Електромагнітний пристрій (варіанти), високовольтна електросилова установка, силова енергомережа, спосіб керування електричним полем у електромагнітному пристрої, спосіб виготовлення магнітного ланцюга для елек

1 Электромагнитное устройство, содержащее электрическую цепь, генерирующую магнитное поле, включающую, по меньшей мере, один электрический проводник с изоляционной системой, отличающееся тем, что изоляционная система содержит электрическую изоляцию (4), образованную сплошным изоляционным материалом, и наружный слой (5) снаружи изоляции (4), электропроводность которого выше, чем изоляции (4), что делает наружный слой (5) способным при его заземлении или же при соединении с относительно низким потенциалом выполнять функцию уравнивания потенциала и, по существу, заключать электрическое поле, создаваемое указанным электрическим проводником (2), внутри себя, причем изоляционная система содержит внутри изоляции (4) внутренний слой (3), а по меньшей мере один электрический проводник (2) расположен внутри внутреннего слоя (3), при этом электропроводность внутреннего слоя (3) меньше электропроводности проводника (2), но достаточна для выполнения этим слоем функции уравнивания потенциала, и соответственно, электрического поля снаружи внутреннего слоя (3) 2 Устройство по п 1, отличающееся тем, что по меньшей мере один проводник (2) образует по меньшей мере один индуктивный виток 3 Устройство по любому из пп 1, 2, отличающееся тем, что внутренний и/или наружный слои (3, 5) содержат полупроводниковый материал 4 Устройство по любому из пп 1 - 3, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) имеют удельное сопротивление в диапазоне 10 6 Ом • см -100 кОм • см, годное 10 3 -1000 Ом' см, предпочтительное 1 -500 Ом' см 5 Устройство по любому из пп 1 - 4, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) имеют сопротивление, которое на 1 метр длины слоя составляет 50 мкОм - 5 Мом 6 Устройство по любому из пп 1 - 5, отличающееся тем, что сплошная изоляция (4), внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) выполнены из полимерных материалов 7 Устройство по любому из пп 1 - 6, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) и сплошная изоляция (4) жестко связаны друг с другом, по существу, по всей поверхности раздела 8 Устройство по любому из пп 1 - 7, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) и сплошная изоляция (4) выполнены из материалов, имеющих по существу, одинаковый коэффициент теплового расширения 9 Устройство по любому из пп 1 - 8, отличающееся тем, что сплошная изоляция (4) получена экструзией 10 Устройство по п 9, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) получены экструзией одновременно с экструзией сплошной изоляции (4) 11 Устройство по любому из пп 1-10, отличающееся тем, что проводник (2) и изоляционная система представляют собой обмотку, образованную гибким кабелем 1 12 Устройство по п 11, отличающееся тем, что площадь по меньшей мере одного электрического проводника кабеля составляет 2 - 3000 мм2, а наружный диаметр кабеля составляет 20 - 250 мм 13 Устройство по любому из пп 1-12, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) содержат полимерный материал, О 1 ю 00 44857 включающий электропроводную составляющую 14 Устройство по любому из пп 1-13, отличающееся тем, что внутренний слой (3) находится в электрическом контакте с по меньшей мере одним электрическим проводником (2) 15 Устройство по п 14, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрический проводник (2) содержит ряд жил, причем по меньшей мере одна жила электрического проводника (2) по меньшей мере частично не изолирована и находится в электрическом контакте с внутренним слоем (3) 16 Устройство по любому из пп 1-15, отличающееся тем, что внутри внутреннего слоя (ЗЬ) расположено несколько изолированных друг от друга электрических проводников (2Ь) 17 Устройство по п 16, отличающееся тем, что внутренний слой (ЗЬ) расположен вокруг каждого из указанных нескольких электрических проводников (2Ь) 18 Устройство по п 17, отличающееся тем, что внутри внутреннего слоя (ЗЬ) имеются дополнительные слои (30) вокруг каждого из нескольких проводников (2Ь), причем свойства дополнительных слоев (30) соответствуют свойствам внутреннего слоя 19 Устройство по любому из пп 1-18, отличающееся тем, что проводник (2) и его изоляционная система предназначены для высокого напряжения свыше 10 кВ, в частности, свыше 36 кВ, и, предпочтительно, выше 72,5 кВ 20 Устройство по любому из пп 1-19, отличающееся тем, что наружный слой (5) разделен на несколько частей, которые по отдельности заземлены или же соединены с низким потенциалом 21 Устройство по любому из пп 1-20, отличающееся тем, что оно представляет собой вращающуюся электрическую машину 22 Устройство по п 21, отличающееся тем, что генерирующая магнитное поле электрическая цепь расположена в статоре и/или роторе машины 23 Устройство по любому из пп 21, 22, отличающееся тем, что генерирующая магнитное поле электрическая цепь содержит один или более магнитных сердечников (8) с пазами (10) для обмотки (1) 24 Устройство по любому из пп 21 - 23, отличающееся тем, что при заземлении наружного слоя (5) электрическое поле машины снаружи наружного слоя в пазах (10) и в зоне торцов катушек близко к нулю 25 Устройство по любому из пп 21 - 24, отличающееся тем, что пазы (10) образованы в виде ряда цилиндрических отверстий (12), разделенных суживающимся участком (13) между этими отверстиями 26 Устройство по п 25, отличающееся тем, что поперечное сечение отверстий пазов (10) уменьшается от тыльного участка магнитного сердечника (8) 27 Устройство по п 26, отличающееся тем, что поперечное сечение пазов (10) уменьшается непрерывно или прерывисто 28 Устройство по любому из пп 21 - 27, отличающееся тем, что оно представляет собой гене ратор, двигатель или синхронный компенсатор 29 Устройство по п 28, отличающееся тем, что генератор представляет собой гидрогенератор или турбогенератор 30 Устройство по любому из пп 21 - 29, отличающееся тем, что оно непосредственно без промежуточного трансформатора подключено к силовой энергосети, работающей под высоким напряжением порядка 36 кВ и более 31 Устройство по любому из пп 1 - 2 1 , отличающееся тем, что оно представляет собой силовой трансформатор/реактор 32 Устройство по п 31, отличающееся тем, что оно содержит магнитный сердечник 33 Устройство по п 31 или 32, отличающееся тем, что оно представляет собой воздушный трансформатор, изготовленный без магнитного сердечника 34 Устройство по любому из пп 31-33, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере две гальванические развязанных обмотки, причем обмотки (25 - 27) расположены концентрически по отношению друг к другу 35 Электромагнитное устройство, содержащее по меньшей мере один электрический проводник (2) с изоляционной системой, отличающееся тем, что изоляционная система содержит по меньшей мере два потенциальных слоя (3, 5), а между этими слоями - электрическую изоляцию (4) из сплошного изоляционного материала, причем указанные потенциальные слои и изоляция обладают, по существу, подобными тепловыми свойствами 36 Устройство по п 35, отличающееся тем, что по меньшей мере один проводник (2) образует по меньшей мере один индуктивный виток 37 Устройство по любому из пп 35, 36, отличающееся тем, что внутренний и/или наружный слои (3, 5) содержат полупроводниковый материал 38 Устройство по любому из пп 35 - 37, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) имеют удельное сопротивление в диапазоне 10 Ом см - 100 кОм см, годное 10 3 1000 Ом см, предпочтительное 1 - 500 Ом см 39 Устройство по любому из пп 35 - 38, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) имеют сопротивление, которое на 1 метр длины слоя составляет 50 мкОм - 5 Мом 40 Устройство по любому из пп 35 - 39, отличающееся тем, что сплошная изоляция (4), внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) выполнены из полимерных материалов 41 Устройство по любому из пп 35 - 40, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) и сплошная изоляция (40 жестко связаны друг с другом, по существу, по всей поверхности раздела 42 Устройство по любому из пп 35 - 41, отличающееся тем, что внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) и сплошная изоляция (4) выполнены из материалов, имеющих, по существу, одинаковый коэффициент теплового расширения 43 Устройство по любому из пп 35 - 42, отличающееся тем, что сплошная изоляция (4) получена экструзией 44 Устройство по п 43, отличающееся тем, что 44857 внутренний слой (3) и/или наружный слой (5) поблизко к нулю лучены экструзией одновременно с экструзией 59 Устройство по любому из пп 55-58, отличаюсплошной изоляции (4) щееся тем, что пазы (10) образованы в виде ряда цилиндрических отверстий (12), разделенных су45 Устройство по любому из пп 35 - 44, отлиживающимся участком (13) между этими отверчающееся тем, что проводник (2) и изоляционная стиями система представляют собой обмотку, образованную гибким кабелем (1) 60 Устройство по п 59, отличающееся тем, что 46 Устройство по п 45, отличающееся тем, что поперечное сечение отверстий пазов (10) уменьплощадь по меньшей мере одного электрического шается от тыльного участка магнитного сердечпроводника кабеля составляет 2-3000 мм2, а наника (8) ружный диаметр кабеля составляет 20-250 мм 61 Устройство по п 60, отличающееся тем, что 47 Устройство по любому из пп 35 - 46, отлипоперечное сечение пазов (10) уменьшается нечающееся тем, что внутренний слой (3) и/или напрерывно или прерывисто ружный слой (5) содержат полимерный материал, 62 Устройство по любому из пп 55 - 61, отливключающий электропроводную составляющую чающееся тем, что оно представляет собой генератор, двигатель или синхронный компенсатор 48 Устройство по любому из пп 35 - 47, отличающееся тем, что внутренний слой (3) находится 63 Устройство по п 62, отличающееся тем, что в электрическом контакте с по меньшей мере одгенератор представляет собой гидрогенератор ним электрическим проводником (2) или турбогенератор 49 Устройство по п 48, отличающееся тем, что 64 Устройство по любому из пп 55 - 63, отлипо меньшей мере один электрический проводник чающееся тем, что оно непосредственно без (2) содержит ряд жил, причем по меньшей мере промежуточного трансформатора подключено к одна жила электрического проводника (2) по силовой энергосети, работающей под высоким меньшей мере частично не изолирована и нахонапряжением порядка 36 кВ и более дится в электрическом контакте с внутренним 65 Устройство по любому из пп 35 - 54, отлислоем (3) чающееся тем, что оно представляет собой силовой трансформатор/реактор 50 Устройство по любому из пп 35 - 49, отличающееся тем, что внутри внутреннего слоя (ЗЬ) 66 Устройство по п 65, отличающееся тем, что расположено несколько изолированных друг от оно содержит магнитный сердечник друга электрических проводников (2Ь) 67 Устройство по п 65 или 66, отличающееся тем, что оно представляет собой воздушный 51 Устройство по п 50, отличающееся тем, что трансформатор, изготовленный без магнитного