SU1767555A1 - Измерительный высоковольтный трансформатор тока - Google Patents

Abstract

Использование1 высоковольтные измерительные трансформаторы тока наружной установки. Содержание: трансформатор тока рымовидной конструкции имеет металлический бак 4, установленный на высоковольтном полом изол торе 7. Внутри изол тора 7 проходит металлическа  труба 11 и расположен емкостный экран 6, служащий дл  выравнивани  напр жени  вдоль изол тора 7 Экран 6 представл ет собой изол ционный цилиндр 8, на котором намоLK v fe VJ О х СЛ (Л СЛ &. Ј

Description

Фиъ1

тана пленочна  изол ци  9 и конденсаторные обкладки 10. Экран 6 расположен в верхней части изол тора 7, а внизу экрана 6 размещен цилиндрический электрод 14, охватывающий трубу 11. Конденсаторные обкладки 10 сдвинуты между собой и расположены в продольном сечении змейкой, за счет чего уменьшаетс  толщина пленочной изол ции, повышаетс  надежность и уменьшаетс  материалоемкость. 2 ил.

Изобретение относитс  к области электротехники , а точнее к эл ктроизол цион- ной технике и изол ции высоковольтных электрических аппаратов, например трансформаторов тока или напр жени , или огра- ничителей перенапр жений, выполненных с изол цией сжатым газом.

Изобретение может быть использовано в конструкци х высоковольтной электрофизической аппаратуры и высоковольтных ис- точниках напр жени 

Известен высоковольтный аппарат, преимущественно измерительный высоковольтный трансформатор тока с газовым за- полнителем, в котором регулирование электрического пол  осуществл етс  с помощью конденсаторных обкладок.

Использование конденсаторных обкладок позвол ет существенно выравнить распределение напр женности по толщине внутренней изол ции.

Вместе с тем распределение напр жени  по границе системы экранов внутренней изол ции оказывает свое вли ние и на оаспределение напр жени  на поверхно- от.1 изол ционной покрышки,

Однако при расчете системы экранов основное внимание удел етс  распределению электрического пол  внутри нее.

Недостатки известного устройства:

наличие цилиндрических металлических экранов (в системе экранов внутренней изол ции) большой длины;

наличие изол ционных шин, требующих высоких электрических и механических характеристик;

наличие повышенных массогабаритных показателей.

Известен высоковольтный аппарат, например , измерительный трансформатор то- ка, изолированный газом SFe, в котором используетс  емкостный экран с конденсаторными обкладками, расположенными внутри диэлектрического (изол ционного) цилиндра большого радиуса,

Емкостный экран предназначаетс  дл  выравнивани  распределени  электрического пол  по оси симметрии конструкции за счет распределени  напр жени  по конденсаторным обкладкам

Тем самым с помощью заданного распределени  напр жени  по поверхности емкостного экрана (за счет соответствующего подбора емкостей между соседними обкладками ) выравниваетс  распределение напр жени  на другой поверхности.

Недостатком прототипа  вл етс  то, что длина изол ционного цилиндра равна длине конструкции, а конденсаторные обкладки расположены по всей длине цилиндра .

Тем самым неоправданно увеличиваетс  толщина изол ции, в которой располагаютс  конденсаторные обкладки, (т.е. рассто ние между конденсаторными обкладками ) увеличиваетс  число конденсаторных обкладок, что снижает надежность конструкции и приводит к неоправданному перерасходу изол ционных материалов.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности, уменьшение массогабаритных показателей и снижение расхода изол ционных материалов.

Емкостный экран подобного типа может быть использован и в конструкции измерительного высоковольтного трансформатора тока с элегазовой изол цией (с газовым заполнителем ).

Поставленна  цель достигаетс  тем, что измерительный высоковольтный трансформатор тока содержит емкостный экран, который расположен вдоль изол ционной покрышки в среде сжатого газа и состоит из изол ционного цилиндра, конденсаторных обкладок и намотанной между цилиндром и обкладками пленочной изол ции

Новым  вл етс  то, что емкостный экран выполнен меньшей длины, те. экран расположен по всей длине изол ционной 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 изол ционный цилиндр равен длине расположени  обкладок, при этом в нижней части экрана дополнительно установлен электрод

Суммарна  толщина пленочной изол ции уменьшена за счет расположени  конденсаторных обкладок змейкой,

На фиг. 1 представлен измерительный высоковольтный трансформатор тока с эле- газовой изол цией; 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 первична  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 изол ционной покрышки 7 в среде сжатого газа и состоит из изол ционного цилиндра 8, пленочной изол ции 9, конденсаторных обкладок 10 (см. фиг. 1 и 2).

