансформаторам высокого напряжения (BH) и большой мощности.
предшествующий уровень техники известен трансформатор BH и большой мощности с подключенным к линейному вводу обмотки BH грозозащитным экраном (гэ), который представляет собой электрическую цепь последовательно соединенных витков-конденсаторов, которая состоит минимум из двух по всей длине слоев изолированных обкладок с промежутком между ближними точками предыдущей и последующей обкладок в каждом слое и с таким взаимным смещением слоев обкладок, что середина обкладки одного слоя перекрывает промежуток между обкладками другого слоя, а витки-конденсаторы размещены на ближних к линейному выводу катушках обмотки BH и соединены между собой последовательно в спираль вокруг обмотки BH (а. с. ссср -Nь456310,
и между катушками. однако выявлены недостатки самого гэ: наличие собственных высокочастотных колебаний при действии грозового импульса и сложность технологии его изготовления и размещения в трансформаторе. известен трансформатор BH и большой мощности с подключенным к линейному выводу обмотки BH гэ долюка, который представляет собой электрическую цепь последовательно соединенных витков-конденсатов, которая состоит минимум из двух по всей длине слоев изолированных обкладок с промежутком между ближними точками предыдущей и последующей обкладок в каждом слое и с таким взаимным смещением слоев обкладок, что середина обкладки одного слоя перекрывает промежуток между обкладками другого слоя, а витки-конденсаторы размещены на ближних к линейному выводу катушках обмотки BH и соединены между собой так, что емкостные токи одной части обкладок имеют встречные по кругу направления относительно емкостных токов другой части обкладок (патент украины ж73849 HOlF 27/32, HOlF 41/06).
трансформатор по патенту украины имеет ряд позитивных свойств: оптимальное число витков-конденсаторов гэ, отдельное изготовление гэ и его доставка и размещение на обмотке BH трансформатора, отсутствие собственных колебаний гэ. однако имеется потребность упростить процесс изготовления и размещения гэ на обмотку BH, повысить электрическую прочность и механическую гибкость гэ. трансформатор по патенту украины принят как прототип.
раскрытие изобретения
задача изобретения — разработка более прочной и гибкой конструкции и более простого и надежного процесса изготовления и размещения гэ на обмотке BH трансформатора BH и большой мощности.
решение поставленной задачи обеспечивает создание трансформатора BH и большой мощности с подключенным к линейному выводу обмотки BH гэ долюка, который представляет собой электрическую цепь последовательно соединенных витков- конденсоторов, которая состоит минимум из двух по всей длине слоев изолированных обкладок с промежутком между ближними точками предыдущей и последующей обкладок в каждом слое и с таким взаимным смещением слоев обкладок, что середина обкладки одного слоя перекрывает промежуток между обкладками другого слоя, а витки-конденсаторы размещены на ближних к линейному выводу катушках обмотки BH и соединены так, что токи одной части обкладок имеют встречные по кругу направления относительно токов другой части обкладок за счет того, что обкладки всех слоев изготовлены в форме пластины с тонким овалом в поперечном сечении с изоляцией по всему периметру и длине, и слои изолированных пластин прижаты боковыми плоскими сторонами между собой, а соединение между витками-конденсаторами выполнено путем изгибания середины пластины, которая размещена одной своей половиной длины в предыдущем витке-конденсаторе, а другой своей половиной длины - в последующем витке- конденсаторе;
д о п о л н и т е л ь н о при этом присоединенная к линейному выводу обмотки BH пластина гэ выполнена длиной полвитка и это присоединение размещено на геометрической середине (или краю) витка-конденсатора, а остальная часть гэ сформирована из изолированных пластин длиною витка и соединения между витками- конденсаторами размещены последовательно в электрической цепи и расположены тоже на геометрических серединах (или краях) витков- конденсаторов; п р и э т о м цельная электрическая цепь последовательно соединенных витков-конденсаторов телесно выполнена в форме геометрически разомкнутого по кругу многовиткового кольца с зигзагообразной траекторией емкостного тока в цепи обкладок и со свойством гибкого охватывания этим кольцом поверхности обмотки и тесного прижимания последовательных витков-конденсаторов гэ к соответствующим последовательным катушкам обмотки BH с размещением соединений между витками-конденсаторами гэ на свободных от выступающих элементов частях поверхности обмотки BH.
