Электромагнитное устройство

 

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО , состоящее из трехфазного силового трансформатора, содержацего бак, обмотку, соединенную в треугольник , отводы и ВБ1ВОДЫ этой обмотки токопроводов, заключенных в токопроводящие кожухи на каждой фазе, концы токопроводящего кожуха со стороны трансформатора соединены между собой воздуховодами, a с другой стороны - токопроводящими связями, о тлимающееся тем, что, с целью повышения КПД, уменьшения расхода материалов и повышения предельной мощности, устройство снабжено токопроводящими кожухами отводов, вы полненными в виде труб на каждой фазе, гальванически соединенных между собой трубчатыми междуфазными перемычками, токопроводящие кожухи отводов, внутри которых расположены отводы .прикреплены к баку трансформатора , и гальванически соединены с кожухами токопроводов. 2.Устройство по п.1, о т ли чающееся .тем, что, с целью уменьшения транспортных габаритов трансформатора, элементы кре тления кожухов отводов к баку и к кожухам то (Л копроводов расположены по разные сто-. РОНЫ междуфазных перемычек кожухов отво/ рв. 3 .Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения объема монтажа на месте OQ установки, элементы крепления кожуО 00 хов отводов к баку и к кожухам токопроводов расположены по одну сторону а неждуфазных перемычек кожухов отвоО5 дов.

„„ЯЦ„„1030866

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Н 01 F 27/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ а

1 «l» ., e

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ целью повышения КПД, уменьшения расхода материалов и повышения предельной мощности, устройство снабжено токопроводящими кожухами отводов, выполненными в виде труб на каждой фазе, гальванически соединенных между собой трубчатыми междуфазными перемычками, токопроводящие кожухи отводов, внутри которых расположены отводы, прикреплены к баку трансформатора, и гальванически соединены с кожухами токопроводов. (21) 3318014/24-07 (») 15. 07. 81 (46) 23.07.83 ° бюл. N 27 (72) И.А.Бики, А.А.Жгутов, Н.В.Попо- вич, Г.И.Циер, M.Н.Цфасман и Ю.Н.Шафир (71) Производственное объединение

"Запорожтрансформатор" им. В.И.Ленина (53) 621.314.21(088.8) (56) 1. Трансформаторы силовые, Общие технические условия. ГОСТ 11б77.-75

2. Двоскина Л.И."Иногоамперные соединения и выключатели генераторного напряжения мощных турбогенераторов" ° -.

"Энергохозяйство за рубежом", И 2, Изд-во, "Энергия". 1978. (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО, состоящее из трехфазного силового трансформатора, содержащего бак, обмотку, соединенную в треугольник, отводы и внводы этой обмотки текопроводов, заключенных в токопроводящие кожухй на каждой Фазе, концы токопроводящего кожуха со стороны .трансформатора соединены между . собой воздуховодами, а с другой стороны - токопроводящими связями, о тл и ч а ю щ е е с. я тем, что, с

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем,-что, с целью уменьшения транспортных габаритов трансформатора, элементы крепления ко-+ о жухов отводов к баку и к кожухам то-. копроводов расположены по разные сто-, роны междуфазных перемычек кожухов отводов.

3. Устройство по и 1, о т л и.Ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения объема монтажа на месте установки, элементы крепления кожу- © хов отводов к баку и к кожухам токопроводов расположены по одну сторону 00 междуфазных перемычек кожухов отво- ф дов. Cb но и вызывает потери,и нагревы в металлоконструкциях; б) имеются значительные электродинамические усилия между шинами отводов, а также на угловых участках и концах токопровОда; в) имеются значительные, возрастающие с ростом мощности трансформатора, трудности размещвния отводов внутри бака, так как пространство, в котором они могут быть расположены, ограничено железнодорожным габаритом.

