Мощный трансформатор или катушка индуктивности
Номер патента: 1634
Опубликовано: 25.06.2001
Авторы: Минг Ли, Хольмберг Пер, Лейён Матс, Кюландер Гуннар, Фромм Удо, Хёрнфельдт Свен
Формула / Реферат
1. Мощный трансформатор/катушка индуктивности, содержащий, по меньшей мере, одну обмотку, отличающийся тем, что обмотка или обмотки выполнены из высоковольтного кабеля (10), содержащего электрический проводник, вокруг которого расположен первый полупроводящий слой (14), вокруг первого полупроводящего слоя (14) расположен изолирующий слой (16), а вокруг изолирующего слоя (16) расположен второй полупроводящий слой (18), причем второй полупроводящий слой (18) непосредственно заземлен на обоих концах каждой обмотки (221, 222), а, по меньшей мере, одна точка между обоими концами косвенно заземлена через промежуточный элемент.
2. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.1, отличающийся тем, что высоковольтный кабель (10) имеет площадь сечения проводника между 80 и 3000 мм2 и внешний диаметр кабеля между 20 и 250 мм.
3. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.1 или 2, отличающийся тем, что непосредственное заземление (36) выполнено путем гальванического соединения с землей.
4. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что косвенное заземление выполнено посредством конденсатора (32; 321-323), включенного между землей и вторым полупроводящим слоем (18).
5. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что косвенное заземление выполнено посредством элемента (34) с нелинейной вольтамперной характеристикой, включенного между вторым полупроводящим слоем (18) и землей.
6. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что косвенное заземление выполнено посредством цепи, включенной между вторым полупроводящим слоем (18) и землей и содержащей элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой, соединенный параллельно с конденсатором (40).
7. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.6, отличающийся тем, что косвенное заземление выполнено посредством комбинации вариантов заземлений, приведенных в пп.4-6.
8. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой представляет собой искровой разрядник, газонаполненный диод, стабилитрон или варистор.
9. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что мощный трансформатор/катушка индуктивности содержит намагничивающийся сердечник.
10. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что мощный трансформатор/катушка индуктивности построен без намагничивающегося сердечника.
11. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.1, отличающийся тем, что обмотка или обмотки являются гибкими, а упомянутые слои соединены друг с другом.
12. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.11, отличающийся тем, что упомянутые слои выполнены из материала с такой упругостью и таким соотношением коэффициентов теплового расширения, что во время работы изменения объема, возникающие из-за температурных изменений, могут быть поглощены за счет упругости материала, так что слои сохраняют свое соединение друг с другом при изменениях температуры, которые имеют место во время работы.
13. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.12, отличающийся тем, что материалы упомянутых слоев имеют высокую упругость, предпочтительно с модулем упругости меньше, чем 500 МПа и наиболее предпочтительно - меньше, чем 200 МПа.
14. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.12, отличающийся тем, что коэффициенты теплового расширения упомянутых материалов слоев по существу одинаковы.
15. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.12, отличающийся тем, что адгезия между слоями, по меньшей мере, не меньше прочности наименее прочного из материалов.
16. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.11 или 12, отличающийся тем, что каждый полупроводящий слой образует по существу эквипотенциальную поверхность.