В изол ционной покрышке 7 установлена центральна  труба 11, котора  св зана с магнитопроводом 1.

Изол ционна  покрышка 7 с помощью нижнего фланца 12 соединена с цоколем 13.

Длина емкостного экрана 6 выполн етс  меньше длины (высоты) всей конструкции наружной изол ционной покрышки 7; дл  уменьшени  толщины емкостного экрана 6, конденсаторные обкладки 10 располагаютс  змейкой (со сдвигом и с перекрытием между собой образующих посто нное их количество по толщине изол ции, например, три), замыкание емкостной цепи обеспечиваетс  применением дополнительного электрода 14, расположенного внутри емкостного экрана 6 (в случае изготовлени  трансформатора тока) или снаружи его (в случае изготовлени  ограничител  перенапр жени ).

Уменьшение длины емкостного экрана 6 не приводит к изменению распределени  напр жени  по его длине по сравнению со случаем, когда длина емкостного экрана равна длине всей конструкции, поскольку емкость дополнительного электрода 14 на землю выбираетс .соответствующей величины (см. фиг. 1).

Возможность сокращени  длины емкости экрана 6 вытекает также из того, что дл  высоковольтных конструкций, как правило , необходимо регулирование распределени  напр жени  лишь в верхней части конструкции в области сильных электрических полей в нижней части изол ционной покрышки 7 трансформатора тока напр жение меньше, напр женность пол  в воздухе значительно меньше критических значений.

0

и поэтому нет необходимости в ее дальнейшем снижении.

Таким образом, емкостный экран б в конструкции трансформатора тока обеспечивает оптимальное выравнивание и распределение напр жени  по внешней поверхности наружной покрышки 7 и, тем самым, способствует снижению напр женности в воздухе.

В предлагаемой конструкции экран 6 выполнен с уменьшением длины и расположен в верхней части изол ционной покрышки 7, чем обеспечиваетс  уменьшение длины расположени  конденсаторных коль- цевых (Вобл.) обкладок 10, которые выполнены со сдвигом друг относительно друга (в виде змейки) и расположены с заданным перекрытием между собой.

Концева  защита последней обкладки 0 10 обеспечиваетс  с помощью электрода 14 необходимого радиуса и имеющего потенциал этой обкладки,

Изол ционный цилиндр 8 также равен длине расположени  конденсаторных об- 5 кладок 10.

Суммарна  толщина пленочной изол ции 9 уменьшена за счет змеевидной намотки конденсаторных обкладок 10.

Приводитс  конкретный расчет емкост- 0 ного экрана.

Пусть необходимо выбрать емкостный экран дл  измерительного трансформатора тока с элегазовой изол цией (см, фиг. 1),

Можно полагать, что расчет габаритов 5 конструкции следует вести при расчетном напр жении, равном испытательному напр жению коммутационного импульса, равном кВ, При давлении элегаза 0,4 МПа (4 атм) допустима  напр женность 0 принимаетс  равной Ед-140 кВ/см.

Радиус центральной заземленной трубы 11 принимаетс  равным см.

Принимаетс  также, что дополнительный электрод 14 будет находитс  под напр - 5 жением, равным половине максимального приложенного.

Тогда радиус экрана 14 выбираетс  исход  из

0ирЭф - - 650кВ

и рассчитываетс  по формуле

(тШ

15,9.

,0exprjf

10

Принимаем см. При этих данных обща  емкость экрана 14 относительно центральной трубы 11 составит:

Сэ.Тр

,-14.

2лЕо1эЈ 2лг-8,84-10 -30-1

35,,

48

где

,84 10 14;

см;

, .

Отсюда следует, что дл  получени  половины максимального приложени  на экране 14 проходна  емкость конденсаторных обкладок 10, образующих емкостный экран 6, должна составл ть 35 пФ.

При толщине изол ции между соседними конденсаторными обкладками 10 равным 1 мм, допустимое рабочее напр жение, по сложившейс  практике, принимаетс  на один слой 15 (изол ционной пленки 9) ,53 кВ.