Целью изобретения является повыше

35 ние КПД, уменьшение расхода материалов и повышение предельной мощности °

Поставленная цель достигается тем что электромагнитное устройство, состоящее из трехфазного силового трансформатора, содержащего бак, обмотку, соединенную в треугольник, отводы и выводы этой обмотки токопроводов, заключенных в токопроводящие кожухи на каждой фазе, концы токопроводящего кожуха со стороны трансформатора соедине« ны между собой аоздуховодами, а с другой стороны - токопроводящими связями, снабжено токопроводящими кожухами отводов, выполненными в виде труб на каждой фазе, гальванически соединенных между собой трубчатыми междуфазными перемычками, токопроводящие кожухи отводов, внутри кото35 рых расположены отводы, прикрепле" ны к баку трансформатора и гальванически соединены с кожухами токопроводов.

1 1О308пб .ъ

Изобретение относится к электро» технике, более конкретно - к силовым трансформаторам и токопроводам, для объединения которых В заявке используется понятие "устройство электромагнитное" (сокращенно: "устройство"

Известны силовые трансформаторы электромагнитных устройств, содержащие обмотки, которые подключаются к внешней цепи с помощью токопроводов.

Отводы такой обмотки располагаются внутри бака трансформатора и выполняются В виде отдельно расположенных шин, Токопровод располагается вне трансформатора. Отводы и токопровод соединяются через выводы трансформатора (1 ).

Недостатками указанного устройства являются наличие магнитного поля

BoKpyr отаодоа ВыВОдОВ и ТОкОпрО вода, которое вызывает потери электроэнергии а металлоконструкциях, их нагрев, а также электродинамические усилия между токоведущими частя" ми при коротких замыканиях. 25

Наиболее близкими к предлагаемому являются трехфазные устройства, работающие совместно с мощными генераторами электростанций (21.

В трансформаторах таких устройств

30 имеется обмотка низшего напряжения (обмотка НН ), соединяемая в треугольник. Эта обмотка часто выполняется двухслойной с разным направлением намотки слоев, что позволяет укоротить отводы и скомпенсировать магнит .ное поле начала и конца обмотки, так как они расположены рядом и их токи направлены встречно.

45

55

В токопроводах указанных устройств шины, несущие рабочий ток, пофазно экранированы трубчатыми(обычно алюминиевыми )кожухами. Концы трех фаз кожухов соединены токопроводящими связями. Кожух и связи образуют трехфазную электрическую цепь по которой протекают индуктированные токи, в значительной мере компенсирующие магнитное поле рабочих токов. В качестве связи со стороны трансформатора обычно используют воздухоаод системы охлаждения токопровода.

Известное устройство имеет следующие недостатки: а) магнитное поле отводов и выводов трансформатора, а также связей токопровода, нескомпенсироваДля уменьшения транспортных габаритоа трансформатора элементы креп" ления кожухов отводов к баку и к кожухам токопроводов расположены по разные стороны междуфазных перемычек кожухов отводов.

Для уменьшения объема монтажа на месте установки элементы крепления кожухов отводов к баку и к кожухам токопроводов расположены по одну сторону междуфазных перемычек кожухов отводов.

Введение в устройство новых элементов - токопроводящих кожухов ,отводов, гальванически. соединенных с кожухами токапрюводов, приводит к тому, mo no кожухам отводов протекают индуктированные токи. При рас-. положении отводов внутри кожУхов от3 10 водов магнитное поле индуктированных токов, в отличие от прототипа, компенсирует не только поле шин токопровода, но и поля отводов и выводов. Тем самым в значительной мере устраняется .недостаток, указанный в пункте "а".

При выполнении отводов разных фаз и междуфаэных перемычек в виде коаксиалъных труб будет иметь место бо. лее полная компенсация указанных маг нитных полей (т.е. будет более пол" но устраняться недостаток, указанный в пункте "а" ) и уменьшение электродинамических усилий (т.е. в значительной мере устранится недостаток, укаэанный в пункте "б").