Текст
1 Область техники Настоящее изобретение касается мощного трансформатора/катушки индуктивности. При передаче и распределении электрической энергии трансформаторы используются для того,чтобы сделать возможным обмен энергией между двумя или более электрическими системами,обычно имеющими различные уровни напряжения. Существуют трансформаторы с мощностью от нескольких вольт-ампер до порядка 1000 МВА. Диапазон напряжений доходит до самых высоких напряжений, применяемых в настоящее время для передачи энергии. Электромагнитная индукция используется для передачи энергии между электрическими системами. Катушки индуктивности также являются важными компонентами систем передачи электрической энергии и служат, например, для фазовой компенсации и фильтрации. Трансформатор/катушка индуктивности,предложенные в настоящем изобретении, относятся к так называемым мощным трансформаторам/катушкам индуктивности, имеющим номинальное значение выходной мощности от нескольких сотен киловольт-ампер до более чем 1000 МВА и номинальные значения напряжений от 3-4 кВ до очень высоких напряжений,используемых при передаче электроэнергии. Уровень техники Основным назначением мощного трансформатора является обеспечение обмена электрической энергией между двумя или более электрическими системами, главным образом с различными напряжениями при одной и той же частоте. Обычные мощные трансформаторы/катушки индуктивности, например, описаны в книге "Friderik Gustavson. Elektriska Maskiner.-The Royal Institute of Technology, Sweden, 1996", стр.3-6 - 3-12. Обычный мощный трансформатор/катушка индуктивности содержит трансформаторный сердечник, который ниже будем называть просто сердечником, сформированный из слоев листового, обычно ориентированного, материала, такого как кремнистое железо. Сердечник состоит из ряда стержней, соединенных ярмами. Вокруг стержней сердечника намотан ряд обмоток,обычно называемых первичная, вторичная и регулирующая обмотки. В мощных трансформаторах эти обмотки практически всегда расположены концентрически и распределены вдоль длины стержня. Другие типы структур сердечников иногда встречаются, например, в так называемых броневых трансформаторах или в трансформаторах с кольцевым сердечником. Примеры, относящиеся к сердечникам трансформаторов, рассмотрены в DE 40414. Сердечник может состоять из обычных магнитных материалов, таких как упомянутый ориентированный лист, и других магнитных материалов, таких как ферриты,аморфные материалы, пучки проводов или ме 001634 2 таллическая лента. Магнитный сердечник, как известно, не является обязательным в катушках индуктивности. Вышеупомянутые обмотки образуют одну или несколько катушек, соединенных последовательно, причем катушки имеют ряд витков,соединенных последовательно. Витки отдельной катушки обычно составляют геометрически сплошной блок, который физически отделен от остальных катушек. Известен проводник, описанный в патенте США 5036165, в котором имеются внутренний и внешний слои изоляции из полупроводящего пиролитического стекловолокна. Известно также использование проводников с такой изоляцией в электрическом генераторе, как описано, например, в патенте США 5066881, где слой из полупроводящего пиролитического стекловолокна находится в контакте с двумя параллельными стержнями, образующими проводник, а изоляция в пазах статора окружена внешним слоем полупроводящего пиролитического стекловолокна. Пиролитическое стекловолокно считается подходящим, так как оно сохраняет свое удельное сопротивление даже после пропитки. Система изоляции, частично на внутренней стороне катушки/обмотки и частично между катушками/обмотками и остальными металлическими частями, обычно выполнена в виде твердой или лаковой изоляции вблизи проводящего элемента, а на внешней стороне катушки/обмотки система изоляции выполнена в виде твердой изоляции из целлюлозы, жидкой изоляции и, возможно, также изоляции в виде газа. Обмотки с изоляцией и возможные громоздкие детали создают при этом большие объемы, которые будут подвергаться высоким напряжениям электрического поля, имеющимся внутри и вокруг активных электрических и магнитных частей трансформаторов. Детальное знание свойств изолирующего материала необходимо для того, чтобы заранее определить напряженности электрического поля, которые могут возникнуть, и выбрать такие размеры, при которых риск электрического разряда минимален. Важно иметь