Трансформатор високої напруги і великої потужності з розподілюючим екраном (ре) долюка і способи виготовлення, визначення параметрів і випробування ре (варіанти)

Група винаходів відноситься до електротехнічної галузі і може бути використана в силових трансформаторах і реакторах високої напруги (ВН) і великої потужності. Відомий трансформатор ВН і великої потужності з петлевою обмоткою [патент США №587997, 1947; а.с. СССР №257598, №739665, №1206845 H01F27/34, 1980 і книга Долюка Р.П. Грозоупорность трансформаторов, Μ., Энергоатомиздат, 1993, с.11-54]. У нього висока електрична стійкість при перенапругах, але збільшені витрати праці із-за пайок та ізолювання при виготовленні обмотки і збільшені внутрішні втрати електроенергії в обмотці у власному робочому магнітному полі. Відомий трансформатор ВН і великої потужності з приєднаним до лінійного виводу обмотки ВН РЕ спірального або кільцевого типів конструкції, які призначені для придання трансформатору експлуатаційної стійкості: давати можливість виконувати обмотку із транспонованого проводу без внутрішніх втрат енергії, з малою ізоляцією і без міжкотушкових каналів, але самі РЕ мають недоліки, тому потенційно краща конструкція не знаходить застосування. Відомий трансформатор ВН і великої потужності з приєднаним до лінійного виводу обмотки ВН РЕ спірального типу, що містить послідовно-паралельні ємності, сформовані шарами концентричних між собою і витками обмотки ізольованих дугових обкладок, що мають у перерізі форму співосних овалів у необхідній для ємності кількості, і з'єднані по колу так, що точки входу і виходу кожної ємності розміщені на різноіменних краях її обкладок з утворенням суцільної спіралі ємностей, намотаної на вхідну частину обмотки ВН [а.с. СССР №1821825 H01F27/36, 27/28, 1990; книга Долюка Р.П. рис.55 с.77-86]. За прототип прийнята конструкція по а.с. №1821825. Цей тип конструкції має позитивну технологічну якість суцільність шарів обкладок і ізоляції і відсутність проміжних виводів між ємностями, але йому притаманні недоліки: недостатня електрична стійкість із-за власних високочастотних коливань, що виникають при дії на трансформатор перенапруг великої крутизни; недостатня магнітна і теплова стійкість із-за виникнення вихрови х стр умів в обкладках при дії магнітного поля обмотки; недостатня механічна стійкість із-за можливого пошкодження обкладок при формуванні РЕ і розміщенні його на обмотці. Відомий трансформатор ВН і великої потужності з приєднаним до лінійного виводу обмотки ВН РЕ кільцевого типу, що містить послідовні кільцеві ємності (КЄ), утворені концентричними між собою і витками обмотки ізольованими паралельними овально-плоскими у перерізі обкладками у формі розімкнутих кілець, і з'єднані різноіменними краями через відводи по осі обмотки з обмоткою і між собою з утворенням ряду КЄ, розміщених на вхідній частині обмотки [а.с. СССР №54067, 1937; книга Сиротинского Л.И. Техника высоких напряжений, Госэнергоиздат, М.-Л., 1953, рис.7-32 с.178]. За прототип прийнята конструкція по рис.7-32 книги Сиротинського Л.І. Кільцевий тип РЕ має позитивну якість - хорошу сумісність з котушковими обмотками, але йому притаманні ті ж самі недоліки, що у РЕ спірального типу та необхідність з'єднань КЄ з парами котушок. Відомий спосіб виготовлення і встановлення на трансформатор ВН і великої потужності РЕ спірального типу, що складено з операцій викройки базової стрічки із діелектричного матеріалу шириною витка обмотки і довжиною спіралі РЕ, намотки на стрічку шарів внутрішніх обкладок, внутрішньої ізоляції, зовнішніх обкладок, зовнішньої ізоляції за допомогою механізмів переміщення і намотки на стрічку, розміщення витків спіралі на відповідних витках обмотки з суміщенням їх лінійних виводів, утяжки, закріплення, з'єднання лінійних виводів РЕ і обмотки ВН трансформатора і виміру електричних параметрів [а.с. СССР №725097 H01F27/36, 1978; книга Долюка Р.П. с.82-83]. За прототип прийнято спосіб по а.с. Недолік відомого способу - необхідність виготовлення РЕ і розміщення його на котушкову обмотку з міжкотушковими прокладками проводити в одному технологічному процесі, бо їх відокремлення призводить до попадання переходів РЕ на виступи прокладок в обмотці. Для інших типів обмоток (котушкових без прокладок, спіральних) а також для віддалених від обмотки РЕ цей тип конструкції може бути виготовленим окремо і без перешкод розміщено в трансформаторі. Відомий спосіб виготовлення і встановлення на трансформаторі ВН і великої потужності РЕ кільцевого типу, що містить операції заготовки остова із діелектричного матеріалу шириною і довжиною витка обмотки, намотки на нього обкладки і ізоляції, пайки виводів, транспортування і розміщення КЄ на відповідних витках обмотки, їх утяжки, закріплення, з'єднання, приєднання виводу РЕ до лінійного виводу обмотки ВН і виміру параметрів [а.