УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
APPARATUS FOR PROTECTING POWER TRANSFORMERS FROM OVERVOLTAGE

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности, к оборудованию трансформаторов и реакторов. Устройство, содержащее выводы трансформатора и подключенные к ним ограничители перенапряжения не исключает пробой электрической изоляции в частях обмотки: витках, слоях и катушках при резонансе напряжений в них в случае грозовой деятельности, коммутации электропотребителя в электрической сети, к которой подключен искомый трансформатор, приводящий к отказу (аварии) [1].
Наиболее близкими к прототипу являются устройства защиты от перенапряжений, включающие в себя усиление изоляции части обмотки и применение электростатических экранов в виде разомкнутых изолированных металлических колец [3].
В трансформаторах напряжением 35 кВ для защиты от атмосферных перенапряжений в начале и конце обмотки ВН усиливают изоляцию первой и второй катушек, а также увеличивают вентиляционные каналы между ними. В трансформаторах напряжением 110 кВ и выше наряду с емкостной защитой начальные и концевые катушки высоковольтных обмоток выполняют с усиленной изоляцией.
Вышеуказанные методы обладают рядом недостатков: повышенная стоимость усиленной изоляции и электростатических экранов; возможность отказа трансформатора при резонансе напряжений в обмотках при грозовой деятельности, коммутации в электрической сети.
Технический результат изобретения - повышение надежности оборудования при перенапряжениях в частях обмотки от резонанса напряжений высокочастотной гармоники, образующиеся при грозовой деятельности или коммутации, например, вакуумным выключателем с собственной частотой в части обмотки.
Данный результат достигается тем, что вывод отпайки 1 (см. фиг.1) с части обмотки 2 трансформатора подключен к ограничителю перенапряжения 3, смонтированного на крышке внутри корпуса (бака) или снаружи на крышке корпуса, при этом соединение отвода от ограничителя перенапряжения 3 и вывод отпайки 1 обмотки 2 произведен контактным разъемом 4 закрепленного внутри корпуса (бака) оборудования так, что первая часть 5 контактного разъема 4 закреплена к монтажному узлу 6 обмотки 2, а вторая часть 7 закреплена на контактном полюсе ограничителя перенапряжения 3, причем при наружной установке отвод от ограничителя перенапряжения подключен к проходному изолятору на крышке корпуса (бака), к противоположному концу которого закреплена вторая часть контактного разъема.
Известно [2, с.140-141], что при воздействии единичного импульса на обмотку с заземленной нейтралью максимальное напряжение относительно земли имеет место в первой четверти обмотки и может достигать 140%. В обмотке с изолированной нейтралью при воздействии единичного импульса максимальное напряжение на нейтрали составляет около 250%. Градиент имеет максимальное значение у линейного ввода; внутри обмотки градиент уменьшается до 30-60% максимальной величины и вновь возрастает у нейтрали в обмотке с заземленной нейтралью вследствие отражения, в то время как в обмотке с изолированной нейтралью он часто имеет у нейтрали наименьшее значение (фиг.2).
Преимущественно для трансформаторов и реакторов среднего напряжения герметические ограничители перенапряжений размещаются на крышке оборудования, внутри корпуса (бака), для трансформаторов, реакторов высокого класса напряжений ограничители перенапряжений размещаются вне корпуса оборудования.
Предлагаемое устройство иллюстрируется рисунками.
На фиг.1 представлен трансформатор с устройством защиты от перенапряжений.
На фиг.2 - начальное распределение напряжения по обмотке трансформатора.
На фиг.1 показано размещение ограничителя перенапряжения внутри корпуса оборудования:
- вывод 1 отпайки с части обмотки 2;
- ограничитель перенапряжения 3;
- контактный разъем 4;
- первая часть 5 контактного разъема 4 закрепленная к монтажному узлу 6:
- вторая часть 7 закрепленная на контактном полюсе ограничителя перенапряжения 3.
На фиг.2 изображено теоретическое начальное распределение напряжения по обмотке трансформатора при воздействии единичного импульса на одну из фаз и измеренные значения напряжения [2]. По вертикальной оси представлено напряжение относительно входного импульса, по горизонтальной оси - координаты точки обмотки (вся обмотка одной фазы - 100%).
Источники информации
1. Сиротинский Л.И. Техника высоких напряжений. Часть третья, выпуск первый - Волновые процессы и внутренние перенапряжения в электрических системах. - М.: Госэнергоиздат, 1959. - 110 с.
2. Геллер Б., Веверка А. Импульсные процессы в электрических машинах. Пер. с англ. - М.: Энергия, 1973. - 418 с.
3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. В 2-х т. Том 1. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Издательство МЭИ, 2004. - 171 с.