такую окружающую среду, которая не изменяет или не ухудшает изоляционные свойства. В настоящее время внешняя система изоляции для обычных мощных высоковольтных трансформаторов/катушек индуктивности обычно содержит целлюлозу в качестве твердой изоляции и трансформаторное масло в качестве жидкой изоляции. Трансформаторное масло имеет в своей основе так называемое минеральное масло. Обычные системы изоляции описаны, например, в книге "Friderik Gustavson. Elektriska 3 Обычные системы изоляции относительно сложны в изготовлении и кроме того требуют принятия специальных мер во время изготовления для достижения хороших изолирующих свойств системы изоляции. Система должна иметь низкое содержание влаги, а твердая часть системы изоляции должна быть хорошо пропитана окружающим маслом, чтобы был минимальный риск наличия газовых пузырей. Во время изготовления выполняется специальный процесс сушки собранного сердечника с обмотками, прежде чем он будет опущен в бак. После опускания сердечника и герметизации бака бак освобождается от всего воздуха путем специальной вакуумной обработки, перед тем как наполнить его маслом. Этот процесс требует много времени по отношению ко времени всего процесса изготовления, в дополнение к использованию значительных ресурсов производства. Бак, окружающий трансформатор, должен быть сконструирован таким образом, чтобы он мог выдерживать полный вакуум, так как процесс требует, чтобы весь газ был откачан до почти абсолютного вакуума, что требует дополнительного расхода материалов и времени. Более того, установка требует повторения вакуумной обработки каждый раз, когда трансформатор открывается для осмотра. Сущность изобретения Согласно настоящему изобретению мощный трансформатор/катушка индуктивности содержит, по меньшей мере, одну обмотку, в большинстве случаев размещенную вокруг намагничивающегося сердечника, который может быть различной геометрической формы. Термин"обмотки" будет ниже использован для того,чтобы упростить описание. Обмотки изготовлены из высоковольтного кабеля с твердой изоляцией. Кабели имеют, по меньшей мере, один центрально расположенный электрический проводник. Вокруг проводника расположен первый полупроводящий слой, вокруг полупроводящего слоя расположен твердый изолирующий слой, и вокруг твердого изолирующего слоя расположен второй, внешний полупроводящий слой. Использование такого кабеля предполагает, что те области трансформатора/катушки индуктивности, которые подвергаются воздействию высоких электрических напряжений,ограничены твердой изоляцией кабеля. Остальные части трансформатора/катушки индуктивности по сравнению с высоковольтными областями находятся под воздействием очень умеренных напряженностей электрического поля. Использование такого кабеля устраняет несколько проблем, описанных при рассмотрении уровня техники. Так, не нужен бак для средств изоляции и охлаждения. Изоляция в целом также становится значительно более простой. Время изготовления значительно короче по сравнению со временем изготовления обычного мощного трансформатора/катушки индуктивности. 4 Обмотки могут быть изготовлены отдельно, и мощный трансформатор/катушка индуктивности могут быть собраны на месте. Однако использование такого кабеля создает новые проблемы, требующие решения. Второй полупроводящий слой должен быть непосредственно заземлен на обоих концах кабеля или вблизи них, так что электрическое напряжение, которое возникает как при нормальном рабочем режиме, так и во время переходного процесса, будет в основном нагружать только твердую изоляцию кабеля. Полупроводящий слой и эти непосредственные заземления вместе образуют замкнутую цепь, в которой во время работы индуцируется ток. Удельное электрическое сопротивление слоя должно быть достаточно высоким, чтобы резистивные потери, возникающие в слое, были пренебрежимо малы. Помимо этого магнитно-индуцированного тока, емкостный ток должен течь в слой через оба непосредственно заземленных конца кабеля. Если удельное сопротивление слоя слишком велико, емкостный ток будет настолько ограничен, что потенциал частей слоя за период переменного напряжения может отличаться от потенциала земли до такой степени, что другие области мощного трансформатора/катушки индуктивности кроме твердой изоляции обмоток будут подвержены воздействию электрического напряжения. Непосредственным заземлением нескольких точек полупроводящего слоя, предпочтительно