с. №54067,1937; книга Сиротинського Л.І. с.178]. За прототип прийнято спосіб по книзі. Недоліком відомого способу являється велика трудомісткість виготовлення виводів і велика товщина ізоляції. Відомий спосіб визначення параметрів РЕ, що містить операцію виміру допустимого на парі котушок безперервної обмотки ВН градієнта перенапруги DUд шляхом багаторазової подачі на пару котушок з міжкотушковою ізоляцією імпульсів DU зі ступінчатим збільшенням їх амплітуди до моменту пробою міжкотушкової ізоляції і фіксації найбільшого значення допробивної амплітуди DUд і перевірочну операцію виміру градієнтів перенапруги на парах котушок обмотки ВН трансформатора з РЕ або його моделі, в яких реалізовані задані градієнти перенапруги DU більші або дорівнюють DUд і вирахувані число вхідних пар котушок для розміщення РЕ та значення ємностей РЕ, при подачі на лінійний вивід обмотки ВН трансформатора випробувальної перенапруги [а.с. СССР №1821825 H01F27/36, 1990; книга Долюка Р.П. с.78-85]. За прототип прийнято спосіб по а.с, бо він стосується більш економічного РЕ на вхідній частині обмотки. Недоліком відомого способу є необхідність приєднання кінцевої обкладки РЕ до обмотки для унеможливлення коливань між РЕ і обмоткою, що можуть виникнути із-за примусової заданості параметрів без точного врахування процесу перенапруги в трансформаторі з РЕ. Відомий спосіб випробування РЕ, що містить операції виготовлення фази трансформатора, РЕ, встановлення РЕ на фазі трансформатора, подачі випробувальних напруг на лінійний вивід обмотки ВН і виміру електричних параметрів [книга Долюка Р.П. рис.56 с.85]. Відомий спосіб випробування РЕ, що містить операції виготовлення остова ізоляції фази трансформатора, РЕ, встановлення РЕ на остові ізоляції фази, подачі випробувальних напруг на лінійний вивід РЕ і виміру електричних параметрів [книга Долюка Р.П. с.85, передостанній абзац]. Цей спосіб прийнято за прототип як малозатратний і ближчий до винаходу. Недолік відомого способу - його прийнятність тільки для багатоелементного РЕ з заземленою кінцевою обкладкою і непристосованість до вкороченого РЕ. В основу винаходу поставлена задача розробки конструкції і способу виготовлення спірального і кільцевого типів РЕ а також способу визначення параметрів РЕ і способу випробування РЕ для підвищення комплексної стійкості РЕ і трансформатора ВН і великої потужності зі всіма типами обмоток при дії сукупності експлуатаційних і технологічних чинників а також для зменшення габаритів і затрат на трансформатор та для створення умов відокремленому високоякісному виробництву РЕ. Вирішення поставленої задачі забезпечує однаковими або еквівалентними засобами створення: 1) трансформатора ВН і великої потужності з приєднаним до лінійного виводу обмотки ВН РЕ спірального типу, що містить послідовні ємності, сформовані шарами концентричних між собою і витками обмотки ізольованих дугових обкладок, що мають у перерізі форму співосних овалів, і з'єднані по колу з розміщенням точок входу і виходу кожної ємності на різноіменних краях її обкладок з утворенням суцільної спіралі ємностей, намотаної на вхідну частину обмотки ВН, за рахунок того, що РЕ складено з парного числа паралельних часткових спіралей ємностей (ЧСЄ), де кожна сформована з двох шарів обкладок, а ЧСЄ намотані на обмотку попарно зустрічно; для зменшення градієнтних перенапруг в РЕ і в оточуючій обмотку ВН ізоляції вхідна обкладка вхідної ємності ЧСЄ виконана у формі внутрішнього овалу дугою півкола і своїм початком приєднана до лінійного виводу обмотки ВН, а вихідна обкладка вхідної ємності виконана у формі зовнішнього овалу і через подовження свого кінця з'єднана з початком вхідної зовнішньої обкладки наступної ємності з формуванням зовнішньої здвоєної обкладки на довжину кола, яка намотана одним своїм боком на вхідну матушку обмотки, а вихідна обкладка наступної ємності виконана внутрішньою і через подовження по колу з відхиленням по осі обмотки її кінця з'єднана з початком внутрішньої обкладки подальшої ємності з формуванням здвоєної внутрішньої обкладки на довжину кола і розміщенням її половини на наступній котушці і т.