внутренний слой (ЗЬ) расположен вокруг каждого сердечника из указанных нескольких электрических проводников (2Ь) 68 Устройство по любому из пп 65 - 67, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере 52 Устройство по п 51, отличающееся тем, что две гальванические развязанных обмотки, причем внутри внутреннего слоя (ЗЬ) имеются дополниобмотки (25 - 27) расположены концентрически по тельные слои (30) вокруг каждого из нескольких отношению друг к другу проводников (2Ь), причем свойства дополнительных слоев (30) соответствуют свойствам внутрен69 Высоковольтная электросиловая установка, него слоя содержащая электромагнитное устройство, отли53 Устройство по любому из пп 35 - 52, отличающаяся тем, что в качестве электромагнитного чающееся тем, что проводник (2) и его изоляциустройства она содержит одно или более элеконная система предназначены для высокого натромагнитных устройств по любому из пп 1 - 68 пряжения свыше 10 кВ, в частности, свыше 36 кВ, 70 Силовая энергосеть, содержащая электромаги, предпочтительно, выше 72,5 кВ нитное устройство, отличающаяся тем, что в качестве электромагнитного устройства она содер54 Устройство по любому из пп 35 - 53, отлижит одно или более электромагнитных устройств чающееся тем, что наружный слой (5) разделен по любому из пп 1 - 68 на несколько частей, которые по отдельности заземлены или же соединены с низким потенциа71 Способ управления электрическим полем в лом электромагнитном устройстве, содержащем генерирующую магнитное поле цепь, имеющую по 55 Устройство по любому из пп 35 - 54, отлименьшей мере одну обмотку (1) с по меньшей мечающееся тем, что оно представляет собой враре одним электрическим проводником (2) и элекщающуюся электрическую машину троизоляцией (4), которую устанавливают снаружи 56 Устройство по п 55, отличающееся тем, что электрического проводника (2), отличающийся генерирующая магнитное поле электрическая тем, что изоляцию (4) изготавливают из сплошноцепь расположена в статоре и/или роторе маго изоляционного материала, снаружи изоляции шины (4) устанавливают наружный слой (5), который 57 Устройство по любому из пп 55 - 56, отлизаземляют или же соединяют с относительно низчающееся тем, что генерирующая магнитное поким потенциалом, причем наружный слой имеет ле электрическая цепь содержит один или более электропроводность выше, чем у изоляции (4), но магнитных сердечников (8) с пазами (10) для обниже, чем у электрического проводника (2), что мотки (1) позволяет слою (5) выполнять функцию уравнива58 Устройство по любому из пп 55 - 57, отлиния потенциала и заключать в обмотке, располочающееся тем, что при заземлении наружного женной внутри наружного слоя (5), электрическое слоя (5) электрическое поле машины снаружи наполе, при этом внутренний слой (3) располагают ружного слоя в пазах (10) и в зоне торцов катушек 44857 8 внутри сплошной изоляции (4) и по меньшей мере высоковольтный гибкий кабель (1), причем этот один проводник (2) располагают внутри внутренвысоковольтный кабель вворачивают в отверстия него слоя (3), электропроводность которого ниже, (12) чем у электрического проводника (2), но достаточ73 Кабель для образования в электромагнитном на для возможности выполнения этим слоем устройстве генерирующей магнитное поле обмотфункции уравнивания электрического поля, ки, содержащий по меньшей мере один электриимеющегося снаружи внутреннего слоя (3) ческий проводник (2) с изоляционной системой, 72 Способ изготовления магнитной цепи для отличающийся тем, что включает по меньшей вращающейся электрической машины, заклюмере два потенциальных слоя, между которыми чающийся втом, что магнитную цепь располагают расположена изоляция, выполненная из Сплошнов статоре и/или роторе вращающейся электричего электрически изоляционного материала, приской машины, причем магнитная цепь содержит чем потенциальные слои и сплошная изоляция магнитный сердечник (8) с пазами (10) для обмотобладают, по существу, подобными тепловыми ки, образованными отверстиями (12), отличаюсвойствами щийся тем, что в качестве обмотки используют Настоящие изобретения относятся к электромагнитному устройству, применяемому в электроэнергетике, содержащему электрическую цепь, генерирующую магнитное поле, которая включает, по меньшей мере, один провод с изоляционной системой Такое электромагнитное устройство может использоваться в любой электротехнической схеме Оно может работать в диапазоне мощностей от ВА до 1000МВА Устройство предназначено, главным образом, для различных приложений напряжения и до используемых сегодня передач высоких напряжений В соответствии с первым аспектом изобретения, рассматривается вращающаяся электрическая машина Такие электрические машины включают синхронные машины, используемые, в основном, в качестве генераторов в схемах распределительных и передающих сетей, называемых ниже энергосетями или энергосистемами Синхронные машины используют также в качестве двигателей, а также для фазовой компенсации и регулирования напряжения при использовании их в качестве механических машин холостого хода Такие машины относятся к области техники, охватывающей машины с двойным питанием, асинхронные конвертерные каскады, машины с явными полюсами, машины с синхронными магнитными потоками и асинхронные машины В соответствии со вторым аспектом изобретения, электромагнитное устройство образовано силовым трансформатором или реактором Трансформаторы используют во всех системах распределения и передачи электроэнергии и они служат для обмена электроэнергией между двумя или более энергосистемами, для чего применяется хорошо известная электромагнитная индукция Относящиеся к настоящему изобретению трансформаторы принадлежат к классу так называемых силовых трансформаторов с номинальной мощностью от нескольких сотен кВА до более 1000 МВА и номинальным напряжением от 3 - 4кВ до очень высоких передаваемых напряжений - от 400кВ до 800кВ или выше Хотя нижеследующее описание существующего уровня техники, имеющего отношение ко второму аспекту изобретения, касается силовых трансформаторов, настоящее изобретение также применимо к хорошо известным реакторам, которые могут быть однофазными или трехфазными Что касается изоляции и охлаждения реакторов, то они такие же как и для трансформаторов Таким образом, изобретение применимо к изолированным от воздуха и масла, самоохлаждаемым, охлаждаемым маслом под давлением и т д реакторам Хотя реакторы имеют одну обмотку (на фазу) и могут быть с магнитным сердечником или без него, описание уровня техники, тем не менее, в большой степени относится к реакторам Генерирующие магнитное поле цепи могут быть в некоторых примерах осуществления без магнитного сердечника, но, как правило, они содержат магнитный сердечник из пакета обычных или ориентированных пластин или из другого, например, аморфного или на основе порошка материала, обеспечивающий переменный магнитный поток, и обмотку Трансформатор на основе такой цепи часто предусматривается с какой-либо охлаждающей системой В случае вращающейся электрической машины обмотка может находиться в статоре или роторе или и там и там Для возможности пояснения и описания изобретения ниже будет дано описание уровня техники в отношении вращающихся электрических машин и силовых трансформаторов Вращающаяся электрическая машина Такая вращающаяся электрическая машина будет описана на примере синхронной машины Первая часть описания практически касается магнитной цепи такой машины и ее сборки в соответствии с традиционной технологией Поскольку описываемая магнитная цепь в большинстве случаев расположена в статоре, она будет описываться ниже со ссылкой на статор с пластинчатым сердечником, обмотка которого будет называться статорной обмоткой, а пазы в указанном сердечнике для обмотки будут называться статорными пазами или просто пазами В большинстве синхронных машин обмотка возбуждения расположена в роторе, где основной магнитный поток генерируется постоянным током, и переменным током, идущим по обмотке, расположенной в статоре Синхронные машины обычно 44857 бывают трехфазными Иногда синхронные машины конструируют с явными (выступающими) полюсами, и тогда обмотка переменного тока находится в роторе Тело статора для больших синхронных машин часто изготавливают сварной конструкции из листовой стали пластинчатый сердечник обычно изготавливают из лакированных пластин из электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5мм Для более крупных машин из стального листа штампуют сегменты, которые крепят к телу статора клиньями или соединением "ласточкин хвост" Пластинчатый сердечник закрепляют запрессованными штифтами и пластинами Для охлаждения обмоток синхронной машины существует три различных охлаждающих системы В случае воздушного охлаждения, обмотки статора и ротора охлаждаются протекающим через них воздухом Каналы для воздуха расположены в роторе и пластинах статора В случае радиальной вентиляции и воздушного охлаждения, стальной пластинчатый сердечник, по меньшей мере, машин средних и больших размеров предусматривается со стояками, связанными с вентиляционными радиальными и осевыми каналами, расположенными в сердечнике Охлаждающим воздухом может быть атмосферный воздух, но в случае высокой мощности машины, используют замкнутые охлаждающие системы с теплообменниками Для охлаждения турбогенераторов и больших синхронных компенсаторов используют водород В этом случае охлаждение происходит также, как и при воздушном охлаждении с применением теплообменников, но здесь вместо охлаждающего воздуха используют газ водород Водород обладает лучшей охлаждающей способностью по сравнению с воздухом, но с ним возникают проблемы уплотнений и утечек Для турбогенераторов повышенной мощности применяют водяное охлаждение статорной и роторной обмоток Охлаждающие каналы выполняют в форме трубок, помещаемых внутри расположения проводов статорной обмотки С большими машинами связана проблема, заключающаяся в том, что охлаждение имеет тенденцию быть неравномерным, что ведет к повышению разницы температур по всей машине Статорная обмотка расположена в пазах пластинчатого сердечника имеющих прямоугольное или трапецеидальное сечение Каждая обмотка фазы содержит несколько последовательно соединенных групп катушек, а каждая группа катушек содержит несколько последовательно соединенных катушек Различные части катушек, каждая, имеют сторону, которая помещается в статоре, в то время как торец каждой части катушки располагается снаружи статора Катушка содержит один или более проводов, укладываемых вместе по высоте и/или ширине Между каждым проводом предусмотрена тонкая изоляция, например, из полимерного волокна или стекловолокна Катушку изолируют относительно паза соответствующей изоляцией для ее защиты от номинального напряжения машины относительно земли В качестве изолирующего материала могут 10 использоваться различные пластмассы, лакированные материалы, стекловолокна и т д Обычно используют так называемую слюдяную ленту, представляющую собой смесь слюды и твердого пластика, и предназначенную для выдерживания частичных разрядов, которые могут быстро