одной точки на виток обмотки,обеспечивается поддержание всего внешнего слоя при потенциале земли и устранение вышеупомянутых проблем, если удельная проводимость слоя достаточно высока. Эта точка заземления, одна на виток внешнего экрана, выполняется таким образом, что точки заземления лежат на образующей обмотки, и точки вдоль осевого направления обмотки электрически непосредственно присоединены к проводящей земляной дорожке, которая затем соединяется с потенциалом общей земли. В экстремальных ситуациях обмотки могут подвергаться такому быстрому переходному перенапряжению, при котором на частях внешнего полупроводящего слоя возникает такой потенциал, что другие области мощного трансформатора, кроме изоляции кабеля, подвергаются воздействию нежелательного электрического напряжения. Для того, чтобы предотвратить такую ситуацию, ряд нелинейных элементов, например, искровые разрядники, газотроны,стабилитроны (диоды Зенера) или варисторы включаются между внешним полупроводящим слоем и землей на каждом витке обмотки. Возникновение нежелательного электрического напряжения можно предотвратить также посредством включения конденсатора между внешним полупроводящим слоем и землей. Конденсатор уменьшает напряжение даже при частоте 50 Гц. Такое заземление через промежу 5 точный элемент ниже называется "косвенным заземлением". В мощном трансформаторе/катушке индуктивности в соответствии с настоящим изобретением второй полупроводящий слой непосредственно заземлен на обоих концах каждой обмотки и косвенно заземлен, по меньшей мере,в одной точке между обоими концами. Индивидуально заземленные заземляющие токопроводящие дорожки соединены с землей через: 1) нелинейный элемент, например, искровой разрядник или газотрон, или 2) нелинейный элемент, включенный параллельно с конденсатором, или 3) конденсатор или комбинацию всех трех вышеуказанных альтернативных вариантов. В мощном трансформаторе/катушке индуктивности, согласно изобретению, обмотки выполнены из кабелей, имеющих твердую,сформированную путем экструзии, изоляцию и в настоящее время используемых для энергоснабжения, например кабелей с изоляцией из полиэтилена с межмолекулярными связями или кабелей с изоляцией из этилен-пропиленового каучука. Такой кабель содержит внутренний проводник, состоящий из одной или более жил,внутренний полупроводящий слой, который окружает проводник и вокруг которого имеется сплошной изолирующий слой, и внешний полупроводящий слой, окружающий изолирующий слой. Такие кабели являются гибкими, что в данном контексте важно, поскольку технология создания устройства согласно изобретению базируется, прежде всего, на системах намотки, в которых обмотка формируется из кабеля, который в процессе сборки сгибают. Гибкость кабеля с изоляцией из полиэтилена с межмолекулярными связями обычно соответствует радиусу кривизны приблизительно 20 см для кабеля с диаметром 30 мм и радиусу кривизны приблизительно 65 см для кабеля с диаметром 80 мм. В настоящем описании термин "гибкий" используется для указания на то, что обмотку можно согнуть до радиуса кривизны, приблизительно в четыре раза превышающего диаметр кабеля, а предпочтительно - от восьми до двенадцати раз. Согласно настоящему изобретению обмотки выполнены так, что сохраняют свои свойства даже тогда, когда согнуты и испытывают температурные нагрузки во время эксплуатации. Очень важно, чтобы при этом сохранялась адгезия между слоями. Свойства материалов, из которых изготовлены слои, являются здесь решающими, особенно их упругость и относительные коэффициенты теплового расширения. Например, в кабеле с изоляцией из полиэтилена с межмолекулярными связями изолирующий слой состоит из полиэтилена с низкой плотностью с межмолекулярными связями, а полупроводящие слои состоят из полиэтилена с примесью сажи и металлических частиц. Изменения 6 объема в результате температурных флуктуаций полностью поглощаются изменением радиуса кабеля и, благодаря сравнительно небольшому различию между коэффициентами теплового расширения слоев и при соответствующей упругости этих материалов, радиальное расширение может иметь место без нарушения адгезии между слоями. Описанные выше комбинации материалов должны рассматриваться только в качестве примеров. Очевидно, что и другие комбинации материалов, удовлетворяющие описанным требованиям, а также являющиеся полупроводящими, то есть имеющими удельное сопротивление в