д. з утворенням ЧСЄ, намотаної на вхідну частину обмотки; 2) трансформатора ВН і великої потужності з приєднаним до лінійного виводу обмотки ВН РЕ кільцевого типу, що містить послідовні кільцеві з розривом ємності (КЄ), сформовані концентричними між собою і витками обмотки ізольованими дуговими овальними у перерізі обкладками, з'єднані виводами по осі обмотки і розміщені на вхідній частині обмотки ВН, за рахунок того, що КЄ складена з паралельних часткових кільцевих ємностей (ЧКЄ), де кожна ЧКЄ сформована з двох шарів співосних овальних у перерізі обкладок з розміщенням входу і ви ходу кожної ємності на одноіменних точках її обкладок; для зменшення градієнтних перенапруг в РЕ і в оточуючій обмотку ВН ізоляції вхідна обкладка вхідної ємності ЧКЄ виконана у формі зовнішнього овалу на довжині правого півкільця і своїм початком приєднана до лінійного виводу обмотки ВН, а вихідна обкладка вхідної ємності виконана у формі внутрішнього овалу теж на довжині правого півкільця і через подовження по колу свого початку з'єднана з кінцем вхідної обкладки довжиною лівого півкільця наступної ємності з утворенням здвоєної внутрішньої обкладки на довжині кільця з розривом, а вихідна обкладка наступної ємності виконана у формі зовнішнього овалу на довжині лівого півкільця і її кінець через мікровивід крізь зовнішній шар ізоляції по осі обмотки з'єднано з вхідною обкладкою наступної послідовної ЧКЄ і т.д.; для підвищення електричної міцності ємності між внутрішньою і зовнішньою овальними обкладками ємності розміщена проміжна обкладка, яка розділює шар ізоляції на два шари менших товщин; 3) способу виготовлення і встановлення РЕ спірального типу на трансформаторі ВН і великої потужності, що містить операції викройки базової стрічки із діелектричного матеріалу шириною витка і довжиною РЕ, намотки на стрічку шарів обкладок і ізоляції, розміщення витків РЕ на відповідних витках обмотки з суміщенням їх лінійних виводів, утяжки, закріплення, з'єднання лінійних виводів РЕ і обмотки і виміру електричних параметрів, за рахунок того, що базову стрічку намотують на оправку діаметром обмотки витками з провисанням і з закріпленням на оправці початку і кінця стрічки, відтягують дугу стрічки в радіальній площині і заводять її в робочу зону механізмів переміщення і намотки і намотують ЧСЄ; перенасаджують ЧСЄ на дискову транспортну упаковку з засобом запобігання зволоженню; доставлену ЧСЄ насаджують на обмотку ВН трансформатора і після закріплення її витків такими ж операціями розміщують на попередній ЧСЄ наступну ЧСЄ з зустрічним напрямком намотки; 4) способу виготовлення і встановлення РЕ кільцевого типу на трансформаторі ВН і великої потужності, що містить операції виготовлення КЄ через заготовку остова із діелектричного матеріалу шириною і довжиною витка обмотки, намотку на нього обкладок і ізоляції, пайку виводів; транспортування КЄ, розміщення на обмотці, утяжки, закріплення, з'єднання між собою і з лінійним виводом обмотки ВН і виміру електричних параметрів, за рахунок того, що спочатку виготовляють розгорнуту ЧКЄ, коли на столі довжиною не меншою від довжини витка розгортають рулони електротехнічного паперу або плівки і фольги, відрізають полотно паперу довжиною шару ізоляції і смугу фольги довжиною обкладки, кладуть на повздовжній край полотна лінійну оправку більшу за довжину полотна круглої або овальної форми у перерізі, обертають лінійну оправку і намотують на неї кілька витків паперу для остова, приставляють смугу фольги шириною периметра внутрішньої обкладки і одним обертом намотують внутрішню обкладку, наступними обертами намотують вн утрішню ізоляцію, стелять смуги фольги і вмотують зовнішні обкладки, виймають лінійну оправку, паяють мікровиводи із тонкого гнучкого ізольованого провідника з гострим вістрям; потім по одній ЧКЄ згинають пластом на кільцевій оправці діаметром обмотки ; групу зігнути х паралельних ЧКЄ з'єднують між собою і намотують на неї зовнішню ізоляцію з проколюванням повивів ізоляції вістрям виводу і формуванням КЄ з двома мікровиводами; розміщують КЄ в транспортній дисковій упаковці з засобом запобігання зволоженню; 5) способу визначення параметрів РЕ для трансформатора ВН і великої потужності, що містить операцію виміру допустимого на парі котушок безперервної обмотки ВН градієнта перенапруги DUд шляхом багаторазової подачі на пару котушок з міжкотушковою ізоляцією імпульсів DU зі ступінчатим збільшенням їх амплітуди до моменту пробою міжкотушкової ізоляції і фіксації найбільшого значення допробивної амплітуди DUд і перевірочну операцію виміру градієнтів DU на парах котушок обмотки ВН трансформатора з РЕ або його моделі, в