Высоковольтный измерительный трансформатор тока с газовой изоляцией на класс напряжения 220 кВ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к высоковольтным измерительным трансформаторам тока с газовой изоляцией, применяемым для регистрации рабочих токов и токов короткого замыкания.
Известен высоковольтный измерительный трансформатор тока с газовой изоляцией (RU №60267, H01F 38/30, H01F 38/38, опубл. 10.01.2007), состоящий из металлического корпуса, заполненного элегазом или другим газом. Многовитковая первичная обмотка целиком расположена внутри корпуса, а для фиксации ее витков использована изоляционная плита. Электростатический экран, с находящимися внутри него вторичными обмотками, закреплен к изоляционной плите посредством трубы, выполненной из изоляционного материала. Труба соосна с металлической трубой первичной обмотки. Недостатками данного аналога являются сложность конструкции, низкая технологичность и высокая стоимость конструкции первичной обмотки из-за использования внутренних шин.
Известен измерительный трансформатор тока (RU №154089, H01F 38/30, опубл. 10.08.2015), содержащий раму с основанием, изоляционную покрышку, закрепленную на ней корпусную оболочку с блоком внутренних проводников первичной обмотки. Переключатели выполнены в виде клемм, которые электрически замкнуты съемными перемычками. Простые клеммные переключения позволяют получать или одновитковую, или двухвитковую, или многовитковую первичную обмотку. Недостатком аналога является отсутствие электрического контакта с корпусом для создания наружного электростатического экрана корпусной оболочки.
Известен трансформатор высокого напряжения с газовой изоляцией на малые токи (RU №155968, H01F 38/30, опубл. 27.10.2015), содержащий опорный изолятор, установленный на нем металлический корпус с кольцевыми вторичными обмотками и первичными проводниками, соединенными с внешними контактными узлами. Контактные узлы в виде двух закрытых коробок снабжены клеммами на соответствующий первичный ток и отверстиями для пропускания первичных проводников, соединенных последовательно с помощью клемм. Недостатком аналога является наличие контактных узлов в виде закрытых коробок с клеммами, которые значительно увеличивают трудоемкость изделия.
Известен высоковольтный измерительный газонаполненный трансформатор тока (RU №158557, H01F 38/30, опубл. 10.01.2016), содержащий раму с основанием, изоляционную покрышку, закрепленную на ней корпусную оболочку с прямолинейным блоком первичных обмоток, размещенный внутри оболочки блок вторичных обмоток. Блок вторичных обмоток зафиксирован транспортным устройством, содержащим профильную гайку, навинченную на стержень с резьбой, установленный во фланце, закрепленном на корпусной оболочке. Фланец снабжен съемной герметизированной крышкой, при этом указанный стержень установлен с двух сторон от оси трансформатора перпендикулярно прямолинейному блоку первичных обмоток. Трансформатор не разгерметизируется при демонтаже транспортного устройства и не требует дополнительных работ по очистке газа. Недостатком аналога является сложность конструкции.
Известен также трансформатор тока высокого напряжения с газовой изоляцией (RU №142105, H01F 38/30, опубл. 20.06.2014), содержащий опорный изолятор, установленный на нем металлический корпус с кольцевыми вторичными обмотками и первичными проводниками, соединенными с внешними контактными узлами, к которым дополнительно подсоединены две шины обратных витков трансформатора. Внутри корпуса размещены четыре проводника, а контактные узлы снабжены четырьмя центральными изолированными втулками, соединенными с проводниками, четырьмя дополнительными неизолированными втулками, размещенными с возможностью обеспечения электрического контакта с центральными втулками и с шинами обратных витков, и изолированной втулкой. Достоинством устройства является возможность соединения элементов электрической цепи для получения нужного коэффициента трансформации. К недостатку относится наличие электрического контакта с корпусом непосредственно через токовод. Данный аналог принят за прототип.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании заявляемой полезной модели, является: создание трансформатора высокого напряжения с газовой изоляцией на токи до 3000 А с числом витков первичной обмотки трансформатора, позволяющим использовать трансформатор тока в сетях с током от малых до больших значений на класс напряжения 220 кВ. Решение достигается тем, что в трансформаторе, содержащем защитный кожух из металла, заполненный элегазом или смесью газов, многовитковый первичный контур выполнен из шин, тоководов, перемычек, выводов контактных. Часть контура заключена в металлическую трубу, проходящую через комплект обмоток вторичного токоведущего контура, состоящего из измерительных и защитных обмоток, заключенных в электростатический экран. Тоководы электрически присоединены с помощью различных перемычек к наружным шинам обратных витков трансформатора, закрепленных вместе с перемычками на внешней поверхности двух выводов контактных. Один из тоководов первичного контура электрически соединен фасонной перемычкой с защитным кожухом для создания наружного электростатического экрана и осуществления функции предохранителя. Трансформатор также содержит удлиненный внутренний высоковольтный экран из металла, нижнюю полиамидную панель, обеспечивающую передачу электрического сигнала из газа в воздух, опорную конструкцию, состоящую из опоры с втулкой, полиамидного тарельчатого изолятора с фасонной поверхностью и металлическим кольцом внутри изолятора, опорной плиты и рамы. Защитный экран из металла прикреплен снаружи к удлиненному внутреннему высоковольтному экрану винтами с потайными головками. Защитный кожух установлен на внутренний удлиненный высоковольтный экран и прикреплен закрытыми гайками колпачковыми к нему и к изоляционной покрышке с ребрами, в которую помещена опора. Полезная модель поясняется графическими материалами. На фиг. 1 показано продольное сечение трансформатора тока, на фиг. 2 приведены варианты схем соединения витков первичной обмотки.