разрушить изоляцию Катушку изолируют путем намотки вокруг нее нескольких слоев слюдяной ленты Изоляцию пропитывают, а затем, с целью улучшения контакта стороны катушки с окружающим заземленным статором, ее красят краской на основе угля Площадь проводов катушки определяется силой тока и способом охлаждения С целью доведения до максимума количества проводов в пазу, проводу и катушке придают, обычно, прямоугольную форму Типичную катушку выполняют из так называемых стержней Ребеля (Roebel), некоторые из которых могут быть полыми для прохода охладителя Стержень Ребеля содержит несколько параллельно соединенных медных проводов, сгруппированных вдоль паза по окружности в 360° Могут иметь место 540° - ные и другие группировки в таких стержнях Группировку выполняют для избежания циркулирующих токов, которые генерируются в сечении проводов с учетом влияния магнитного поля По ряду механических и электрических факторов машину нельзя изготовить любого заданного размера Мощность машины определяется, практически, тремя факторами - Площадь провода обмоток При нормальной рабочей температуре медь, например, допускает нагрузку максимум 3 - 3,5А/мм, - Максимальная плотность магнитного потока в материале статора и ротора - Максимальная напряженность электрического поля в изоляционном материале, так называемая электрическая прочность Многофазные обмотки переменного тока выполняют либо как однослойные, либо как двухслойные обмотки В случае однослойных обмоток, на паз приходится только одна сторона катушки, а в случае двухслойной обмотки - две стороны катушки на паз Двухслойными обмотками обычно являются шаблонные обмотки, в то время как однослойными обмотками могут быть как шаблонные обмотки, так и концентрические обмотки В случае шаблонной обмотки, существует только одна хордовая катушка или возможно две хордовые катушки, в то время как плоские обмотки выполняют как концентрические обмотки, т е со значительно меняющейся шириной катушки Под шириной катушки подразумевается расстояние в штриховом угловом измерении между двумя сторонами одной катушки либо в отношении полюсного шага, либо в отношении промежуточных пазовых шагов Обычно используют различные варианты связок, например, дробно-шаговые, с целью получения обмотки с требуемыми свойствами Тип катушки говорит о том, как катушки в пазах, т е стороны катушек, соединяются вместе снаружи статора, т е у торцов катушек Снаружи пакетированных пластин статора катушка не предусмотрена с покрашенным полупроводниковым заземленным слоем Торец катушки 11 44857 12 обычно предусматривают с регулировкой, относечения Охлаждающее масло проходит через сящейся к полю земли, выполненной в форме так полые проводники и отверстия в стенках статора называемой защищающей от коронного разряда Однако, такие охлаждающие системы связаны с лакировки, предназначенной для превращения наличием большого количества соединительных радиального поля в осевое поле, что означает, элементов для масла и электрических соединений что изоляция на торцах катушки имеет место при у торцов катушек Толстая изоляция ведет к увевысоком потенциале относительно земли Это личенному радиусу кривизны проводников, котоиногда приводит к увеличению числа разруширый, в свою очередь, ведет к увеличенному разтельных коронных разрядов в зоне торцов катумеру лобовой части обмотки шек Так называемые точки регулирования поля у Упомянутый патент US № 4 429 244 относится торцов катушек вызывают проблемы во вращаюк статорной части синхронной машины, которая щихся электрических машинах содержит магнитный пластинчатый сердечник с трапецеидальными пазами для обмотки статора, Обычно все большие машины конструируют с Пазы выполняют суживающимися на конус, подвухслойной обмоткой и одинаково большими скольку необходимость в изоляции статорной обкатушками Каждая катушка располагается одной мотки уменьшается в направлении внутрь ротора, стороной в одном слое, а другой стороной - в другде расположена часть обмотки, ближайшая к нугом слое Это означает, что все катушки переселевой точке Кроме того, статорная часть содеркаются друг с другом в торце катушки При исжит диэлектрический масло разделительный ципользовании более двух слоев указанные линдр, ближайший к внутренней поверхности пересечения создают трудности в работе обмоток сердечника Без этого цилиндра статорная часть и проблемы с торцом катушек может привести к увеличенной потребности наИзвестно, что подсоединение синхронной мамагничивания относительно машины Статорную шины или генератора к энергосети должно осущеобмотку изготавливают из погружаемых в масло ствляться через подсоединенный по схеме Д или многожильных проводов одинакового диаметра Y (треугольник или звезда) так называемый подля каждого слоя катушки Слои разделены провышающий трансформатор, поскольку напряжекладками в пазах и крепятся клиньями Особенноние в сети обычно выше напряжения вращающейстью обмотки является то, что она содержит две ся электрической машины Таким образом, так называемых полуобмотки (гемитропическая синхронная машина и трансформатор составляют обмотка статора с одной катушкой на фазу на паинтегрированные блоки одной установки Кроме ру полюсов), соединенных последовательно Одна того, что трансформатор очень дорог, он к тому же из двух полуобмоток расположена в центре внутри снижает полную эффективность работы всей сисизолирующей втулки Проводники статорной обтемы В случае возможности изготовления машин мотки охлаждаются окружающим их маслом Тана значительно более высокие напряжения, покое большое количество масла в системе связано вышающий трансформатор можно было бы не с риском утечек, а также с большими очистными использовать работами при неисправностях Те части изолиВ течение последних нескольких десятилетий рующей втулки, которые расположены снаружи увеличивалась потребность во вращающихся пазов, имеют цилиндрическую форму, а их кониэлектрических машинах на более высокие напряческий концевой участок армирован токопроводяжения, чем это было возможно ранее при их конщими слоями, назначение которых -регулировать струировании Максимальное напряжение, котонапряженность магнитного поля в зоне входа мнорое, в соответствии с уровнем техники, было гожильного провода в торец обмотки достигнуто для синхронных машин при требуемом выпуске катушек, составляло около 25 - 30 кВ В а с СССР № 955369 сделана другая попытка повысить номинальное напряжение синхронной Определенные попытки нового подхода к конмашины, обмотка охлаждаемого маслом статора струированию синхронных машин описаны в стакоторой содержит известный высоковольтный тье под заголовком "Охлаждаемый водой и масмногожильный кабель одинакового диаметра для лом турбогенератор TVM-300" в журнале всех слоев Кабель располагается в пазах статоЭлектротехника № 1, 1970 г, С 6 - 8, в патенте US ра, представляющих собой круглые, радиально № 4 429 244 "Статор генератора" и в авторском расположенные отверстия, соответствующие свидетельстве СССР № 955369 площади сечения кабеля, и имеющие пространстВодо- и маслоохлаждаемая синхронная маво для фиксирования кабеля и прохода охладитешина, описанная в журнале Электротехника, ля Различные радиально расположенные слои предназначена для напряжений до 20кВ В статье обмотки окружены изоляционными трубками, в описана новая изоляционная система на основе которых они фиксируются Изоляционные промасляной или бумажной изоляции, которая позвокладки фиксируют трубки в пазу статора Ввиду ляет полностью погружать в масло статор Масло масляного охлаждения, здесь также необходимо затем может использоваться как в качестве охлавнутреннее диэлектрическое кольцо для уплотнедителя, так и в качестве изоляции Для предотния, предотвращающее утечки масла через внутвращения утечки масла из статора в ротор на ренние воздушные зазоры В конструкции имеется внутренней поверхности сердечника предусмоттакже очень узкое радиальное сужение между рено диэлектрическое маслоразделительное различными пазами статора, что связано с болькольцо Обмотку статора изготавливают из полых шой потерей магнитного потока в пазах, которая проводников овальной формы с масляной и бусильно влияет на требования к намагничиванию мажной изоляцией Стороны катушек с их изолямашины цией крепят клиньями к пазам прямоугольного 13 44857 14 В докладе Энергетического Исследовательвого трансформатора современной конструкции, ского Института Electric Power Research Institute, так же как недостатков и проблем существующих EPRI, EX-3391, 1984 г приведен обзор идей по при расчетах, конструировании, установке, заземдостижению повышенного напряжения вращаюлении, изготовлении, применении, проверке, щейся электрической машины с целью ее подклютранспортировании и т д этих трансформаторов чения в сеть без промежуточного трансформатоОсновное назначение силового трансформара Такое решение созрело в результате тора заключается в обеспечении обмена электроисследований и оно должно было обеспечить поэнергией между двумя или более электрическими лучение эффективных результатов и больших системами, обычно, с различными напряжениями экономических преимуществ Основная идея, копри одинаковой частоте торая была рассмотрена, возможно, в 1984 г, заСтандартный силовой трансформатор содерключалась в необходимости начала разработки жит трансформаторный сердечник, называемый генераторов, непосредственно включаемых в ниже сердечником, часто набираемый из ориентиэнергосеть, и она возникла тогда, когда был изгорованных пластин, обычно из кремнистого железа, товлен сверхпроводящий ротор Большая намагСердечник содержит несколько стержней, соединичивающая способность сверхпроводящего поля ненных ярмами трансформатора, которые вместе позволяла использовать обмотку с воздушным образуют одно или более окошек сердечника Возазором достаточной толщины, чтобы выдержикруг стержней сердечника располагаются нескольвать электростатическое напряжение Путем объко обмоток, обычно называемыми первичными, единения многообещающей концепции, в соответвторичными обмотками и обмотками управления ствии с проектом, разработки магнитной цепи с В силовых трансформаторах указанные обмотки обмоткой, так называемой монолитной цилиндрипрактически всегда располагаются концентричеческой броней кабеля, и концепции, в соответстски вдоль длины упомянутых стержней На сервии с которой обмотка содержит два цилиндра из дечнике обычно расположены круглые катушки, проводников, концентрически заключенных в три при этом для более плотного заполнения стержцилиндрические изоляционные оболочки, а вся ней катушками сердечники предусмотрены с суконструкция фиксируется к стальному сердечнику живающимися на конус участками без зуба, было выработано мнение, что вращаюИзвестны также другие типы конструкций серщаяся электрическая машина на высокое напрядечников, например, содержащиеся в так назыжение может непосредственно включаться в энерваемых броневых трансформаторах Такие госеть Решение означало, что основная изоляция трансформаторы часто предусматриваются с должна быть достаточно толстой, чтобы выдерпрямоугольными катушками и прямоугольным жать потенциалы