яких реалізовані задані градієнти DU менші або дорівнюють£DUд і вирахувані число пар вхідних котушок для розміщення РЕ та значення ємностей РЕ, при подачі на лінійний вивід обмотки ВН випробувальної перенапруги, за рахунок того, що необхідні для задання значення DU і число n вхідних пар котушок для розміщення РЕ вимірюють на трансформаторі без РЕ або на його моделі при вилучених поперечних ємностях С, що утворені цими парами котушок з сусідніми частинами трансформатора (обмотки нижчої напруги (НН), стінки бака, обмотки ВН сусідніх фаз) у такій послідовності: вилучають ємність С у пари котушок, що підключена безпосередньо до лінійного виводу, подають на лінійний вивід випробувальну перенапругу, вимірюють DU і порівнюють з DUд, потім вилучають С також у наступної пари котушок і також вимірюють і порівнюють DU з DUд і так продовжують з добавленням по одній парі в гр упу вхідних котушок до першого одержання DU меншого або рівного£DUд, а необхідні значення ємностей e вираховують по алгоритму: e1=1mC; e2=2mС+1С; e3=3mС+1С+2С; e4=4mС+1С+2С+3С; en=nmС+1С+2С+3С+...+(n-1)С; де m=U/DU, U - напруга найвіддаленійшої вхідної матушки; індекси пар катушок ростуть від найвіддаленійшої пари в сторону лінійного виводу; 6) способу випробування РЕ для трансформатора ВН і великої потужності, що містить операції виготовлення остова ізоляції фази трансформатора і РЕ, встановлення РЕ на остові ізоляцій подачі випробувальних напруг на лінійний вивід РЕ і виміру параметрів, за рахунок того, що виготовляють і розміщують рядом з крайніми ємностями РЕ кільцеві ізольовані електроди циліндричної форми у перерізі (тори). Технічний результат, що досягається при використанні групи винаходів: - створена конструкція РЕ: без власних коливань при дії на трансформатор перенапруг з крутим фронтом або високою частотою за рахунок зустрічності струмів в сусідніх обкладках ємностей і вибору оптимальних значень цих ємностей; без вихрових стр умів в обкладках за рахунок утворення паралельних неспівосних часткових ємностей з оптимальною шириною обкладки; з пластичним формуванням кільцевої форми ємності за рахунок оптимальності механічного моменту опору; з підвищеною електричною міцністю внутрішньої ізоляції за рахунок регулювання електричного поля проміжною овальною обкладкою; - створена обмотка ВН з РЕ, що зменшує електричну напруженість поля в ізоляції, що оточує цю обмотку, за рахунок зниження найбільших градієнтних перенапруг між витками РЕ; - створено спосіб виготовлення кільця ємностей, що забезпечує безщілевий шар ізоляції з підвищеною електричною міцністю; - створена конструкція мікровиводу від обкладки і спосіб його виведення шляхом проколювання пластів ізоляції при їх навивці, що забезпечує високу електричну і механічну міцність і малі затрати праці при виготовленні; - створена конструкція і технологія виготовлення РЕ, що забезпечує закладку необхідного комплексу параметрів і властивостей, їх зберігання при доставці до трансформатора і подетальну сумісність з обмотками всіх типів при встановленні РЕ на трансформаторі; - створена конструкція і спосіб виготовлення трансформатора з обмоткою ВН і великої потужності, що забезпечує комплексну електричну, магнітну, теплову і механічну стійкість при дії на нього експлуатаційних і технологічних чинників; - створено спосіб експериментального визначення необхідних оптимальних параметрів РЕ шляхом вимірів на трансформаторі або його моделі з відтворенням в них реальної діагностичної ситуації перенапруги. Трансформатор ВН і великої потужності з РЕ пояснюється нижченаведеним описом і кресленнями, де: Фіг.1 - будова РЕ спірального типу по п.1, 2, зліва - ЧСЄ, справа - виток РЕ; Фіг.2 - будова РЕ кільцевого типу по п.3, 4; Фіг.3 - ємність РЕ в магнітному полі, зліва - прототип, справа - по винаходу п.5; Фіг.4 - варіанти розміщення РЕ на обмотці ВН трансформатора по винаходу; Фіг.5 - стадії виготовлення РЕ, зверху - ЧСЄ на оправці при намотці обкладок і ізоляції, посередині розгорнута ЧКЄ на столі в момент вмотки здвоєної і одиночних обкладок, внизу - КЄ на оправці при намотці зовнішньої ізоляції; Фіг.6 - трансформатор і РЕ та їх еквівалентні схеми, зліва зверху - трансформатор без РЕ, зліва знизу трансформатор при визначенні параметрів РЕ по способу п.8, справа зверху - трансформатор з РЕ по винаходам, справа знизу - випробування РЕ по способу п.9. На Фіг.1 трансформатор ВН і великої потужності з приєднаним до лінійного виводу А обмотки ВН РЕ спірального типу п.1 винаходу, що складений з парного числа (в даному прикладі з двох) паралельних ЧСЄ, де кожна ЧСЄ сформована з двох шарів обкладок (тобто, шару внутрішніх і шар у зовнішніх обкладок), а ЧСЄ намотані на обмотку ВН попарно зустрічно (в даному прикладі ЧСЄЛ має лівий напрямок намотки і розміщена безпосередньо на котушку К100 обмотки ВН, а ЧСЄП має правий напрямок намотки і розміщена на ЧСЄЛ), а лінійні виводи АЧСЄЛ та АЧСЄП приєднані до лінійного виводу А обмотки ВН; кожна спіраль складається з послідовних ємностей Є, сформованих концентричними між собою і витками обмотки ізольованими дуговими обкладками О (в даному прикладі обкладки О100 і О99,5 утворюють вхідн у ємність Є100, обкладки О99,5 і О99 утворюють наступну ємність Є99,5 і т.