диапазоне 10-1 - 106 Омсм, например, 1-500 Омсм или 10-200 Омсм также находятся в объеме изобретения. Изолирующий слой может состоять, например, из твердого термопластичного материала, например полиэтилена с низкой плотностью,полиэтилена с высокой плотностью, полипропилена, полибутилена, полиметилпентена, материалов с межмолекулярными связями, например полиэтилена с межмолекулярными связями,или каучука, например этиленпропиленового каучука или силиконового каучука. Внутренний и внешний полупроводящие слои могут быть выполнены из того же базового материала, в который добавлены частицы проводящего материала, например сажи или металлического порошка. На механические свойства этих материалов, в частности, на их коэффициенты теплового расширения, относительно слабо влияет примесь сажи или металлического порошка, по меньшей мере, в количестве, требуемом для достижения проводимости, необходимой согласно изобретению. Таким образом,изолирующий слой и полупроводящие слои имеют по существу одинаковые коэффициенты теплового расширения. Подходящими полимерами для создания полупроводящих слоев могут являться сополимеры этилен-винил-ацетат/нитрильный каучук,полиэтилен, привитый бутил-каучуком, сополимеры этилен-бутил-акрилат и сополимеры этилен-этил-акрилат. Даже когда в качестве основы в различных слоях используются различные типы материала,желательно, чтобы их коэффициенты теплового расширения были по существу одинаковыми. Именно это и имеет место для комбинаций материалов, перечисленных выше. Материалы, перечисленные выше, имеют относительно хорошую упругость, их модуль упругости Е меньше 500 МПа, предпочтительно меньше 200 МПа. Такая упругость достаточна для того, чтобы любые незначительные различия между коэффициентами теплового расширения материалов слоев поглощались в радиальном направлении за счет упругости материала, чтобы не появлялось никаких трещин или других повреждений и слои не отходили друг от 7 друга. Материал слоев является упругим, а адгезия между слоями, по меньшей мере, не меньше,чем прочность наименее прочного из материалов. Проводимость двух полупроводящих слоев достаточна по существу для выравнивания потенциала вдоль каждого слоя. Проводимость внешнего полупроводящего слоя достаточно велика, чтобы удерживать электрическое поле в кабеле, но достаточно мала, чтобы не вызвать существенных потерь из-за индуцированных токов в направлении вдоль слоя. Таким образом, каждый из двух полупроводящих слоев по существу образует одну эквипотенциальную поверхность, и эти слои по существу удерживают электрическое поле между ними. Естественно, что один или более дополнительных полупроводящих слоев могут быть размещены в изолирующем слое. Описанные выше и другие предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения. Изобретение будет теперь описано более подробно на примере предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи. Краткое описание чертежей Фиг. 1 показывает поперечное сечение высоковольтного кабеля; фиг. 2 показывает вид в перспективе обмотки с тремя косвенно заземленными точками на виток обмотки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 3 показывает вид в перспективе обмоток с одной непосредственно заземленной точкой и двумя косвенно заземленными точками на виток обмотки согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 4 показывает вид в перспективе обмоток с одной непосредственно заземленной точкой и двумя косвенно заземленными точками на виток обмотки согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения; и фиг. 5 показывает вид в перспективе обмоток с одной непосредственно заземленной точкой и двумя косвенно заземленными точками на виток обмотки согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Подробное описание вариантов осуществления изобретения Фиг. 1 показывает поперечное сечение высоковольтного кабеля 10, который традиционно используется для передачи электрической энергии. Показанный высоковольтный кабель может, например, быть стандартным кабелем с изоляцией из полиэтилена с межмолекулярными связями, рассчитанного на напряжение 145 кВ, но без оболочки и экрана. Высоковольтный кабель 10 включает электрический проводник,который может содержать одну или несколько 8 жил 12 с круглым поперечным сечением, например из меди (Сu). Эти жилы 12 расположены в центре высоковольтного кабеля 10. Вокруг жил 12 расположен первый полупроводящий слой 14. Вокруг первого полупроводящего слоя 14 расположен первый изолирующий слой 16,например, из полиэтилена с межмолекулярными связями. Вокруг первого изолирующего слоя 16 расположен второй полупроводящий слой 18. Высоковольтный кабель 10, показанный на фиг. 1, имеет площадь проводника между 80 и 3000 мм 2 и внешний диаметр кабеля между 20 и 250 мм. Фиг. 2 показывает вид в перспективе обмоток с тремя косвенно заземленными точками на виток обмотки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 показывает стержень сердечника, обозначенный позицией 20, в мощном трансформаторе или катушке индуктивности. Две обмотки 221 и 222,расположенные вокруг стержня 20 сердечника,выполнены из высоковольтного кабеля (10),показанного на фиг. 1. С целью фиксации обмоток 221 и 222 в данном случае имеется шесть радиально расположенных разделительных элементов 241, 242, 243, 244, 245, 246 на виток обмотки. Как показано на фиг. 2, внешний полупроводящий слой заземлен на обоих концах 261,262; 281, 282 каждой обмотки 221, 222. Разделительные элементы 241, 243, 245, которые выделены черным цветом, используются в данном случае для того, чтобы получить три косвенно заземленных точки на виток обмотки. Разделительный элемент 241 непосредственно соединен с первым заземляющим элементом 301, разделительный элемент 243 непосредственно соединен со вторым заземляющим элементом 302 и разделительный элемент 245 непосредственно соединен с третьим заземляющим элементом 303 на периферии обмотки 222 и вдоль осевой длины обмотки 222. Заземляющие элементы 301, 302,303 могут, например, быть выполнены в виде заземляющих токопроводящих дорожек 301-303. Как показано на фиг. 2, точки заземления лежат на образующей обмотки. Каждый из заземляющих элементов 301-303 косвенно заземлен через промежуточный элемент, а именно, соединен с землей через собственный конденсатор 321, 322,323. Посредством такого косвенного заземления можно предотвратить возникновение нежелательного электрического напряжения. Фиг. 3 показывает вид в перспективе обмоток с одной непосредственно заземленной точкой и двумя косвенно заземленными точками на виток обмотки, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 и 3 одни и те же части обозначены одними и теми же позициями. В этом случае также две обмотки 221 и 222, выполненные из высоковольтного кабеля 10, показанного на фиг. 1,расположены вокруг стержня 20 сердечника. Обмотки 221, 222 фиксируются посредством 9 шести разделительных элементов 241, 242, 243,244, 245, 246 на виток обмотки. На обоих концах 261, 262; 281, 282 каждой обмотки 221, 222 второй полупроводящий слой (ср. с фиг. 1) заземлен,как на фиг. 2. Разделительные элементы 241, 243,245, которые выделены черным цветом, используются для того, чтобы получить в данном случае одну непосредственно заземленную и две косвенно заземленные точки на виток обмотки. Таким же образом, как показано на фиг. 2, разделительный элемент 241 непосредственно соединен с первым заземляющим элементом 301,разделительный элемент 243 непосредственно соединен со вторым заземляющим элементом 302 и разделительный элемент 245 непосредственно соединен с третьим заземляющим элементом 303. Как показано на фиг. 3, заземляющий элемент 301 непосредственно соединен с землей 36, в то время как заземляющие элементы 302, 303 заземлены косвенно. Заземляющий элемент 303 косвенно заземлен путем соединения последовательно с землей через конденсатор 32. Заземляющий элемент 302 косвенно заземлен путем соединения последовательно с землей через искровой разрядник 34. Искровой разрядник является примером нелинейного элемента с нелинейной вольтамперной характеристикой. Фиг. 4 показывает вид в перспективе обмоток с одной непосредственно заземленной точкой и двумя косвенно заземленными точками на виток обмотки, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2-4 одни и те же части обозначены одними и теми же позициями. Фиг. 4 показывает обмотки 221, 222, стержень 20 сердечника, разделительные элементы 241, 242, 243, 244, 245, 246 и заземляющие элементы 301, 302, 303, расположенные таким же образом, как показано на фиг. 3, и, следовательно, не требующие подробного описания. Заземляющий элемент 301 непосредственно соединен с землей, в то время как заземляющие элементы 302, 303 заземлены косвенно. Заземляющие элементы 302, 303 косвенно заземлены путем соединения последовательно с землей, каждый через свой