между сетями (сеть - сеть) и участком стержней сердечника между сетью и землей (сеть - земля) ИзоляционСтандартные силовые трансформаторы, раная система, которая после рассмотрения всех ботающие в нижней части упомянутого диапазона известных в то время решений была признана мощностей, иногда предусматриваются с воздушподходящей для увеличения напряжения до наным охлаждением для избежания присущих пряжения, которое обычно использовалось для трансформатору потерь Для защиты от контакта с силовых трансформаторов, состояла из пропиокружающей средой и, возможно, для снижения танного жидким диэлектриком целлюлозного наружного магнитного поля трансформатора, он прессшпана Очевидные недостатки предложенчасто предусматривается с наружным кожухом, ного решения заключались в том, что кроме треимеющим вентиляционные отверстия бования сверхпроводящего ротора, оно требовало очень толстую изоляцию, увеличивающую размеОднако, большинство стандартных силовых ры машины Торцы катушек должны быть изолитрансформаторов охлаждаются маслом, Одна из рованы и должны охлаждаться маслом или фреопричин состоит в том, что масло дополнительно нами для регулирования больших электрических выполняет очень важную функцию изолирующей полей в торцах катушек Для защиты жидкого дисреды Поэтому охлаждаемый и изолируемый электрика от абсорбирующей влаги атмосферы маслом силовой трансформатор окружается нався машина должна быть герметично закрыта ружным баком, в котором, как станет яснее из нижеследующего описания, имеется высокая потребность Обычно предусматриваются также При производстве вращающихся электричесредства для водяного охлаждения катушек ских машин, в соответствии с существующим уровнем техники, обмотку с проводниками и изоСледующая часть описания большей частью ляционными системами изготавливают в несколькасается силовых трансформаторов, заполненных ко этапов, так что обмотка должна быть готова маслом перед ее установкой в магнитную цепь Пропитку Обмотки трансформатора образованы из одизоляционной системы осуществляют после устаной или нескольких последовательно соединенновки обмотки в магнитную цепь ных катушек, которые, в свою очередь, состоят из ряда последовательно соединенных витков КроСиловой трансформатор или реактор ме того, катушки предусмотрены со специальным Для возможности включения силового трансустройством, обеспечивающим коммутацию межформатора или реактора в соответствии с изобреду выводами катушек Такое устройство может тением в нужный контекст и отсюда для возможбыть предназначено для переключений с помоности описания нового подхода к проблеме, щью клемм или, чаще всего, с помощью специпредлагаемого изобретением так же как и преального переключателя, способного работать имуществ изобретения над прототипами, ниже вблизи бака Если переключение происходит, кобудет дано сравнительно полное описание сило 15 44857 16 гда трансформатор находится под напряжением, нием диэлектрика, которое может иметь место то в этом случае переключатель называется перемежду катушками Это также означает, что между ключателем ответвлений под нагрузкой Если пекатушками требуется определенное, данное изореключение происходит при обесточенном транслирующее расстояние В соответствии со сказанформаторе, такой переключатель называется ным, также требуются достаточные изолирующие переключателем обесточенных ответвлений расстояния для других электропроводных элементов, расположенных в электрическом поле, для их В случае трансформаторов, охлаждаемых и защиты от локального электрического потенциала, изолируемых маслом, и работающих в верхней который может иметь место в катушках части упомянутого диапазона мощностей, размыкающие элементы упомянутых, находящихся под Из сказанного выше, таким образом, ясно, что нагрузкой переключателей, помещаются в специразница напряжений внутри между физически альных заполненных маслом контейнерах, непосмежными проводящими элементами относительсредственно связанных с баком трансформатора но низка, в то время как разница напряжения снаРазмыкающие элементы работают чисто механиружи других металлических элементов, например, чески от приводного вращающегося вала, быстро других катушек, может быть относительно высосрабатывая в течение переключения при разомккой Разница напряжений определяется напряженутых контактах, и срабатывая медленнее при нием, наведенным магнитной индукцией, так же замкнутых контактах Однако, сами находящиеся как и распределенными напряжениями, которые под нагрузкой переключатели располагаются факмогут возникать от подключенных наружных электически в баке трансформатора В течение работрических систем на наружных соединениях ты возникают дуговые разряды и искрение Это трансформатора Типы напряжений, которые моведет к деструкции масла в контейнерах С целью гут возникнуть снаружи, включают кроме рабочего уменьшения дуговых разрядов и отсюда уменьнапряжения, перенапряжения разрядов и перенашения образования сажи и уменьшения износа пряжения переключений контактов, работающие под нагрузкой переключаВ проводниках катушек дополнительные потетели обычно подсоединяют к высоковольтной стори возникают в результате потерь магнитного пороне трансформатора Так делают потому, что ля вокруг проводника Для поддержания таких токи в размыкаемой и замыкаемой, соответственпотерь насколько возможно низким, особенно в но, цепи меньше на упомянутой высоковольтной силовом трансформаторе, работающем в верхней стороне, чем на низковольтной стороне трансчасти упомянутого диапазона мощностей, проводформатора Статистика неисправностей станники обычно разделяют на ряд проводящих эледартных, заполненных маслом силовых трансментов, часто называемых жилами, соединенных форматоров, показывает, что наиболее частой в течение работы параллельно Такие жилы причиной неисправностей являются работающие должны группироваться по такому шаблону, чтобы под нагрузкой переключатели напряжение, наведенное в каждой жиле, было насколько возможно идентичным, и чтобы разница В работающих в нижней части диапазона в наведенном напряжении между каждой парой мощностей, охлаждаемых и изолируемых маслом жил была насколько возможно небольшой и подсиловых трансформаторах, функционирующие держивалась на приемлемом уровне сточки зрепод нагрузкой переключатели и их размыкающие ния потерь для внутренних токопроводящих комэлементы помещают внутри бака Это означает, понентов что упомянутые проблемы деструкции масла в течение работы, вследствие дуговых разрядов, Основная задача при конструировании станвлияют на всю масляную систему дартных трансформаторов заключалась в обеспечении максимального количества проводников в Что касается приложенного или наведенного пределах данной площади, ограниченной так нанапряжения, то вообще говоря, напряжение, котозываемым окошком трансформатора, характерирое постоянно по всей обмотке, распределяется зуемым фактором заполнения, который должен равномерно на каждый виток обмотки, т е напрябыл быть насколько возможно высоким Имеюжение в витке равно напряжению во всех витках щееся в пределах данной площади пространство Однако, с точки зрения электрического потендолжно содержать, кроме проводников, изолициала ситуация совершенно иная Одна торцевая рующий материал, связанный с катушками, и часчасть обмотки обычно заземлена Однако, это тично расположенный внутри между катушками, и означает, что электрический потенциал каждого частично связанный с другими металлическими витка возрастает линейно практически от нуля в компонентами, включающими магнитный сердечвитке, ближайшего к потенциалу земли, до потенник циала в витках, расположенных у другой торцевой части обмотки, соответствующего приложенному Изоляционная система, обычно выполняемая напряжению в виде сплошной целлюлозной или на основе лака изоляции, ближайшей к отдельному проводнику, Такое распределение потенциала определяет расположена частично внутри катушки/обмотки и структуру изоляционной системы, поскольку необчастично между катушками/обмотками и другими ходимо иметь достаточную изоляцию между металлическими элементами, и снаружи, в виде смежными витками обмотки и между каждым витсплошной целлюлозной, жидкой и, возможно, гаком и землей зообразной изоляции Обмотки с изоляцией и, Обычно в отдельной катушке витки собраны возможно, крепежными элементами занимают, вместе в геометрический единый узел, физически таким образом, большие объемы, подвергаемые размежеванный с другими катушками Расстояние действию высоких напряженности электрических между катушками определяется также напряже 17 полей, которые возникают внутри и вокруг активных электромагнитных элементов трансформатора Для возможности предварительного определения величин возникающих напряжений диэлектрика, связанных с минимальным риском их разрушения, требуется хорошее знание свойств изоляционных материалов Важно также обеспечить такую окружающую среду, в которой не изменялись бы и не ухудшались изоляционные свойства Современная распространенная изоляционная система для высоковольтных силовых трансформаторов содержит целлюлозный материал, в качестве твердой изоляции и трансформаторное масло, в качестве жидкой изоляции Трансформаторное масло основано на так называемом минеральном масле Трансформаторное масло выполняет двойную функцию, т е служит в качестве изолятора и активно способствует охлаждению сердечника, обмоток и т д , удаляя выделяемое трансформатором тепло, точнее - тепловые потери Масляное охлаждение требует наличия масляного насоса, наружного охлаждающего элемента, компенсационной муфты и т д Электрическая связь между наружными соединениями трансформатора и непосредственно связанными катушками/обмотками осуществляется через ввод трансформатора, проходящий через бак, который, в случае маслонаполненных силовых трансформаторов, окружает сам трансформатор Ввод часто является отдельным элементом, фиксируемым к баку, и он должен удовлетворять требованиям изоляции снаружи и внутри бака, будучи одновременно способным выдерживать токи нагрузки и, следовательно, токи различной силы Следует отметить, что те же описанные выше требования к изоляционной системе обмоток, применимы также для внутренних соединений между катушками, между вводами и катушками, для различных типов переключателей и самих вводов Все металлические элементы, расположенные внутри трансформатора, за исключением токонесущих проводников, заземляются, т е подсоединяются к потенциалу земли Таким путем устраняется риск нежелательного, трудно контролируемого возрастания потенциала, являющегося результатом распределения емкостного напряжения между находящимися под высоким потенциалом проводниками и землей Упомянутое возрастание потенциала может вызвать частичные так называемые коронные разряды Эти разряды могут возникать при обычных приемочных испытаниях, в случае отклоняющихся от номинальных значений повышенных напряжения и частоты Коронные разряды могут вызвать повреждения оборудования в течение работы Индивидуальные катушки трансформатора должны быть таких механических размеров (сечения проводов и т д), чтобы они могли выдерживать любые