д.), що мають у перерізі форму співосних овалів, а ємності Є з'єднані послідовно по колу з розміщенням точок входу і ви ходу в кожній Є на різнойменних краях її обкладок (в даному прикладі Є100 має вхід на краю a обкладки О100 і вихід на краю х обкладки 99,5) з утворенням суцільної спіралі ємностей, намотаної на вхідну частину обмотки ВН (приклади розміщення РЕ на вхідній частині обмотки ВН показані на Фіг.4) зустрічна намотка однакових ЧСЄ призводить до однакових зустрічних струмів і в паралельних ЧСЄ і до взаємної компенсації їх магнітних потоків, тобто РЕ спірального типу стає безіндуктивним і безколивальним, що придало трансформатору стійкість при дії перенапруг. Формування ЧСЄ двома шарами обкладок зменшило діаметр овалу зовнішньої обкладки, що різко знизило вихровий струм в обкладках і зробило їх безвихровими; це ж призвело до суттєвого зменшення механічного моменту опору при згинанні тіла ЧСЄ на оправці, що перетворило її в гнучке тіло, що виключає пошкодження обкладок і ізоляції; ці результати придали РЕ магнітну теплову і механічну стійкість. На Фіг.1 (зліва) показана будова ЧСЄ по п.2., в якій вхідна обкладка О100 вхідної ємності Є100 виконана у формі внутрішнього овалу дугою півкола і своїм початком АЧСЄ приєднана до лінійного виводу обмотки ВН, а вихідна обкладка О99,5 цієї ємності виконана у формі зовнішнього овалу і через подовження хa свого кінця х з'єднана з початком a вхідної зовнішньої обкладки наступної ємності Є99,5 з формуванням зовнішньої здвоєної обкладки на довжину кола, яка намотана одним боком на вхідну котушк у К100 обмотки, а вихідна обкладка О99 виконана внутрішньою і через подовження хa по колу з відхиленням по осі обмотки її кінця з'єднана з початком внутрішньої обкладки подальшої ємності Є99 з формуванням здвоєної внутрішньої обкладки на довжину кола і переходом її половини в площину наступної котушки К99 і т.д. з формуванням здвоєних (крім вхідної і кінцевої) обкладок по всій ЧСЄ. Будова ЧСЄ по Фіг.1, коли ємність Є займає півкола, дає зменшені градієнти напруги DU внутрі РЕ і в ізоляції між обмоткою ВН і сусідніми частинами трансформатора (обмотка нижчої напруги (НН), обмотки ВН сусідніх фаз, стінки бака), бо DUє в ємності Є, DUl на дуговому проміжку між краями обкладок сусідніх ємностей і DUh на вертикальному проміжку між зовнішніми обкладками сусідніх витків мають такі значення в долях від градієнта DUk котушки: DUє=0,5 (1); DUІ=1; DUh=1. (2) Вирази (1) і (2) вказують на те, що внутрі РЕ і біля РЕ створено дрібніший розподіл градієнтів, ніж в обмотці (на міжквтушкову ізоляцію в обмотці діє градієнт 2DUk), що: а) дозволяє виконати ізоляцію між внутрішньою і зовнішньою обкладками ємності Є з малою товщиною (від долей міліметра до одного міліметра) і одержати малу товщин у РЕ і б) дозволяє зменшити градієнти напруги в ізоляції між обмоткою ВН і сусідніми частинами трансформатора, що підвищує електричну стійкість трансформатора при всіх видах напруг. На Фіг.2 трансформатор ВН і великої потужності з приєднаним до лінійного виводу А обмотки ВН через власний вивід Акє РЕ кільцевого типу п.3 винаходу, що містить послідовні КЄ100, КЄ99, КЄ98, що сформовані концентричними між собою і витками обмотки ізольованими дуговими співосними овальними обкладками О100, О99,5, О99, О98, О97, з'єднані між собою виводами КЄ-КЄ по осі обмотки і розміщені на вхідній частині обмотки ВН; при цьому КЄ складено з паралельних ЧКЄ (в даному прикладі з двох ЧКЄ), де кожна ЧКЄ сформована з двох шарів співосних овальних обкладок з розміщенням входу і ви ходу кожної ємності Є на одноіменних точках її обкладок (в даному прикладі ємність Є100 має вхід і вихід на краях а, в ємності Є99,5 вхід і ви хід на краях х обкладок і т.