Трансформатор високої напруги та великої потужності

1. Трансформатор високої напруги та великої потужності, що містить трифазну обмотку високої 38914 роз'єднувача) робить можливим випадок шунтування захисної обмотки предметами перекриття по поверхні ізоляторів; виконання захисної обмотки у формі окремого виробу - реактора потребує підвищення матеріалоємності виробів для виготовлення бака реактора, застосування ізоляторів, встановлення пресуючих пристроїв складної конструкції, встановлення комутуючих апаратів, для підключення і відключення захисної обмотки (роз'єднувачів) і т.д.; збільшені витрати на обслуговування, окремо як трансформатора, так і реактора; потребується додаткова площа для розміщення реактора на окремій площадці і будівництво для нього окремого фундаменту. В основу винаходу поставлена задача, розробки трансформатора високої напруги та великої потужності, що самостійно забезпечує обмеження струму к.з в електросистемі і обмеження перенапруг на нейтралі обмотки високої напруга без зниження граничної робочої потужності і напруги при існуючих обмеженнях залізничного габариту. Вирішення поставленої задачі забезпечує створення трансформатора високої напруги та великої потужності, що містить трифазну обмотку високої напруги на магнітопроводі, з'єднану за схемою "зірка", нейтраль якої приєднана до контуру заземлення через захисну однофазну обмотку, за рахунок того, що захисна обмотка розміщена усередині бака трансформатора на краю його довгої осі або на вертикальній частині бічного ярма магнітопроводу. Для зменшення впливу магнітного потоку, утвореного захисного обмоткою при номінальному режимі роботи трансформатора, захисна обмотка складається з, принаймні, двох однакових секцій із зустрічним напрямком намотки витків таким чином, що сума їхніх ампервитків дорівнює нулю, що значно спрощує виготовлення і складання захисної обмотки. Технічний результат, що досягається при використанні винаходу: - спрощена конструкція системи захисту трансформатора від струмів к.з і перенапруг за рахунок внесення в трансформатор додаткової захисної обмотки і раціонального розміщення її усередині бака трансформатора щодо його робочих елементів основних обмоток, магнітопроводу, що надає самому трансформатору нову властивість самозахисту від стр умів к.з. і перенапруг у нейтралі і захисту іншого устатк ування електросистеми; - підвищена надійність і збільшений термін служби трансформатора і міжремонтні терміни тому, що захисна обмотка приєднана до нейтралі пайкою, а не за допомогою роз'єднувача, що цілком виключає можливість випадкового від'єднання, ця обмотка є присутня на всіх етапах функціонування трансформатора, у тому числі при його випробуваннях і в експлуатації; при випробуваннях трансформатора струмами к.з. випробувальне значення струму к.з. надається обмеженим реактивним опором захисної обмотки, при цьому основна робоча. обмотка, та пресуючи пристрої розраховуються на ці зменшені значення струму к.з., що є важливим чинником для зменшення маси обмоток (зменшується перетин проводу робочого витка обмотки зменшуються габарити і маса пресуючих пристроїв, зменшується маса феромагнітних шунтів на баку трансформатора і т.д.); - підвищено конкурентноздатність трансформатора за рахунок зниження питомої матеріалоємності і втрат, енергії в трансформаторі, а також інше устатк ування електросистеми (вимикачі, роз'єднувачі, трансформатори струму, шинопроводи і т.п. виготовляються на зменшені розміри струмів к.