напряжения, являющиеся следствием возрастания токов, и результирующих сил токов при коротких замыканиях в цепи Обычно катушки конструируют так, чтобы возникающие упомянутые силы, поглощались внутри каждой отдельной 44857 18 катушки, что, в свою очередь, может означать, что катушка не может иметь оптимальные размеры для ее нормального функционирования в течение обычной работы Для силовых трансформаторов, работающих в узком диапазоне напряжений и мощностей, выполняют так называемые листовые обмотки Это означает, что индивидуальные проводники упомянутого типа заменяют тонкими листами Силовые трансформаторы с листовыми обмотками изготавливают на напряжения до 20-30 кВ и мощности до 20 - 30МВт Изоляционная система силовых трансформаторов, работающих в верхней части упомянутого диапазона мощностей, кроме относительно сложной конструкции, требует также особых практических мер для возможности оптимального использования ее свойств Для обеспечения хорошей изоляции, такая система должна иметь низкое содержание влаги, твердая часть изоляции должна быть хорошо пропитана окружающим маслом, а риск наличия в твердой части изоляции остаточных "газовых" пузырей должен быть минимальным Для гарантии соблюдения указанных требований весь сердечник в сборе с обмотками перед его погружением в бак подвергают особой сушке и пропитке После упомянутых сушки и пропитки трансформатор опускают в бак, который затем уплотняют Перед заполнением маслом бак вместе с трансформатором должен быть освобожден полностью от воздуха, что необходимо для проведения специальной вакуумной обработки После такой обработки бак заполняют маслом Для обеспечения требуемого срока службы трансформатора упомянутой вакуумной обработкой предусмотрена откачка воздуха до достижения почти абсолютного вакуума Таким образом, окружающий трансформатор бак должен находиться под полным вакуумом, что требует значительного расхода различных материалов и производственного времени Если в маслонаполненном силовом трансформаторе случаются электрические разряды или происходит локальное значительное повышение температуры в любой части трансформатора, масло разлагается, а газообразные продукты разложения растворяются в масле Поэтому трансформаторы обычно предусматривают с контрольными устройствами для определения газа, растворенного в масле Из-за большого веса крупные силовые трансформаторы транспортируют без масла В месте установки трансформатора у потребителя требуется повторная вакуумная обработка Такая обработка повторяется каждый раз, когда бак открывают для каких-либо целей или для проверки Очевидно, что эти процессы требуют много времени и средств, составляя значительную часть полного времени, требующегося на изготовление и ремонт трансформаторов, одновременно нуждаясь в доступе к обширному ассортименту материалов В стандартных силовых трансформаторах изоляционный материал составляет большую часть всего объема трансформатора Для силового трансформатора, работающего в верхней части 19 44857 20 диапазона мощностей, может требоваться поряд- содержит в качестве интегрированного узла ка сотен кубометров трансформаторного масла работающий под нагрузкой переключатель отЭто масло, которое имеет определенное подобие ветвлений, окруженный маслом, и обычно подс дизельным топливом, является низковязкой соединенный к высоковольтной обмотке трансжидкостью с относительной низкой температурой форматора для осуществления управления вспышки Таким образом, очевидно, что масло напряжением, вместе с целлюлозой в значительной мере пожа- содержит масло, которое может обладать роопасны в случае случайного нагрева, например, значительной пожароопасностью при внутренних при внутреннем искрении или пробое с послечастичных, так называемых коронных разрядах, дующим разливом масла искрениях в указанном переключателе и других аварийных ситуациях, Также очевидно, что с маслонаполненными силовыми трансформаторами связана очень - содержит, обычно, контрольное устройство большая проблема их транспортирования Полдля определения содержания газа, растворенного ный вес такого высокомощного силового трансв масле, что бывает в случае электрических разформатора может составлять до 1000 тонн Порядов в масле или в случае локального увеличенятно, что габариты такого трансформатора ния температуры, должны иногда соответствовать параметрам - содержит масло, которое при неисправнотранспортных коммуникаций для возможности их стях или случайно может разлиться, нанеся знапровоза по мостам, через туннели и т д чительный экологический ущерб Далее следует краткое описание существуюНаиболее близким к предлагаемому изобрещего уровня техники, касающегося маслонаполтению - высоковольтной электросиловой установненных силовых трансформаторов, из которого ке - является высоковольтная электросиловая можно судить об их недостатках и проблемах установка, содержащая электромагнитное устройство (US, A, 4 429 244) Маслонаполненный стандартный силовой трансформатор - содержит наружный бак, вмеНедостаток описанного устройства состоит в щающий трансформатор, который включает том, что статорную обмотку описанной высокотрансформаторный сердечник с катушками, масло вольтной электросиловой установки изготавливадля изоляции и охлаждения, механические креют из погружаемых в масло многожильных провопежные устройства, разных типов и т д К баку дов одинакового диаметра для каждого слоя предъявляются очень большие конструктивные катушки Слои разделены прокладками в пазах и требования, поскольку он должен быть способен крепятся клиньями Особенностью обмотки являвместе с трансформатором, но без масла, подверется то, что она содержит две так называемых гаться вакуумной обработке до достижения пракполуобмотки (гемитропическая обмотка статора с тически полного вакуума Бак требует очень тщаодной катушкой на фазу на пару полюсов), соедительных изготовления и испытаний, а его ненных последовательно Одна из двух полуобмогабариты обычно ведут к транспортным проблеток расположена в центре внутри изолирующей мам, втулки Проводники статорной обмотки охлаждаются окружающим их маслом Такое большое ко- обычно содержит так называемое принудиличество масла в системе связано с риском утетельное (под давлением) охлаждение маслом чек, а также с большими очистными работами при Такой способ охлаждения требует наличия маснеисправностях Те части изолирующей втулки, ляного насоса, наружного охлаждающего элеменкоторые расположены снаружи пазов, имеют цита, компенсационной емкости, компенсационной линдрическую форму, а их конический концевой муфты и т д , участок армирован токопроводящими слоями, - содержит электрическую связь между наружназначение которых - регулировать напряженными соединениями трансформатора и непосредность магнитного поля в зоне входа многожильственно соединенными катушками/обмотками в ного провода в торец обмотки виде ввода, зафиксированного на баке Ввод должен удовлетворять любым требованиям к изоляНаиболее близким к предлагаемому изобреции снаружи и внутри бака, тению - силовой энергосети, - является силовая энергосеть, электромагнитное устройство (Статья - содержит катушки/обмотки, проводники кото"Охлаждаемый водой и маслом турбогенератор рых разделены на ряд проводящих элементов, TVM-30G" в журнале Электротехника № 1 Т 1970 г, жил, сгруппированных таким образом, чтобы наС 6 - 8] В названном устройстве в качестве элекпряжение наводимое в каждой жиле, было натромагнитного устройства используется генерасколько возможно идентичным и чтобы разница в тор, выход которого подключен к электрической наведенном напряжении между каждой парой жил нагрузке была насколько возможно малой, - содержит изоляционную систему частично Недостаток описанного устройства состоит в внутри катушки/обмотки и частично между катуштом, что статорную обмотку генератора изготавками/обмотками и другими металлическими элеливают из погружаемых в масло многожильных ментами, которая выполнена в виде сплошной проводов одинакового диаметра для каждого слоя целлюлозной или основанной на лаке изоляции, катушки Слои разделены прокладками в пазах и ближайшей к отдельному проводящему элементу, крепятся клиньями Особенностью такой обмотки а снаружи его в виде сплошной целлюлозной, является то, что она содержит две так называежидкой и возможно также газообразной изоляции мых полуобмотки (гемитропическая обмотка стаКроме того, очень важно, что изоляционная систора с одной катушкой на фазу на пару полюсов), тема имеет очень низкое содержание влаги, соединенных последовательно Одна из двух по 21 44857 22 луобмоток расположена в центре внутри изолискои машины, причем магнитная цепь содержит рующей втулки Проводники статорной обмотки магнитный сердечник с пазами для обмотки, обраохлаждаются окружающим их маслом Такое зованными отверстиями (US, A, 4 429 244) большое количество масла в системе связано с Недостаток описанного способа состоит в его риском утечек, а также с большими очистными недостаточной эффективности, связанной с потеработами при неисправностях рями, возникающими во время работы вращающейся электрической машины Наиболее близким к предлагаемому изобретению - высоковольтной электросиловой установНаиболее близким к предлагаемому изобреке - является высоковольтная электросиловая тению - кабелю - является кабель для образоваустановка, содержащая электромагнитное устройния в электромагнитном устройстве генерируюство ("Охлаждаемый водой и маслом турбогенещей магнитное поле обмотки, содержащий по ратор TVM-300" в журнале "Электротехника" № 1, меньшей мере один электрический проводник с 1970 г, С 6-8) изоляционной системой (US, A, 5 036 165), Описанный кабель снабжен двумя полупроводникоНедостаток описанной установки заключается выми слоями с изоляцией между ними в том, что водо- и маслоохлаждаемая синхронная машина, описанная в журнале "Электротехника", Недостаток описанного кабеля состоит в том, предназначена для напряжений до 20 кВ В статье что при использовании егов качестве проводника описана новая изоляционная система на основе обмотки, генерирующей магнитное поле в элекмасляной или бумажной изоляции, которая позвотромагнитном устройстве, в нем происходят доляет полностью погружать в масло статор Масло полнительные потери из-за ослабления магнитзатем может использоваться как в качестве охланого поля вокруг проводника дителя, так и в качестве изоляции Для предотОсновной задачей настоящего изобретения вращения утечки масла из статора в ротор на является создание электромагнитного устройства, внутренней поверхности сердечника предусмотв котором устранены , по меньшей мере, один или рено диэлектрическое маслоразделительное несколько указанных выше недостатков, присущих кольцо Обмотку статора изготавливают из полых известным подобным устройствам Кроме того, проводников овальной формы с масляной и бувторой задачей изобретения является создание мажной изоляцией Стороны катушек с их изоляспособа управления электрическим полем в элекцией крепят клиньями к пазам прямоугольного тромагнитном устройстве, применяемом в мощсечения Охлаждающее масло проходит через ных энергосистемах, и способа