технические р е з у л ь т а т ы, достигнутые при использовании изобретения:
- непрерывный беспаечный процесс изготовления обмотки BH 330- 1200 кв с малыми размерами межвитковой и межкатушечной изоляции;
- простой процесс изготовления гэ: одинаковые обкладки-пластины с одинаковой изоляцией на пластине, формирование соединений витков-конденсаторов путем изгибания части изолированных пластин на их серединах (пайки отсутствуют), простая сборка гэ путем
взаимного размещения и взаимного прижатия и удержания пластин слоем внешней общей изоляции;
- простой и надежный процесс размещения гэ на обмотке BH путем охвата цилиндрической поверхности обмотки гибким геометрическим разомкнутым и развернутым кольцом гэ и последующего тесного прижатия витков-конденсаторов к поверхностям соответствующих катушек; повышенная электрическая прочность изоляции витков- конденсаторов, которые образованы изолированными и прижатыми плоскими сторонами пластинами с овальным поперечным сечением (за счет лучшего распределения электрического поля в изоляции);
- повышенная механическая гибкость гэ (изъят охват обкладки другой обкладкой по всему периметру и длине), изгибание одиночной обкладки для формирования межвиткового соединения; - надежный процесс определения параметров и размеров гэ, отдельного изготовления, доставки и установки гэ на трансформаторе; -безиндуктивность и бесколебательность гэ.
краткое описание чертежей строение гэ и процессы его изготовления и размещения на трансформаторе объяснены в ниже приведенном описании и на чертежах, где: фиг.l - схемы раскладки пластин в гэ (из трех слоев): a,б - вариант размещения соединений между витками- конденсаторами и присоединения к линейному выводу обмотки BH на геометрическом краю витка-конденсатора; а - в гэ, размещенном на обмотке BH;
б - в в развернутом гэ с показом направлений ёмкостных токов в обкладках; в, г - варианты размещения соединений между витками - конденсаторами и присоединения к линейному выводу обмотки BH на геометрической середине витка-конденсатора; в — в гэ, размещенном на обмотке BH; г - в развернутом гэ с показом направлений ёмкостных токов в обкладках (два подварианта); фиг.2 - пример формы гэ (из двух слоев пластин): а - размещение гэ на обмотке BH; б - схема раскладки пластин в развернутом гэ; в — пластина в поперечном сечении; г - виток-конденсатор из двух слоев в поперечном сечении; д — виток-конденсатор гэ-прототипа в поперечном сечении; е, ж - варианты соединения между витками-конденсаторами, выполненного перегибаниями толщины на середине длины пластины; з,i - варианты соединения между витками-конденсаторами, выполненного изгибаниями длины на середине длины пластины. фиг.з - пример раскладки пластин в гэ при размещении соединений между витками-конденсаторами на геометрических краях и серединах витков-конденсаторов.
фиг. 4 - пример формы гэ с размещением соединений витков- конденсаторов только на их геометрических серединах. трансформатор BH и большой мощности с подключенным к линейному выводу обмотки BH гэ долюка, что представляет собой электрическую цепь последовательно соединенных витков-
конденсаторов Bl, B2 ..., которая состоит минимум из двух по всей длине слоев изолированных обкладок (на фиг.l три слоя, а на фиг.2 два слоя изолированных обкладок ах с промежутками (зазорами) 3 между ближними точками х (а) предыдущей обкладки и точками a(x) последующей обкладки в каждом слое) и с таким взаимным смещением слоев, что середина с обкладки одного слоя перекрывает промежуток 3 между обкладками другого слоя (точки а и х обкладки соответствуют направлению тока от а к х по часовой стрелке, а цифровые индексы соответствуют последовательности вхождения обкладки в электрическую цепь, на фиг.l в,г ближними точками являются соединения между витками-конденсаторами, т.е. середины обкладок), а витки-конденсаторы Bl, B2 ... размещены на ближних к линейному выводу катушках обмотки BH (на фиг.2a обкладка ах витка-конденсатора Bl размещена тесно на катушке, присоединенной к линейному выводу обмотки BH, к этому же выводу присоединен вывод аl гэ) и соединены так, что ёмкостные токи одной части обкладок имеют встречные по кругу направления относительно ёмкостных токов другой части обкладок (в гэ типа фиг. Ia, б токи одного витка-конденсатора встречны с токами соседнего витка- конденсатора, а в гэ типа фиг.lв,г токи встречны в обкладках каждого полувитка-конденсатора), при этом обкладки всех слоев изготовлены в форме пластины с тонким овалом в поперечном сечении и с изоляцией по всему периметру и длине (фиг.2в) и слои изолированных пластин прижаты боковыми сторонами один к другому (фиг.2г), а соединение между витками-конденсаторами выполнено путем изгибания (фиг.2e,ж,з,i) середины с пластины, которая размещена одной своей половиной длины в предыдущем