Заявленный трансформатор тока содержит защитный кожух 1, выполненный из металла и заполненный элегазом или смесью газов. Многовитковый первичный контур 2 выполнен из шин, тоководов, перемычек, выводов контактных. Часть контура заключена в металлическую трубу 3, проходящую через комплект обмоток вторичного токоведущего контура 4, состоящего из измерительных и защитных обмоток, заключенных в электростатический экран 5. Электростатический экран 5 имеет нулевой потенциал и отделен от металлической трубы 3 газовой средой. Тоководы электрически присоединены с помощью различных перемычек к наружным шинам обратных витков трансформатора, закрепленных вместе с перемычками на внешней поверхности двух выводов контактных 6. Один из тоководов первичного контура электрически соединен перемычкой специальной конструкции 7 с защитным кожухом 1. Трансформатор тока содержит удлиненный внутренний высоковольтный экран 13, нижнюю полиамидную панель 16, опорную конструкцию. Специальная опорная конструкция с улучшенными прочностными характеристиками выполнена из нескольких конструктивных элементов: полиамидного тарельчатого изолятора с фасонной поверхностью 8 и металлическим кольцом внутри изолятора 10, фиксирующего опору 15 с втулкой 9 в верхней части, опорной плиты 17 и рамы 18. Рама 18 состоит из швеллеров с перегородками и платиков, позволяющих обеспечить требуемый уровень сейсмоустойчивости и надежность трансформатора. Опора 15 с втулкой 9 размещена внутри изоляционной покрышки с ребрами 14. При этом к изоляционной покрышке 14 снаружи с помощью закрытых гаек колпачковых 11 присоединены защитный кожух 1, внутренний удлиненный высоковольтный экран 13, а опорная плита 17 и рама 18 - с помощью крепежа, в качестве которого использованы болты. Защитный экран 12 прикреплен снаружи к удлиненному внутреннему высоковольтному экрану 13 винтами с потайными головками.
При прохождении тока по первичной обмотке 2 создается магнитный поток, пронизывающий вторичную обмотку 4, вследствие чего во вторичной обмотке 4 наводится электродвижущая сила, и при замыкании обмотки по ней протекает ток существенно меньший, чем ток первичной обмотки 2, что позволяет провести его измерение.
Трансформатор имеет три варианта исполнения конструкции первичной обмотки: одновитковый, двухвитковый и многовитковый. В зависимости от величины тока подключаемой электросети используется то или иное количество витков первичной обмотки при последовательном, параллельно-последовательном, параллельном соединениях (фиг. 2).
Для получения требуемого числа витков первичной обмотки 2, соответствующего определенному номинальному первичному току, проводники первичной обмотки соединяются с помощью перемычек. Положения перемычек для необходимого коэффициента трансформации показано на фиг. 2. Витки первичной обмотки 2 расположены вне среды элегаза, часть витка расположена на наружной поверхности защитного кожуха 1, часть - внутри трубы 3, проходящей по центру защитного кожуха 1 в диаметральном направлении.
Осуществление полезной модели подтвердило возможность достижения технического результата, а именно, усовершенствование конструкции трансформатора тока позволило повысить его уровень взрывобезопасности и сейсмоустойчивости.