изготовления магполые проводники и отверстия в стенках статора нитной цепи для вращающейся электрической Однако, такие охлаждающие системы связаны с машины наличием большого количества соединительных Основная задача изобретения решается с поэлементов для масла и электрических соединений мощью устройства типа, определенного в прилоу торцов катушек Толстая изоляция ведет к увеженных пунктах формулы изобретения и, прежде личенному радиусу кривизны проводников, котовсего, в отличительной части любого из пунктов 1 рый, в свою очередь, ведет к увеличенному раз-6 меру лобовой части обмотки В широком смысле установлено, что конструкция, в соответствии с изобретением, снижает Изобретение предусматривает также способ имеющие место потери настолько, что устройство управления электрическим полем в электромагниможет работать с более высокой эффективнотом устройстве и способ изготовления магнитной стью, вследствие того, что изобретение позволяет цепи практически заключить электрическое поле проНаиболее близким к предлагаемому изобреводника в изоляционную систему Снижение потению - способу управления - является способ терь ведет, в свою очередь, к уменьшению темпеуправления электрическим полем в электромагратуры устройства и, соответственно, к нитном устройстве, содержащем генерирующую уменьшению потребности в охлаждении, и позвомагнитное поле цепь, имеющую по меньшей мере ляет конструировать более простые, чем до изоодну обмотку с по меньшей мере одним электрибретения, возможно используемые охлаждающие ческим проводником и электроизоляцией снаружи устройства электрического проводника, электрическим полем в электромагнитном устройстве, содержащем геПроводник с изоляционной системой, в соотнерирующую магнитное поле цепь, имеющую по ветствии с изобретением, может быть выполнен в меньшей мере одну обмотку с по меньшей мере качестве эластичного кабеля, обладающего сущеодним электрическим проводником и электр о ственными преимуществами в производстве и изоляцией, которую устанавливают снаружи элекмонтаже по сравнению с готовыми жесткими обтрического проводника (US, A, 4 429 244) мотками, которые до настоящего времени были стандартными Изоляционная система, испольНедостаток описанного способа состоит в его зуемая в соответствии с изобретением, предунедостаточной эффективности, связанной с потесматривает отсутствие газообразной и жидкой рями во время работы электромагнитного устройизоляции ства Наиболее близким к предлагаемому изобреЧто касается второго аспекта изобретения, тению - способу изготовления магнитной цепи относящегося к вращающимся электрическим маявляется способ изготовления магнитной цепи для шинам, то оно делает возможным работу машины вращающейся электрической машины, заклюпри таком высоком напряжении, что отпадает нечающийся втом, что магнитную цепь располагают обходимость в использовании подключаемого по в статоре и/или роторе вращающейся электричесхеме Д/Y (треугольник/звезда) повышающего 23 44857 24 трансформатора Это означает, что машина мотении, и связанные с ними электрические и тепложет работать при значительно более высоком навые нагрузки побуждают предъявлять очень высопряжении по сравнению с известными машинами, кие требования к изоляционному материалу что позволяет непосредственно включать машину Известно, что так называемые частичные разряды в силовую сеть Это подразумевает значительное являются серьезной проблемой для изоляционноуменьшение капиталовложений в системы с враго материала в высоковольтных установках В щающейся электрической машиной при увеличеслучае появления в изолирующем слое полостей, нии полной эффективности всей системы Изопор и т п , при высоких напряжениях могут возбретение устраняет необходимость отдельных никнуть внутренние коронные разряды, вызываюконтрольных измерений поля в определенных щие постепенное ослабление свойств материала зонах обмотки, которые были обязательными в изоляции с последующим, в результате, электриизвестных устройствах Другое преимущество ческим пробоем изоляции Это может привести к изобретения состоит в том, что оно позволяет босерьезным неисправностям электромагнитного лее просто обеспечить подмагничивание и переустройства Таким образом, изоляция должна магничивание, с целью уменьшения реактивных быть однородной эффектов, имеющих место при несовпадении фаз Расположенный внутри изоляции внутренний напряжения и тока по отношению друг к другу слой должен иметь более низкую, чем у проводниЧто касается аспекта изобретения, относящегося к силовому трансформатору/реактору, то оно, прежде всего, устраняет необходимость заполнения маслом силовых трансформаторов и, соответственно, связанные с этим проблемы и недостатки Конструкция обмотки такова, что она содержит, по меньшей мере, вдоль части ее длины изоляцию из сплошного изоляционного материала, причем внутри изоляции находится внутренний слой, а снаружи ее наружный слой, причем оба указанных слоя выполнены из полупроводникового материала, что позволяет заключить электрическое поле всего устройства внутри обмотки Используемый здесь термин "Сплошной изоляционный материал" означает, что обмотка не предусмотрена с жидкой или газообразной изоляцией, например, в случае жидкости, в виде масла В настоящем случае изоляцию выполняют из полимерного материала Указанные внутренний и наружный слои также выполняют из полимерного, хотя и полупроводникового материала Внутренний слой и сплошная изоляция жестко связаны друг с другом, по существу, по всей поверхности раздела Наружный слой и сплошная изоляция также жестко связаны друг с другом, по существу, по всей поверхности раздела между ними Внутренний слой, благодаря полупроводниковым свойствам, выполняет функцию уравнивания потенциала и, соответственно, уравнивания электрического поля снаружи этого слоя Наружный слой также выполняют из полупроводникового материала, при этом его электропроводность, по крайней мере, выше, чем изоляции, вследствие чего при его заземлении или при подсоединении к относительно низкому потенциалу он выполняет функцию уравнивания потенциала и, по существу, заключает в себе электрическое поле проводника С другой стороны, удельное сопротивление наружного слоя должно быть достаточным, чтобы свести до минимума электрические потери в нем Жесткая взаимосвязь между материалом изоляции и внутренним и наружным полупроводниковыми слоями должна быть одинаковой по всей поверхности раздела между ними с тем, чтобы вдоль нее не образовывались полости, поры и т п Высокие напряжения, используемые в изобре ка электропроводность, но достаточную, чтобы этот слой выполнял функцию уравнивания потенциала и, соответственно, электрического поля снаружи этого слоя Такая функция внутреннего слоя в комбинации с его жесткой связью с изоляционным материалом по, практически, всей поверхности их раздела при отсутствии упомянутых полостей, пор и т п обеспечивает одинаковое электрическое поле снаружи внутреннего слоя и минимальный риск частичных разрядов Предпочтительно, чтобы внутренний слой и сплошная изоляция были выполнены из материалов с, по существу, равными коэффициентами теплового расширения То же предпочтительно для наружного слоя и сплошной изоляции Это означает, что внутренний и наружный слои и сплошная электрическая изоляция образуют изоляционную систему, которая при изменениях температуры будет равномерно, как единое целое, расширяться и сжиматься без какого-либо разрушения или разъединения в зоне поверхности раздела, вызываемых до сих пор изменениями температуры Таким образом, гарантируется плотный поверхностный контакт между поверхностями внутреннего и наружного слоев и сплошной изоляции и созданы условия для поддержания такого контакта в течение длительных рабочих периодов Вследствие того, что расположенные внутри и снаружи вокруг изоляции внутренний и наружный слои из полупроводникового материала будут стремиться образовывать, по существу, эквипотенциальные поверхности (поверхности равных потенциалов), а электрическое поле, в результате, будет распределяться относительно равномерно по толщине изоляции, электрическая нагрузка на изоляционную систему будет уменьшенной Известны, сами по себе, высоковольтные кабели для передачи электроэнергии с проводниками с изоляцией из сплошного материала, предусмотренной с внутренним и наружным слоями из полупроводникового материала Давно известно, что в изоляции проводников, служащих для передачи электроэнергии, не должно быть дефектов Однако, в высоковольтных кабелях упомянутого назначения электрический потенциал не изменяется вдоль длины кабеля, оставаясь, в основном, на одном и том же уровне Также, однако, в таких высоковольтных кабелях, вследствие кратковременных явлений, таких как разряд, может возник 25 44857 26 нуть мгновенная разница потенциалов В соответческий экран будет выполнять функцию внешней ствии с настоящим изобретением, в качестве обмеханической и электрической защиты кабеля, мотки в электромагнитном устройстве используют например, от разрядов Предпочтительно, чтобы гибкий кабель, определенный приложенными внутренний полупроводниковый слой располагалпунктами формулы изобретения ся в зоне потенциала проводника С этой целью, по меньшей мере, одна из жил проводника должна Дополнительного усовершенствования можно быть неизолирована и расположена так, чтобы достичь путем выполнения проводника обмотки из она имела хороший электрический контакт с внутменьших по размеру так называемых жил, по ренним полупроводниковым слоем С другой стокрайней мере, некоторые из которых изолированы роны, различные жилы могут альтернативно расдруг от друга Благодаря выполнению жил с отнополагаться в электрическом контакте с указанным сительно небольшим, предпочтительно, почти внутренним слоем круглым сечением, пронизывающее их магнитное поле будет иметь постоянную конфигурацию, а Изготовление трансформаторных или реакслучаи вихревых токов будут сведены до миниторных обмоток из упомянутого кабеля связано с мума существенными различиями в распределении электрического поля в стандартных силовых В соответствии с изобретением обмоттрансформаторах/реакторах и силовом транску/обмотки изготавливают, предпочтительно, в форматоре/реакторе, в соответствии с изобретевиде кабеля, содержащего, по меньшей мере, нием Значительное преимущество выполненной один проводник и ранее описанную здесь изоляиз кабеля обмотки, в соответствии с изобретениционную систему, внутренний слой которой расем, состоит в том, что электрическое поле заклюположен вокруг жил проводника Снаружи указанчено в обмотке, и что электрическое поле отсутстного внутреннего полупроводникового слоя вует снаружи наружного полупроводникового расположена основная изоляция кабеля в виде слоя Электрическое поле, создаваемое токонесплошного изоляционного материала сущим проводником, имеет место только в сплошНаружный полупроводниковый слой-оболочка, ной основной изоляции С конструктивной и пров соответствии с изобретением, обладает элекизводственной точки зрения это дает следующие трическими свойствами, гарантирующими уравнизначительные преимущества вание потенциала вдоль