д.). Розміщення входу і ви ходу ємності Є в одноіменних точках її обкладок призводить до однакових і зустрічних стр умів і в цих обкладках та до взаємної компенсації їх магнітних потоків, тобто РЕ кільцевого типу стає безіндуктивним і безколивальним, що придає трансформатору стійкість при дії перенапруг. Формування ЧКЄ двома шарами обкладок зменшує діаметр овалу зовнішньої обкладки, що різко знижує вихровий струм в обкладках і перетворює їх в безвихрові; цей же розмір привів до суттєвого зменшення механічного моменту опору при згинанні тіла ЧКЄ на оправці, що перетворило ЧКЕ в гнучке тіло, що виключає пошкодження обкладок і ізоляції; ці результати придали РЕ кільцевого типу магнітну теплову і механічну стійкість. На Фіг.2 показана будова КЄ по п.4, в якій вхідна обкладка О100 вхідної ємності Є100 виконана у формі зовнішнього овалу на довжині правого півкільця і своїм початком Акє приєднана до лінійного виводу А обмотки ВН, а вихідна обкладка О99,5 цієї ємності виконана у формі внутрішнього овалу теж на довжині правого півкільця і через подовження по кільцю свого початку a з'єднана з кінцем х вхідної обкладки довжиною лівого півкільця наступної ємності Є99,5 з утворенням здвоєної внутрішньої обкладки на довжині кільця з розривом, а вихідна обкладка О99 виконана у формі зовнішнього овалу на довжині лівого півкільця і її кінець мікровиводом КЄ-КЄ крізь зовнішній шар ізоляції по осі обмотки з'єднано з вхідною обкладкою наступної послідовної ЧКЄ і т.д. В даному кільцевому РЕ створено, як і на Фіг.1, дрібніший ніж в обмотці розподіл градієнтів напруги, бо в кожному кільці розміщено дві послідовні ємності, що дає можливість зменшити розміри ізоляції внутрі РЕ і ізоляції біля обмотки ВН та підвищити стійкість трансформатора при всіх видах напруг. На Фіг.3 (справа) показана у перерізі ємність Є РЕ п.5, що має внутрішню обкладку з радіусом r1 внутрішнього ребра, зовнішню обкладку з радіусом r2 зовнішнього ребра і проміжну обкладку з радіусом rn проміжного ребра, який близький до середнього геометричного від внутрішнього і зовнішнього радіусів і розділяє ізоляцію на два шари з меншою товщиною біля внутрішнього. Оскільки висота h обкладок набагато більша радіусів r1, r2, rn, то часткові ємності між плоскими стінками обкладок набагато більші часткових ємностей між циліндричними стінками ребер, то рівномірний по товщині ізоляції розподіл напруги між плоскими частинами обкладок шляхом введення проміжної обкладки задано і в циліндричній частині, що суттєво зменшує найбільшу напруженість на внутрішньому ребрі і на краях обкладок і підвищує електричну стійкість РЕ. На Фіг.4 показані приклади місць розташування РЕ на обмотці ВН трансформатора: 1) РЕ1 у формі окремого концентру під внутрішньою поверхнею обмотки ВН, вивід Ає1 підключають до виводу А обмотки ВН, а витки РЕ розміщують навпроти вхідних котушок К100...К95 обмотки ВН; РЕ1 зменшує найбільші градієнти перенапруг в обмотці ВН, дозволяє виконати обмотку із безвтратного магнітно стійкого транспонованого проводу з мінімальною міжкотушковою ізоляцією а також зменшує градієнти перенапруг і робочої напруги в ізоляції ВН-НН між обмоткою ВН і обмоткою НН, між ВН і стінкою бака, підвищує стійкість ізоляції трансформатора; РЕ1 може бути спірального типу; 2) РЕ2 під вхідними котушками обмотки ВН з тими ж впливами на обмотку і на ізоляцію ВН-НН, ВН-бак, РЕ2 зручніше виконати кільцевого типу; 3) РЕ3 внутрі котушок обмотки ВН, технологічно виконувати РЕ3 кільцевого типу, зменшує градієнти напруг в обмотці ВН а також в ізоляції ВН-НН, ВН-бак, між ВН різних фаз; 4) РЕ4 на зовнішніх витках вхідних котушок обмотки ВН, зменшує градієнтні перенапруги в обмотці ВН а також в ізоляції, що оточує вн утрішню і зовнішню поверхні ВН; 5) PE5 у формі окремого концентру над зовнішньою поверхнею обмотки ВН, може бути спірального типу, зменшує градієнтні напруги внутрі обмотки ВН і в ізоляції, що оточує обмотку ВН з внутрішньої і зовнішньої сторін. На Фіг.5 зверху показано розміщення РЕ спірального типу на оправці при його виготовленні: виготовлену базову стрічку шириною витка і довжиною РЕ намотують на оправку D діаметром обмотки витками W з провисанням і закріпленням на оправці початку і кінця стрічки, відтягують дугу ¶ стрічки в радіальній площині і заводять її в робочу зону механізмів Μ переміщення і намотки, де намотують ЧСЄ; потім перенасаджують ЧСЄ на транспортну дискову упаковку з засобом запобігання зволоженню, доставляють ЧСЄ і насаджують на обмотку ВН трансформатора і після розміщення витків ЧСЄ на відповідних витках обмотки ВН з суміщенням лінійних виводів ЧСЄ і обмотки ВН, утяжки, закріплення такими ж операціями розміщують на попередній ЧСЄ наступну ЧСЄ з зустрічним напрямком намотки, приєднують лінійний вивід РЕ до лінійного виводу обмотки ВН і вимірюють електричні параметри. Намотка ЧСЄ на оправці діаметром обмотки і доставка в транспортній упаковці такого ж діаметру забезпечують формування потрібної структури ізоляції і обкладок, її збереження і перенос без пошкоджень в трансформатор ВН і великої потужності. Намотку шарів обкладок здійснюють обкладками здвоєної довжини, що складаються з двох обкладок послідовно з'єднаних ємностей і з'єднуючої дуги, навпроти з'єднуючої дуги вн утрішнього шару обкладок розмішують роз'єднуючий дуговий проміжок між сусідніми ємностями на зовнішньому шарі обкладок і навпаки; краї обкладок на роз'єднуючому дуговому проміжку виконують з загинанням краю фольги а проміжок контролюють після закриття країв шаром ізоляції засобом просвічування; в приміщенні виготовлення РЕ забезпечується якісний стан ізоляційних матеріалів і зберігається при транспортуванні засобами запобігання зволоженню. На Фіг.5 (середина) показано виготовлення РЕ кільцевого типу; на столі S довжиною не меншою від довжини витка спочатку виготовляють розгорнуту ЧКЄ, а саме: розгортають рулони електротехнічного паперу (або плівки) і фольги, відрізають полотно паперу Ρ довжиною шару ізоляції і смугу фольги довжиною обкладки О, кладуть на повздовжний край полотна оправку-лінійку І довшу полотна овальної форми, обертають лінійку і намотують на неї кілька витків паперу для остова, приставляють смугу фольги шириною периметра внутрішньої обкладки О1 і одним обертом намотують внутрішню обкладку, наступними обертами намотують внутрішню ізоляцію, стелять смугу фольги і вмотують зовнішні обкладки О2, виймають лінійку, паяють мікровиводи з тонкого гнучкого ізольованого провідника з гострим вістрям; потім ЧКЄ по одній згинають пластом на кільцевій оправці D діаметром обмотки; групу зігнути х паралельних ЧКЄ з'єднують між собою і намотують на них зовнішню ізоляцію (Фіг.5 низ) з проколюванням повивів ізоляції вістрям виводу і формуванням КЄ з двома мікровиводами; далі розміщують КЄ в транспортній дисковій упаковці з засобом запобігання зволоженню; доставлені КЄ розміщують на обмотці, втягують, закріплюють, з'єднують мікровиводами між собою а лінійний вивід РЕ приєднують до лінійного виводу обмотки ВН і вимірюють електричні параметри. Навивка ізоляції із цільного на довжину кільця полотна паперу створює безщілевий шар, що підвищує електричну міцність РЕ при малих товщинах цього шару. Розробка мікровивода (робочий струм мікроАмпери, тривалість струму і перенапруг - мікросекунди, градієнти напруги до сусідніх елементів 0,5DU котушки, діаметр провідника - міліметр, довжина - сантиметри) і простої операції мікропайки і нетравмуючої прошивки гострим вістрям спростило цей елемент і підняло конкурентність кільцевого РЕ. На Фіг.6 (зліва низ) показано діагностичний стан трансформатора ВН і великої потужності при вимірюванні на ньому по способу п.8 необхідних значень градієнта перенапруги DU і числа n вхідних котушок для розміщення РЕ в такій послідовності: вилучають поперечну ємність С, що утворена парою котушок К100 і К99 з сусідніми частинами трансформатора (обмотками НН, ВН сусідніх фаз, стінкою бака), що підключена безпосередньо до лінійного виводу А обмотки ВН (в даному прикладі вилучення ємності С здійснюють шляхом часткового підйому обмотки ВН вище торця обмотки НН, в моделі трансформатора вилучення ємності С виконують від'єднанням цієї ємності), подають на лінійний вивід А від генератора Г випробувальну перенапругу, вимірюють DU на парах котушок і порівнюють з допустимим градієнтом перенапруги DUд (DUд вимірюють окремою процедурою багаторазової подачі на пару котушок з міжкотушковою ізоляцією імпульсів DU зі ступінчатим підйомом їх амплітуди до моменту пробою міжкотушкової ізоляції і фіксації найбільшого значення допробивної амплітуди DUд), потім вилучають ємність С також у наступної пари котушок К98 і К97, вимірюють і порівнюють DU з DUд і так продовжують з добавленням по одній парі котушок К96+К9S... до першого одержання співвідношення, при якому DU менше або дорівнює DUд; по виміряним значенням DU і n вираховують необхідні значення ємностей e1...n РЕ по алгоритму: e1=1mC; e2=2mС+1С; e3=3mС+1С+2С; .......................... en=nmС+1С+2С+3С; m=U/DU Індекси 1...n стосуються вхідних пар котушок, починаючи з найвіддаленійшої від лінійного виводу А. Створюваний способом п.5 діагностичний стан трансформатора дає в однорідній обмотці ВН однорідний процес перенапруги (без відбитих хвиль