При расположении разъемных элементов крепления кожухов отводов к баку и кожухам токопроводов по первому варианту, т.е. по разные стороны междуфазных перемычек, последние совместно с заключенными в них отводами располагаются вне полости бака. Этот признак исключает влияние железнодорожных габаритных ограничений, так как отводы могут быть выполнены любых нужных размеров, а на время перевозки трансформатора к месту установки отводы вместе с кожухами могут быть сняты с трансформатора и отправлены отдельно. Тем самым устранится недостаток, указанный в пункте "в". В будущем при освоении новых способов перевозки крупных трансформаторов, например, шоссейным или водным путем, габаритные ограничения могут значительно ослабнуть: или их не будет совсем. В этом случае недостаток, указанный в пунте "в" исчезнет сам собой, в связи с чем не будет нужны выносить отводы с кожухами аа пределы бака и демонтировать их на время перевозки, что по сравнению с первым вариантом приведет к уменьшению объема монтажа устройства на месте установки, В этом случае целесообразно испольэовать второй вариант расположения разъемных weментов крепления кожухов отводов в баку и к кожухам токопроводов, т.е. по одну сторону междуфазных перемычек.

Полное или частичное устранение недостатков, указанных в пунктах "ан

"б" и "в:, повышает КПД устройства, снижает расход материалов, повышает

30866 4 предельную мощность трансформатора, уменьшает его транспортные габариты.

На Фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства на фиг.2 - вариант выполнения устройства; на фиг.3 - разрез А-А на фиг. 1 и 2;;на фиг.4 - разъемное изоляционное соединение; на фиг.. 1пример конструктивного выполнения;

lO на фиг.б и 7 — токопроводящее соединение; на Фиг.8 и 9 - потенциальмое соединение; на фиг.lО-обозначения и положительные направления токов; на Фиг. 11 — векторная диаграмма то" ков; на фиг. 12 и 13 - векторные 5 диаграммы для определения полного тока отводов (и кожухов отводов); на фиг. 14 — блок отводов в транспортном состоянии.

На иэображениях и в описании цифровые обозначения (номера позиций ), элементов конструкции при необходи-. мости дополнены буквами, буквы а,б, с указывают на принадлежность данного элемента фазам А.В, или С дополнения из двух букв -ав или всозначают, что данный элемент связывает фазы А и В соответственно.

Электромагнитное устройство состоит из масляного трансформа30 тора 1 и токопровода 2 с воздушным заполнением (Фиг.1 и 2 ). Трансформа» тор содержит первичную обмотку 3, ° соединенную в треугольник и подключенную к выводам 4 с помощью трубчатых отводов 5 и гибких связей 6 и 7 а также вторичную, обмотку 8, соединенную s звезду с нулевым проводом, что обеспечивает стандартную схему и группу соединений У(Д-11 Обмот"

40 ка 3). Обмотка низшего напряжения (или обмотка HH состоит, например,:: из двух слоев. 9 и 10, в связи с чем ее концы с и z, Ь и у, а и х рас- положены Рядом в области ярмовой .балки., Электромагнитное устройство снабжено токопроводящими кожухами внутри которых размещены отводы, выполненными в виде труб 11,,. 11, 11 ц на каждой фазе, соединенных между собой трубчатыми междуфаэными перемычками 11.„, llв .

Группы коаксиальных труб 5„, 5 „ ав и 5х z llвс Фиксируются относительно друг друга, например, изоляционными рейками 12 (фиг.3 ).

Токопроводы 2, соединяющие выводы, 4 трансформатора 1, расположенного

5 баке 13 с выводами 14 генератора

l5, содержат шины 16 и токопроводя-щие трубчатые кожухи 17, концы которых со стороны генератора 15 соединены токопроводящими связями 18, а со стороны трансформатора 1 - воз духоводами 1.9.