Необходимое количество слоев 15 составит

Псл

Цн.раб. 525 Уел

- Т 53е 6°СЛОевЕмкость между двум  конденсаторными обкладками 10 (емкость одного сло  15) должна быть:

-Рсл 35-60 2100 пФ.

Дл  расчета длины конденсаторных обкладок 10 определ етс  радиус изол цион- ного цилиндра 8, который определ етс  по известной формуле дл  двух поаксиальных цилиндров по значени м Up и ЕДОп.

10 exp

1300 140-10

Принимаетс  минимальный радиус намотки обкладки 10, наход щейс  под потенциалом рабочего напр жени , равным см.

Емкость одного сло  15 определ етс  по формуле

Сел. -

°Јо°Коб 1сл

Д

2100пФ.

При Ј1 3,0; ,1 см и см, длина перекрыти  конденсаторных обкладок в слое составит

Сел. Д

1СЛ.

2Я-Ј1 Ј0фРоб

U

5

0

. 2100-КГ -01 485ш 2-л:-3-8,84-10 14-26

Минимальна  длина конденсаторной намотки определ етс  необходимым сдвигом обкладок 10, который определ етс  напр жением перекрыти  при воздействии полного грозового импульса равном 1500 кВ.

Согласно разделов 3.4 и 3.5 Справочник по электрическим аппаратам высокого напр жени  под редакцией В.В.Афанасьева (г. Ленинград, Энергоатомиздат, 1987 г.) напр жение перекрыти  дл  мм не более 35 кВ.

В наших услови х, при полном грозовом импульсе, на слой 15 воздействует напр жение

иСл.,5кВ.

Таким образом имеетс  запас, он составл ет:

2,8 раза.

Исход  из этого, минимальную длину сдвига обкладки 10 можно прин ть Я 1 см.

Дл  расположени  экрана 14 в средней части изол тора 7 длина сдвига прин та равной 1,5 см.

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

2 -еь-е-1 2- -8,84-10 14-1.5

In

Roe Ri

-3

0,87пФ.

Таким образом, емкость конденсаторов (уступов) относительно земли значительно меньше емкости перекрыти  конденсаторных обкладок -jfTo-r 2414 раз, поэтому в

расчете емкост ми относительно земли можно пренебречь.

При расположении емкостного экрана (изол ции) по всей длине изол ционной конструкции по принципу кабельно-конденса- торной изол ции толщина изол ционной конструкции составит

2- 60 см. При конусном расположении изол ции объем изол ции на цилиндрической части заземленной трубы 11 составит (при длине трубы 390 см)

elfeW)(y.

390

191135см3 &0,2 м3,

Объем изол ции при расположении конденсаторные обкладки (толщина равна 3 мм и выполнена на половине длины, составит

(26,32-262) см3 «0,01 м3,5

т.е. объем изол ции уменьшаетс  почти в 20 раз.

Приведенный пример показывает, что выполнение емкостного экрана 6, согласно 10 изобретению, вполне возможно, и его длина может быть существенно сокращена, т.е. обща  высота изол ционной покрышки 7 дл  трансформатора тока 500 кВ составл ет 4100мм.15

Предлагаемый измерительный высоковольтный трансформатор тока позвол ет:

осуществить принудительное распределение напр жени  по экрану и замыкание емкостной цепи;20

осуществить уменьшение толщины намотки изол ционной пленки между конденсаторными обкладками;

осуществить уменьшение массогаба- ритных показателей.25

,л

% Ш&ПШЈШШШ7,

S zsSTl

Ј&.:..

I

Claims (1)

1. Формула изобретени  Измерительный высоковольтный трансформатор тока рымовидной конструкции, содержащий первичную и вторичные обмотки , расположенные в металлическом корпусе наверху полого высоковольтного изол тора, внутри которого проходит металлическа  труба с отводами от вторичных обмоток и размещен емкостный экран, представл ющий собой изол ционный цилиндр , на котором намотаны пленочна  изол ци  и конденсаторные обкладки, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и уменьшени  материалоемкости , он дополнительно содержит цилиндрический электрод, конденсаторные обкладки емкостного экрана имеют одинаковую ширину, одинаково сдвинуты одна относительно другой в осевом направлении , а в продольном сечении экрана они расположены в виде змейки, емкостный экран расположен в верхней части полого высоковольтного изол тора, а цилиндрический электрод - в нижней части емкостного экрана и охватывает металлическую трубу.

   9ut.2