градієнтних перенапруг) і задає оптимальні параметри: DU, мінімальне число n і мінімальні значення ємностей e1...n. Порівняння з трансформатором у звичайному робочому стані (зліва зверху) показує, що діагностичний стан не має струмів іс в повздовжніх ємностях К пар котушок обмотки ВН. На схемі справа зверху показано цей же трансформатор з РЕ, порівняння його схеми зі схемою діагностичного стану дає можливість виявити однаковість процесу в обмотці трансформатора для цих двох ситуацій, враховуючи, що e2=e1+e2, e3=e1+e2+e3. Взаємодію РЕ з трансформатором Τ відображує вираз Т+РЕ=(Т-С)+(РЕ+С) (3) Що розділяє процес перенапруги на два підоб'єкти: підоб'єкт (Т-С), що представляє трансформатор без ємностей С вхідної частини обмотки ВН, тобто трансформатор у діагностичному стані, та під об’єкт (РЕ+С), що представляє РЕ з ємностями С вхідної частини обмотки ВН. Електричне відокремлення підоб'єкта (РЕ+С) відбулося тому, що ємності e1...n ΡΕ створили канали постачання ємностей С вхідної частини трансформатора струмами і1...in: ємності e1 створили канал для постачання струму і1, ємності В2 створили канал для постачання струму і2 і т.д.; при цьому ємності К пар котушок обмотки ВН стали звільненими від подачі струмів в ємності С вхідної частини обмотки. Спосіб п.5 визначення параметрів РЕ для трансформатора визначає параметри РЕ на основі реального процесу перенапруги в даному трансформаторі, виключая виникнення градієнта перенапруги між РЕ і обмоткою ВН без приєднання кінцевої обкладки РЕ до обмотки, створює умови для окремого випробування РЕ без обмотки ВН і задає мінімально затратні параметри для РЕ. На Фіг.6 (справа внизу) показана схема випробування РЕ для трансформатора ВН і великої потужності по способу п.9, що містить операції виготовлення остова ізоляції фази трансформатора і РЕ, встановлення РЕ наостові ізоляції, подачі випробувальних напруг на лінійний вивід РЕ і виміру параметрів стійкості, при цьому виготовляють і розмішують рядом з крайніми ємностями РЕ кільцеві ізольовані електроди циліндричної форми у перерізі, наприклад тори. Відокремлене від обмотки ВН випробування РЕ по способу п.6 адекватно відтворює електричні процеси в РЕ, бо остов ізоляції створює ємності С вхідної частини обмотки ВН трансформатора і разом з РЕ вони формують підоб'єкт (РЕ+С), який має властивий йому окремий електрофізичний процес ВН (не сама обмотка, а тільки ємність С входить в цей підоб'єкт). Еквівалентні схеми показують однаковість електричних процесів підоб'єкта (РЕ+С) у складі трансформатора з РЕ (справа верхня - тут процес в (РЕ+С) функціонує відокремлено електрично) і на остові (справа внизу - тут (РЕ+С) відокремлено також предметно, тобто розміщено на окремому об'єкті без обмотки ВН). Електроди b відтворюють електричне поле країв РЕ, замінюючи вплив електричного поля відсутньої обмотки. Випробування по способу п.6 зменшує витрати матеріалів і часу, спрощує контроль і виміри електричних параметрів, створює умови для відокремленого виробництва РЕ. Робота трансформатора ВН і великої потужності з РЕ показана на схемі Фіг.6 (верхня справа): при дії на лінійний вивід А обмотки ВН перенапруги (випробувальної від генератора Γ або експлуатаційної, що набігає з лінії електропередачі) ємності e1...n РЕ подають струми і1...n в поперечній ємності С котушок К100...95 вхідної частини обмотки, звільняючи від цих стр умів повздовжній ємності К названих котушок, що зменшує до доп устимих значень DUд найбільші градієнтні перенапруги вхідних пар котушок і всі х котушок обмотки, а також зменшує найбільші градієнтні перенапруги і робочі напруги на ізоляції, що оточує обмотку ВН. Безіндуктивна будова РЕ забезпечує його стійку роботу також при перенапругах великої крутизни і високої частоти, наприклад при зрізах напруги в елегазових апаратах. В робочому стані трансформатора обмотка ВН створює в своєму об'ємі магнітний потік розсіювання з магнітною напруженістю В, який пронизує витки обмотки, а також обкладки РЕ і може вшивати в ни х ви хровий стр ум. На Фіг.3 порівняні обкладки РЕ прототипа (зліва) і РЕ по винаходу (справа). В самій широкій зовнішній обкладці по винаходу вихровий струм зменшено в (r3/r2)2 раз, що робить їх безвихровими. В такому ж відношенні зменшено механічний момент опору обкладок і ізоляції при згинанні тіла ємності Є на оправці Фіг.5, що зробило їх гнучкими. Можливість здійснення трансформатора ВН і великої потужності п.9 доведена виготовленням і позитивними результатами випробувань фази трансформатора ВН 500кВ з РЕ [книга Долюка Р.П. с.85].