витке-конденсаторе, а другой своей половиной длины в последующем витке-конденсаторе (на фиг.la,б соединение x 2 xз выполнено изгибаниями середины C 23 пластины a 2 x 2 xзaз, которая размещена одной своей половиной a 2 x 2 в правом полувитке предыдущего витка- конденсатора Bl, а другой своей половиной хзаз в одноименном правом полувитке последующего витка-конденсатора B2, т.е. в этом варианте раскладки соединительные полупластины размещены в одноименных полувитках; на фиг.lв,г возможны два подварианта раскладки пластин: 1) верхний, где соединение x 2 a 3 выполнено изгибаниями середины C 2 з пластины a 2 x 2 a 3 xз, которая размещена одной своей половиной a 2 x 2 в правом полувитке предыдущего витка- конденсатора Bl, а другой своей половиной азхз в иноименном левом полувитке последующего витка-конденсатора B2 т.е. в этом подварианте соединительные полупластины размещены в разноименных полувитках; и 2) нижний, где соединение x 2 xз выполнено изгибаниями середины C 2 з пластины a 2 x 2 xзa 3 , которая размещена одной своей половиной a 2 x 2 в правом полувитке предыдущего витка-конденсатора Bl, а другой своей половиной хзаз в одноименном правом полувитке последующего витка-конденсатора B2, т.е. в нижнем подварианте соединительные полупластины размещены в одноименных полувитках); при этом присоединенная к линейному выводу обмотки BH пластина аiхi гэ выполнена длиной полувитка и ее присоединение аi размещено на геометрической середине фиг.lв,г (или краю фиг.la,б) витка-конденсатора Bl, а остальная часть электрической цепи сформирована из изолированных пластин длиной витка, а соединения между последовательными витками-конденсаторами размещены
последовательно в электрической цепи на геометрических серединах x 2 a 3 или x 2 xз фиг. lв,г (или краях x 2 xз фиг. la,б); при этом цельная электрическая цепь последовательно соединенных витков-конденсаторов Bl, B2 ... выполнена телесно в форме геометрически разомкнутого по кругу с разрывами P на фиг. 1 и 2 многовиткового кольца с зигзаговой траекторией емкостного тока в цепи из обкладок со свойством гибкого охватывания этим кольцом поверхности обмотки и тесного прижимания последовательных витков-конденсаторов гэ к соответствующим последовательным катушкам обмотки BH с размещением соединений x 2 xз, х^аз на свободных от выступающих элементов (межкатушечных прокладок, отводов) частях поверхности обмотки BH.
кроме двух вариантов мест размещения соединений между витками-конденсаторами (только на геометрических краях фиг.la,б и только на геометрических серединах фиг. lв,г витков-конденсаторов), возможно сочетание в одном гэ обоих вариантов соединений (фиг.
3).
размещение соединения на геометрическом краю витка связано с попутным направленим тока в обкладках соединяемых полувитков- конденсаторов, а размещение соединения на геометрической середине витка связано со встречным направлением токов в обкладках соединяемых полувитков-конденсаторов.
лучший вариант устройства
лучшей схемой гэ является схема с размещением всех соединений между витками-конденсаторами на их геометрической середине (фиг. 4); при этом соединения образуют хребет, закрепляющий вертикальное размещение витков-конденсаторов, не
стесняя гибких, технологически необходимых движений полувитков в горизонтальной плоскости. такая схема технологичнее при изготовлении, транспортировке и установке гэ на трансформаторе.
промышленная применимость обкладка выполняет свою функцию образования электрического поля конденсатора электропроводной поверхностью M с овальным периметром фиг. 2в; на поверхность обкладки намотана изоляция 0,5δ половинной толщины (прижатые боковыми поверхностями две обкладки-пластины образуют общую изоляцию 0,5δ + 0,5δ =δ); обкладка с учетом удобств для изгибания соединений может бать выполнена несколькими вариантами:
1) сплошная металлическая пластина, т.е. остов о и поверхность M представляют единое проводниковое тело, например, из мягкого алюминия толщиной 0,4...0,6 мм; 2) металлическая полоса толщиною 0,2 ... 0,3 мм, согнутая на торцах вдоль длины с образованием закругленных краев и боковых стенок овального сечения;
3) с диэлектрическим остовом о, на который нанесена обкладка M из фольги. присоединенная к линейному выводу обмотки BH обкладка аiхi может быть выполнена из меди для простоты пайки к медному выводу обмотки, остальные обкладки могут быть выполнены из иного диамагнитного материала. пластины с соединениями-изгибами могут иметь свою специфику в материалах и способе формирования по сравнению с пластинами без изгибов.