з.; трансформатор вписується в залізничні габарити при можливому незначному і нелімітованому збільшенні довжини трансформатора. Трансформатор високої напруги та великий потужності пояснюється нижчеприведеним описом і кресленнями, де: Фіг. 1 - трансформатор із захисною обмоткою, розміщеною на кінці довгої осі бака, Фіг. 2 - трансформатор із послідовним з'єднанням секцій захисної обмотки, розміщеними на двох бічни х ярмах, Фіг. З - трансформатор із паралельним з'єднанням секцій захисної обмотки, розміщеними на двох бічни х ярмах, Фіг. 4 - трансформатор із захисними обмотками, розміщеними на одному бічному ярмі, По винаходу, трансформатор містить магнітопровід, що має три стрижні 1, установлену на стрижнях обмотку 2, що складається з трьох фаз А, В, С і розміщену усередині бака 3 трансформатора на кінці його довгої осі захисну однофазну обмотку 4 (див. фіг. 1). Нейтральні виводи X, Y, Z обмотки 2 з'єднані за схемою "зірка" і приєднані до виводу N, який з'єднаний із контуром заземлення О через захисну обмотку 4. Усередині захисної обмотки 4 можливе розміщення обмежувача перенапруг (не показаний). На фіг. 2, фіг. З трансформатор містить магнітопровід із трьома фазними стрижнями і двома бічними ярмами й, установлену на стрижнях 1 обмотку 2 високої напруги (ВН) із лінійними виводами А, В, С і нейтральними виводами X, Y, Z, з'єднаними в загальну нейтраль N, приєднану з'єднанням 6 до нейтралі N обмотки 2 ВН і розміщену на бічних ярмах 5 захисну обмотку 4, виконану з двох секцій 7, що мають зустрічні напрямки намотки і утворюють на бічному ярмі нульову суму ампервитків. На фіг. 4 - захисна обмотка виконана, щонайменше, із двох секцій 7 і розміщена на одному бічному ярмі 5. Кількість секцій на кожному ярмі 5 повинна бути однаковою. На фіг. 2 секції 7 захисної обмотки, розміщені на лівому бічному ярмі, з'єднаннями 6 і 8 з'єднані із секціями 7 захисної обмотки, розміщеної на правому бічному ярмі, послідовно. Струм In нейтралі протікає по всіх секціях 7. Число витків W у секціях 7 однакове, а намотка секцій 7 виконана зустрічне і сума їхніх ампервитків дорівнює нулю по формулі (I n* W-In* W=0). При такій умові захисна обмотка не створює магнітного потоку, який замикався б у магнітопроводі. На фіг. З секції 7 захисної обмотки, на лівому і правому бічних ярмах 5, з'єднаннями 6 і 9 з'єднані паралельно, струм In розгалужується рівними половинами In/2 по паралельних секціях. На кожному бічному ярмі 5 сума ампервитків частин обмотки 2 38914 дорівнює нулю 5 розраховується по формулі (0,5* In* W-0,5* ln* W=0). Робочі магнітні потоки в магнітопроводі зберігаються незмінними. Робота захисної обмотки виявляється при несиметричному к.з. у електросистемі за виводами А, В, С. При однофазному к.з. струм In різко зростає, але обмежується індуктивним опором захисної обмотки до припустимих значень, при цьому обмежуються струми к.з. у всіх струмонесучих елементах електроустаткування системи (генераторах, шинопроводах, лініях електропередач, вимикачах, роз'єднувачах, трансформаторах стр уму і ін.), що знижує механічні, теплові і дугові навантаження на устаткування і продовжує їхні терміни експлуатації. Виконання захисної обмотки усередині трансформатора виключає витрати на виготовлення і монтаж окремо встановленого виробу і потребує виділення додаткових площ для його розміщення. Розміщення захисної обмотки на бічному ярмі знижує витрати та її виготовлення і зборку, тому що форма обмотки технологічна та ЇЇ виготовлення і зборка механізовані. Крім того, захисна обмотка з функцією обмеження струмів к:з., своїми витками екранує бічні ярма (гострі кути магнітопроводу) від електричного поля обмотки ВН. При розміщенні захисної обмотки її витки закривають поверхню бічного ярма від електричного поля. Граничну поверхню для поля утворять у цьому випадку витки захисної обмотки - ця поверхня стає циліндричною, гладкою та ізольованою, а напруженість електричного поля В проміжку "обмотка ВН - витки захисної обмотки" стає однорідною, електрична міцність проміжку при перенапругах і робочих напругах зростає. Причому у відмінності від відомих суцільних екранів, екрануючий ефект захисної обмотки здійснюється без виникнення вихрових струмів і втрат енергії у витках. Фіг. 1 Фіг. 2 3 38914 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4