проводника Однако, наружный слой может не обладать такими - обмотки трансформатора могут быть выполэлектропроводящими свойствами, вследствие нены без принятия во внимание любого распречего наведенный ток пойдет вдоль поверхности, деления электрического поля, а группировка жил, что может вызвать потери, которые, в свою очеупомянутая при ссылке на прототип, не применяредь, могут создать нежелательную тепловую ется, нагрузку Величины сопротивлений (при 20°С) - сердечник трансформатора может быть вывнутреннего и наружного слоев, определенные в полнен без принятия во внимание любого распреп п 5 и 6 формулы изобретения, являются обосделения электрического поля, нованными Внутренний полупроводниковый слой - для электрической изоляции обмотки не тредолжен иметь достаточную электропроводность, буется масло, т е средой, окружающей обмотку, чтобы гарантировать уравнивание потенциалов может быть воздух, электрического поля, но одновременно этот слой - отсутствуют специальные связи, требующиедолжен иметь такое сопротивление, чтобы гаранся для электрического соединения между наружтировать охват электрического поля Важно, чтоными соединениями трансформатора и непосредбы внутренний слой выравнивал неровности на ственно связанными катушками/обмотками, поверхности проводника и образовывал очень поскольку электрическое соединение, в отличие чисто отделанную эквипотенциальную поверхот стандартных установок, интегрировано с обность (поверхность равных потенциалов) у помоткой, верхности раздела со сплошной изоляцией Внут- технология производства и испытаний силоренний слой может быть выполнен переменной вого трансформатора, в соответствии с изобрететолщины, но с гарантированной ровной поверхнонием, значительно проще используемой для станстью, граничащей с проводником и сплошной изодартного силового трансформатора/реактора, ляцией, причем соответствующая толщина сопоскольку в настоящем случае не требуются проставляет 0,5 - 1мм питка, сушка и вакуумные обработки, упомянутые при ссылке на известное устройство, что сущестТакой гибкий обмоточный кабель, который исвенно сокращает время на изготовление транспользуют, в соответствии с изобретением, в элекформатора, тромагнитном устройстве, является усовершенствованием кабеля с изоляцией из сетчатого - использование способа изоляции, в соответполиэтилена (XLPE кабель) или из этиленпропиствии с изобретением открывает значительные ленового каучука (ЕР каучук) или другого каучука, возможности для совершенствования известной например, силикона Усовершенствование содермагнитной части трансформатора жит новую конструкцию жил проводников и кабеПри применении изобретения к вращающейся ля, где кабель, по меньшей мере, в некоторых электрической машине достигается существенно вариантах осуществления не имеет наружной уменьшенная тепловая нагрузка на статор Таким оболочки для его механической защиты Однако, образом, временные перегрузки машины будут изобретение позволяет расположить проводящий менее критическими, что позволит работать маметаллический экран и внешнюю оболочку снарушине при перегрузке в течение длительного пежи наружного полупроводникового слоя Металлириода без риска возникновения неисправности 27 44857 28 Это дает значительные преимущества владельбудучи используемым в качестве обмотки Поцам силовых генерирующих установок, которые скольку кабель гибок, он может быть согнут, что оперативно, в случае производственных нарушепозволяет размещать его в катушке в виде нений, подключают установку к другому оборудоваскольких витков В этом случае торцы катушек нию, удовлетворяя тем самым требованиям побудут образованы участками сгиба кабелей Каставки энергии, установленных законом бель может быть также сочленен таким образом, что его свойства остаются постоянными по всей В случае использования вращающейся элекего длине Этот способ значительно проще изтрической машины, в соответствии с изобретенивестных способов Так называемые стержни Реем, могут быть значительно снижены эксплуатабеля не являются гибкими, но им может быть ционные расходы, поскольку в схему подключения предварительно придана требуемая форма Примашины к силовой энергосети не включаются меняемая при изготовлении современных вратрансформаторы и прерыватели цепи щающихся электрических машин пропитка являВыше упоминалось, что наружный полупроется очень сложным и дорогостоящим водниковый слой обмоточного кабеля заземляеттехнологическим приемом ся, т е подключается к потенциалу земли Это делается для того, чтобы этот слой поддерживалРезюмируя можно сказать, что вращающаяся ся, в основном, под потенциалом земли на протяэлектрическая машина, в соответствии с изобрежении всей длины кабеля Допускается разделетением, обладает1 рядом значительных преимуние указанного наружного слоя путем его ществ над соответствующими известными маширазрезания на ряд частей, распределенных вдоль нами Прежде всего, она может быть длины обмоточного кабеля, при этом каждая отнепосредственно подключена к силовой энергоседельная часть этого слоя заземляется, подключати при всех уровнях высокого напряжения Под ясь к потенциалу земли Таким способом обеспевысоким напряжением здесь подразумеваются чивается лучшая равномерность заземления напряжения, превышающие ЮкВ и до значений кабеля вдоль его длины напряжений, под которыми могут работать силовые энергосети Другое важное преимущество Как упоминалось, сплошная изоляция и внутсостоит в том, что выбранный потенциал, наприренний и наружный слои могут быть получены, мер потенциал земли, согласованно распределянапример, экструзией Однако, могут применяться ется по всей обмотке, благодаря чему зона торцов с успехом и другие способы их изготовления, накатушек может быть выполнена компактной, а пример, формирование этих внутренних и внешупомянутые крепежные средства в этой зоне моних слоев и изоляции путем напыления материала гут находиться под практически земным или люна проводник/обмотку бым другим выбранным потенциалом Еще одно Предпочтительно, чтобы обмоточный кабель важное преимущество заключается в том, что во был выполнен круглого сечения Однако если тревращающейся электрической машине не требуютбуется достичь лучшей плотности его укладки, ся базирующиеся на масле изоляционные и охламогут использоваться и другие его сечения ждающие системы, о чем говорилось выше в отДля обеспечения повышения напряжения во ношении силовых трансформаторов/реакторов вращающейся электрической машине, кабель Это означает отсутствие проблем уплотнения и располагают в пазах магнитного сердечника неотказ от применения упомянутого диэлектрическосколькими последовательными витками С целью го кольца Преимущество также состоит в том, что уменьшения числа пересечений на торцах катувсякое принудительное охлаждение может быть шек обмотка может быть выполнена в виде многовыполнено в конструкции, находящейся под земслойной концентрической кабельной обмотки Каным потенциалом бель, для лучшего использования магнитного сердечника, может быть выполнен со скошенной Ниже будет дано более конкретное описание изоляцией, для чего форма пазов может быть попримеров осуществления изобретения со ссылкой догнана под скошенную изоляцию обмотки на приложенные чертежи, на которых Значительное преимущество вращающейся Фиг 1 - виде частичным вырывом, иллюстриэлектрической машины, в соответствии с изобрерующий элементы содержащиеся в электрическом тением, заключается в том, что поле земли (Е помодифицированном стандартном кабеле, ле) в зоне торцов катушек снаружи наружного поФиг 2 - осевой вид торца сектора или полюслупроводникового слоя близко к нулю, и втом, что ного деления магнитной цепи, в соответствии с при наличии наружной оболочки, находящейся изобретением, под земным потенциалом, электрическое поле не Фиг 3 - вид, иллюстрирующий распределение требует регулирования Это означает, что поле не электрического поля вокруг обмотки стандартного концентрируется ни внутри листов, ни в зонах силового трансформатора/реактора, торцов катушек, ни в переходах между ними Фиг 4 - перспективный вид, иллюстрирующий пример осуществления силового трансформатора, Настоящее изобретение относится также к в соответствии с изобретением, способу управления электрическим полем в электромагнитном устройстве для силовых энергосисФиг 5 - поперечное сечение кабеля, модифитем, определенному в п 37 формулы изобретения цированного по отношению к кабелю, показанному на фиг 1, и содержащего несколько проводников, Изобретение относится также к способу изготовления магнитной цепи, определенному в п 76 Фиг 6 - поперечное сечение другого кабеля, формулы, в соответствии с которым гибкий кабель содержащего несколько проводников, но иной, вворачивается в отверстия пазов магнитного серчем на фиг 5, конструкции дечника вращающейся электрической машины Описание предпочтительных примеров осу 29 44857 30 ществления ляется, благодаря чему слой 5 оказывается на протяжении всего кабеля под земным или близким Вращающаяся электрическая машина в соотк нему потенциалом Это означает, что вокруг обветствии с фиг 1 и 2 мотки, изолированной сплошной изоляцией у торВажным условием для возможности изготовцов катушек, контактные поверхности, а также ления магнитной цепи, в соответствии с описаниповерхности, загрязненные после некоторого пеем изобретения, является использование для обриода эксплуатации, будут находиться под очень мотки электрического кабеля со сплошной незначительным потенциалом по отношению к электрической изоляцией с внутренним полупроземле, который вызовет очень незначительные водниковым слоем или оболочкой между изоляэлектрические поля цией и одним или более проводниками, расположенными внутри этого слоя, и наружным Для оптимизации работы вращающейся элекполупроводниковым слоем или оболочкой, распотрической машины конструкция элементов магложенным снаружи изоляции Такие кабели иснитной цепи, таких как пазы и зубцы, имеет репользуют в качестве стандартных кабелей в друшающее значение Как упоминалось, пазы должны гих инженерных областях, связанных с силовыми располагаться насколько возможно близко к обоустановками, а именно при передаче энергии Для лочке сторон катушек Желательно также, чтобы возможности описания примера осуществления зубцы на каждом радиальном уровне были наизобретения сначала будет дано краткое описасколько возможно широкими Это важно для свение стандартного кабеля Внутренний токонесудения до минимума потерь, для удовлетворения щий проводник содержит ряд неизолированных требованиям намагничивания и т д машины жил Вокруг жил расположен внутренний полупроПри использовании в качестве проводника для водниковый слой Вокруг этого полупроводниковообмотки, например, описанного выше кабеля пого слоя расположен слой сплошной изоляции являются большие возможности оптимизации Сплошная изоляция выполняется из полимерного магнитного сердечника с нескольких точек зрения материала, характеризуемого низкими электричеНиже будет описана магнитная цепь статора враскими потерями и высокой прочностью на пробой щающейся электрической машины На фиг 2 поВ качестве примеров конкретных