гэ сформирован раскладкой, прижатием и изолировкой витков- конденсаторов, прижатие боковых стенок (фиг. 2г) образует более
равномерную картину электрического поля в изоляции по сравнению с прототипом фиг.2д, где внутренняя обкладка с остовом о и фольгою M изолирована изоляцией толщиной δ, на которую нанесена внешняя обкладка мв и внешняя изоляция δв — такой конденсатор имеет неравномерное электрическое поле на торцах, не обладает механической гибкостью, а процесс изготовления сложный, с пайками соединений.
строение по изобретению сформировало комплекс необходимых качеств: 1) простота изготовления;
2) высокие электрические, магнитные и механические свойства (равномерное электрическое поле в изоляции витков- конденсаторов, отсутствие магнитного поля и индуктивности электрической цепи из ряда последовательно соединенных витков-конденсаторов, механическая гибкость одиночной с половинной 0,5δ изоляцией пластины); простота и надежность размещения гэ на обмотке BH. в обмотке BH без гэ при действии на линейный ввод грозового импульса сверхвысокой амплитуды Vb на ближних к линейному выводу межкатушечных каналах возникают высокие напряжения AU ' = Ub-Jсϊ / лfкi (Ci, Ki - емкость изоляции между парой катушек обмотки BH и обмоткою низкого напряжения (HH), продольная емкость пары катушек обмотки BH). высокое опасное напряжение δU возникает из-за того, что грозовой ток, который ответвляется из обмотки BH через емкость изоляции на обмотку HH, протекает через продольную емкость Ki пары катушек и создает на паре катушек падение напряжения δU.
в обмотке с гэ часть ответвляемого емкостного тока протекает не через емкости Ki пар катушек, а через витки-конденсаторы гэ и снижает δU до безопасных допустимых значений δUд
AU d = . AK(N) = NyI CiKi + N(N - I)Ci / 2 ;
изготовление гэ состоит из нескольких операций: 1) изготовление пластин;
2) изолировка пластин;
3) формирование соединений-переходов;
4) сборка гэ.
процесс изготовления пластин зависит от выбранной конструкции пластины и может быть : а) изготовление сплошной пластины из заготовки путем литья, прессовки, прокатки, протяжки, плющения; б) изготовление из полосы путем продольного двустороннего изгибания; в) намотка ленты фольги на диэлектрический остов, например, из картона 0,5мм. процесс изолировки может иметь 2 варианта: а) намотка бумажной ленты; б) намотка на выпрямленную на всю длину пластину 6-8м до 10 витков длинного полотна бумаги путем вращения пластины вокруг своей продольной оси.
изгибание переходов-соединений допускает локальные деформации пластины и морщины в изоляции, поскольку эти деформации и морщины не входят в состав конденсатора, и тут отсутствует электрическое поле между слоями пластин. на транспортной оправке, например, в вакуумной упаковке, гэ доставляют на сборку трансформатора. вес гэ составляет несколько килограммов и не создает проблем для погрузки-перевозки-разгрузки.
установка гэ на обмотку BH представляет собой совмещение витков-конденсаторов с боковыми поверхностями соответствующих катушек обмотки. при вертикальном положении обмотки кольцо гэ опускают-садят на обмотку. при горизонтальном положении обмотки кольцо гэ частично развертывают-раздвигают витковые разрывы P до размера диаметра обмотки - и размещают частично развернутое кольцо на боковую поверхность обмотки, заводят края витков на противоположный бок обмотки, сдвигают разрывы P и прижимают витки-конденсаторы к соответствующим катушкам, присоединительную пластину подключают к линейному выводу обмотки BH.
впервые достигнут полный комплекс необходимых физических, конструктивных и технологических качеств, что сделало гэ долюка совершенным, простым и надежным устройством, повышающим техническую стойкость и экономичность трансформаторов и электропередач по ... 1200кB.
Next Patent: ENZYMES INVOLVED IN TRITERPENE SYNTHESIS