Кожухи 11 17>воздуховоды 19 и бак l3, связаны друг с другом с помощью фланцевых соединений, которые. по признаку электропроводности делят. ся на изоляционные (фиг.4 и .5) и гальванические. Последние могут, быть токопроводящими(фиг.6 и 7 ) или потен циальными .(фиг.8 и."9 ). Электрическая изоляция в соединении первого вида обеспечивается, например, с помощью втулок 20 из электроизоляционного материала, например из стеклопластика (фиг.5 }. Токопровбдящие соединения предназначены для пропускания тока близкого к линейному, например, по гибким шинам 21, равномерно расположенным по периметру фланца (фиг.7)

Потенциальные соединения, содержащие гибкую шину 22 (фиr.9 ), предназначены для заземления элементов l1, 17 и 19 -на бак 13.

1030866 а 5х ")5 5c

З„„в З„„

Принадлежность фланцевых соединений к тому или иному виду ясна из фиг. 1 и 2..

В первом варианте устройства(фиг.l фланцы 23, соединяющие кожух 11 с баком 13, и фланцы 24, соединяющие кожух 11 с кожухами 17, расположены по разные стороны перемычек 11 и 11 .во втором варианте сщ вс.; устройства (фиг. 2) указанные фланцевые соединения расположены по одну сторону перемычек 11, и

Наличие гальванических токопроводящих фланцевых соединений 24 обеспечивает создание трехфазной цепи, состоящей из кожухов 11, 17 и связей

18. При работе устройства под нагрузкой в этой цепи протекают. индуктированные токи, примерно равные и противоположно направленные по отношению к соответствующим токам шин 16, т.е, линейным токаи стороны HH

Обозначим: .3 Э Д - фазные токи стороны,НН;

O 8Ф "сф

Э индуктированные токи в с1 8 1 сн цепи кожухов; токи соответствующих частей устрой ства (например, д хток вины 5х } i Устройство предназйачено для работы в симметричном трехфазном режиме.

Рассмотрим указанный режим, пренеб1 регая небольшими отличиями токов d1è "3м2 3 Qq и-382, jcq и - с

1О Принятые положительные направления токов во времени обозначены на фиг ° 10 стрелками, а положительное направление в пространстве - стрелкой со знаком плюс. Для определения

15 полных токов групп труб 5х 5,11 и 5 г, 52, 11яс, определяющих резуль- тирующее магнитное поле, необходимо сложить токи труб, используя соответствующие вектора из диаграммы

2@фиг. 11 и беря их со знаком плюс, если принятое положительное направление тока во времени совпадает с положительным направлением в пространстве, и со знаком минус в противном

2з случае. Из построения {фиг.12 и 13) видно, что в каждой из указанных групп труб вектора токов образуют замкнутый треугольник, т.е. полный .. ток каждой группы равен нулю. Это

Зоозначает, что при коаксиальном расположении труб в каждой группе магнитного поля вне кожуха 11 нет.

Сочлененные между собой выводы 4, отводы 5 и кожухи ll составляют кон.структивно единое целое, или блок от"водов, который при выполнении устрой ства по первому варианту (фиг.l) можно транспортировать с завода изготовителя на место установки отдельно от трансформатора. Для этого нужно отсоединить связи 6 и фланцы

23 и 24, залить блок маслом и герметизировать его транспортными заглушками 25 и 26 (фиг. 14). Отдельно транспортируются также элементы 16-18

В предлагаемом устройстве магнит- ные гюля начал и концов обмоток, отводов, выводов и токопровода, т.е. всего тракта от обмотки НН до генератора (за исключением перемычек кожухов токопровода,расположенных у генератора),оказываются полностью или в значительной иере скомпенсированными.

В зависимости от объема исполь-. зования изобретения экономический

5 эффект оценивается в пределах 1050 тыс.руб. в год.

>oso866

1030866

Вс

25а

7с

Z7 бс бя

tlc

Зс

Ю едите.2

f030866

1030866

А =-

1 Ñ2

Lg =-Уф, Фиг.!1

9. ь

И к .4

Фиа 12

2б

Составитель Д. Чиркина

Редактор А. Л6андор Техред B.Äàëåêîðåé Корректор А.Тяско

Заказ 5223/52 . . Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4