полимерных маказан осевой вид с торца сектора 6 с делением териалов можно упомянуть полиэтилен (РЕ) и полюсов машины, в соответствии с изобретением особенно сетчатый полиэтилен (XLPE), а также На этой фигуре ротор с роторным полюсом обоэтиленпропилен (ЕР) Вокруг наружного полупрозначен позицией 7, Статор, как обычно, состоит из водникового слоя могут быть предусмотрены мепластинчатого сердечника, набранного из выполталлический экран и наружная изоляционная обоненных из электротехнической стали пластин или лочка Полупроводниковые слои выполнены из листов, которым удачно придана форма сектора полимерного материала, например, сополимера Из тыльной части 8 сердечника, расположенной у этилена с электропроводящей составляющей, радиально крайнего торца, радиально внутрь в например, проводящей сажей или углеродной санаправлении ротора выступают ряд зубцов 9 Межей Такие кабели названы дальше силовыми кажду зубцами расположен соответствующий ряд белями пазов 10 Использование кабелей і 1, описанных выше, кроме всего прочего, позволяет увеличить Предпочтительный пример осуществления глубину пазов для высоковольтных машин по кабеля для обмотки вращающейся электрической сравнению с известными машинами Пазы имеют машины показан на фиг 1 Кабель 1 содержит поперечное сечение, суживающееся в направлепроводник 2 тока, включающий сгруппированные нии ротора, поскольку для каждого слоя обмотки неизолированные и изолированные жилы Могут необходимость изоляции кабеля в направлении использоваться также электромеханически сгрупвоздушного зазора уменьшается Как видно на пированные жилы с экструдированной изоляцией фиг 2, паз имеет круглое поперечное сечение 12, Эти жилы могут быть скручены/сгруппированы в и расположен вокруг каждого слоя обмотки с сунесколько слоев Вокруг проводника 2 расположен живающимися участками 13 между слоями С невнутренний полупроводниковый слой 3, который, в которой оговоркой такое сечение паза может быть свою очередь, окружен однородным слоем названо "циклическим цепным пазом" В примере сплошного изоляционного материала Изоляция 4 осуществления, показанном на фиг 2, используют не является изоляцией жидкого или газообразного кабели трех различных размеров, расположенных типа Слой 4 изоляции окружен наружным полупосекционно в трех секциях 14, 15 и 16 соответстпроводниковым слоем 5 Кабель, используемый в вующих размеров, т е с получением на практике предпочтительном примере осуществления в камодифицированного циклического цепного паза честве обмотки, может быть предусмотрен с меНа этой фигуре также видно, что зубцы статора таллическим экраном и наружной оболочкой, но имеют практически постоянную ширину по всей это нежелательно С целью устранения наведенглубине паза ных токов и связанных с ними потерь в наружном полупроводниковом слое 5 этот слой разделяется В соответствии с альтернативным примером разрезкой предпочтительно в торце катушки, т е в осуществления, используемый в качестве обмотки переходах от листового пакета к торцевым обмоткабель может быть стандартным силовым кабекам Разделение осуществляют так, чтобы указанлем, описанным выше Заземление наружного ный слой 5 разделялся на несколько частей, располупроводникового слоя осуществляют через положенных вдоль кабеля, которые полностью металлический экран и оболочку кабеля, вскрывая или частично электрически разделены друг с друих для этой цели в соответствующих местах гом Каждая отдельная часть слоя 5 затем заземИзобретение охватывает большое число аль 31 44857 32 тернативных вариантов осуществления в зависифазного трансформатора с пластинчатым сердечмости от размеров имеющегося кабеля, когда ником Сердечник содержит, как обычно, три речь идет об изоляции наружного полупроводнистержня 20, 21 и 22 и удерживающие ярма 23 и 24 кового слоя и т д Кроме того, примеры осуществ(поперечины) В этом примере осуществления ления с так называемыми циклическими цепными стержни и ярма имеют суживающееся по их длине пазами могут быть модифицированы в большей поперечное сечение степени, чем здесь описано Вокруг стержней сердечника концентрически Как упоминалось выше, магнитная цепь может расположены образованные кабелем обмотки Как находиться в статоре и/или роторе вращающейся следует из фиг 4, этот пример осуществления электрической машины Однако, конструкция магимеет обмотки, каждая, образованная тремя коннитной цепи будет, главным образом, соответстцентрическими витками 25, 26 и 27 Крайний внутвовать данному выше описанию независимо от ренний виток 25 может служить в качестве пертого, расположена ли она в статоре и/или роторе вичной обмотки, а два других обмоточных витка 26 и 27 в качестве вторичных обмоток Чтобы не В качестве обмотки используют, предпочтиперегружать фиг 4 слишком большим количесттельно, многослойную концентрическую кабельвом деталей, не показаны соединения обмоток С ную обмотку Такая обмотка до минимума сводит другой стороны, на этой фигуре видно, что в опчисло пересечений у торцов катушек путем помеределенных местах вокруг обмоток расположены щения всех катушек внутри одной группы радипромежуточные стержни 28 и 29, выполняющие ально снаружи друг друга Это также обеспечиванесколько различных функций Указанные промеет упрощенный способ изготовления статорной жуточные стержни, которые могут быть выполнеобмотки и ее вворачивания в различные пазы ны из изоляционного материала, предназначены Поскольку используемый в соответствии с изобредля обеспечения определенного пространства тением кабель легко сгибаем, обмотку можно помежду концентрическими обмоточными витками лучить с помощью сравнительно простой операдля их охлаждения, крепления и т д Эти стержни ции вворачивания гибкого кабеля в отверстия 12 могут быть также выполнены из электропроводяпазов 10 щего материала с тем, чтобы составлять, таким Силовой трансформатор/реактор (фиг 3 и 4) образом, часть системы заземления обмоток На фиг 3 показан упрощенный, основной вид, иллюстрирующий распределение электрического Альтернативные конструкции кабеля поля вокруг обмотки стандартного силового В варианте конструкции кабеля, показанной на трансформатора/реактора, на котором позицией фиг 5, используются те же ссылочные позиции, 17 обозначена обмотка, позицией 18 - сердечник и что и на фиг 1, но только с добавлением буквы позицией 19 -эквипотенциальные линии, т е ли"а" В этом примере осуществления кабель сонии, где электрическое поле имеет одинаковую держит несколько электрических проводников 2а, величину Предполагается, что нижняя часть образделенных изоляцией 4а Другими словами, мотки заземлена, т е находится под потенциалом изоляция 4а служит в качестве изоляции между земли отдельными смежными проводниками 2а и между последними и окружающими их элементами РазРаспределение потенциала определяет личные проводники 2а могут располагаться разструктуру изоляционной системы, поскольку необличным образом в кабелях различного сечения ходимо иметь достаточную изоляцию между Как показано на фиг 5, проводники 2а располагасмежными витками обмотки и между каждой обются на прямой линии при относительно плоском моткой и землей Фиг 3, таким образом, показыпоперечном сечении кабеля Из этого можно сдевает, что изоляция верхней части обмотки подлать вывод, что форма сечения кабеля может извержена очень высоким нагрузкам Конструкция и меняться в широких пределах расположение обмотки относительно сердечника определяется, таким образом, в основном, расВ примере осуществления, показанном на пределением электрического поля в окошке серфиг 5, напряжение между смежными проводникадечника ми предположительно меньше фазного напряжения В частности, предполагается, что проводники Кабель, который может быть использован в 2а по разному намотаны в обмотке, вследствие обмотках сухих трансформаторов/реакторов, в чего напряжение между смежными проводниками соответствии с изобретением, описан со ссылкой является сравнительно низким на фиг 1 Как указывалось ранее, кабель может быть предусмотрен с другими дополнительными Как упоминалось выше, полупроводниковый наружными слоями для специальных целей, нанаружный слой 5а снаружи изоляции 4а образуетпример, для предотвращения чрезмерных элекся из сплошного изоляционного материала Вокруг трических нагрузок на другие зоны трансформатокаждого проводника 2а расположен внутренний ра/реактора, Площадь проводников кабеля слой За из полупроводникового материала, т е составляет 2 - 3000мм2, а наружный диаметр какаждый проводник имеет свой собственный окрубеля составляет 20 - 250мм жающий его внутренний полупроводниковый слой За Этот слой За будет, соответственно, служить Обмотки силового трансформатора/реактора, для уравнивания потенциала в отношении отизготовленные из кабеля, описанного здесь в раздельного проводника деле "Краткое изложение сущности изобретения" могут быть использованы для однофазных, трехВ варианте конструкции кабеля, показанной на фазных и многофазных трансформатофиг 6, используются те же ссылочные позиции, ров/реакторов независимо от формы сердечника что и на фиг 1, но с добавлением буквы "Ь" В На фиг 4 показан пример осуществления трехэтом варианте предусмотрены три проводника 2Ь 33 44857 34 Предполагается, что между этими проводниками только описанными выше примерами осуществсуществует фазное напряжение, т е значительно ления Специалисту понятно, что в пределах осболее высокое напряжение, чем между проводниновной концепции изобретения, определенной ками 2а в примере осуществления в соответствии приложенными пунктами формулы изобретения, с фиг 5 Как показано на фиг 6, внутри внутренвозможен ряд соответствующих детализированнего полупроводникового слоя ЗЬ расположено ных модификаций Например, изобретение не огтри проводника 2Ь Однако, каждый проводник 2Ь раничивается только до особых материалов, приокружен дополнительно собственным слоем 30, веденных выше в качестве примеров Вместо них свойства которого соответствуют свойствам упомогут использоваться другие материалы с соотмянутого внутреннего слоя ЗЬ Между каждым ветственно подобными функциональными назнаслоем 30 и слоем ЗЬ расположен изоляционный чениями При изготовлении изоляции, в соответматериал Соответственно, слой ЗЬ будет служить ствии с изобретением, возможны иные, чем в качестве уравнивающего потенциал слоя снаруэкструзия и напыление, технологические приемы жи дополнительных слоев 30 из полупроводникодля обеспечения плотного контакта между развого материала, являющихся, таким образом, личными слоями Кроме того, могут быть предуэлектрическими проводниками, причем слои 30, смотрены дополнительные эквипотенциальные будучи связанными с соответствующими электрослои Например, один или более эквипотенциальпроводниками 2Ь, находятся под тем же потенных слоев из полупроводникового материала моциалом, что и соответствующие проводники гут быть расположены между упомянутыми выше "внутренним" и "наружным" слоями изоляции Возможные модификации Очевидно, что изобретение не ограничено 1< Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3 35 36 44857 За 4а 1Ь Фиг. 5 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90