конденсатор. Фиг. 5 показывает вид в перспективе обмоток с одной непосредственно заземленной точкой и двумя косвенно заземленными точками на виток обмотки, согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2-5 одни и те же части обозначены одними и теми же позициями. Фиг. 5 показывает обмотки 221, 222, стержень 20 сердечника, разделительные элементы 241, 242, 243, 244, 245, 246,точки 261, 262, 281, 282 заземления концов обмоток и заземляющие элементы 301, 302, 303, расположенные таким же образом, как показано на фиг. 3 и 4, и поэтому не описываемые здесь подробно. Заземляющий элемент 301 непосредственно соединен с землей 36, в то время как заземляющие элементы 302, 303 заземлены кос 001634 10 венно. Заземляющий элемент 302 косвенно заземлен путем последовательного соединения с землей через разрядник. Заземляющий элемент 303 косвенно заземлен путем соединения последовательно с землей через цепь, содержащую искровой разрядник 38, соединенный параллельно с конденсатором 40. Искровой разрядник в показанных выше вариантах осуществления настоящего изобретения изображен только в качестве примера. Мощный трансформатор/катушка индуктивности на показанных выше чертежах содержит намагничивающийся сердечник. Следует однако понимать, что мощный трансформатор/катушка индуктивности могут быть построены и без намагничивающегося сердечника. Изобретение не ограничивается рассмотренными вариантами осуществления, так как возможны различные варианты в рамках представленных пунктов формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Мощный трансформатор/катушка индуктивности, содержащий, по меньшей мере, одну обмотку, отличающийся тем, что обмотка или обмотки выполнены из высоковольтного кабеля (10), содержащего электрический проводник, вокруг которого расположен первый полупроводящий слой(14), вокруг первого полупроводящего слоя (14) расположен изолирующий слой (16), а вокруг изолирующего слоя (16) расположен второй полупроводящий слой (18), причем второй полупроводящий слой (18) непосредственно заземлен на обоих концах каждой обмотки (221, 222), а, по меньшей мере, одна точка между обоими концами косвенно заземлена через промежуточный элемент. 2. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.1, отличающийся тем, что высоковольтный кабель (10) имеет площадь сечения проводника между 80 и 3000 мм 2 и внешний диаметр кабеля между 20 и 250 мм. 3. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.1 или 2, отличающийся тем, что непосредственное заземление (36) выполнено путем гальванического соединения с землей. 4. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-3, отличающийся тем,что косвенное заземление выполнено посредством конденсатора (32; 321-323), включенного между землей и вторым полупроводящим слоем (18). 5. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-3, отличающийся тем,что косвенное заземление выполнено посредством элемента (34) с нелинейной вольтамперной характеристикой, включенного между вторым полупроводящим слоем (18) и землей. 6. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-3, отличающийся тем,что косвенное заземление выполнено посредством цепи, включенной между вторым полупроводящим слоем (18) и землей и содержащей элемент с нели 11 нейной вольтамперной характеристикой, соединенный параллельно с конденсатором (40). 7. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.6, отличающийся тем, что косвенное заземление выполнено посредством комбинации вариантов заземлений, приведенных в пп.4-6. 8. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-7, отличающийся тем,что элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой представляет собой искровой разрядник,газонаполненный диод, стабилитрон или варистор. 9. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-8, отличающийся тем,что мощный трансформатор/катушка индуктивности содержит намагничивающийся сердечник. 10. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по любому из пп.1-8, отличающийся тем,что мощный трансформатор/катушка индуктивности построен без намагничивающегося сердечника. 11. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.1, отличающийся тем, что обмотка или обмотки являются гибкими, а упомянутые слои соединены друг с другом. 12. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.11, отличающийся тем, что упомянутые слои выполнены из материала с такой упруго Фиг. 1 12 стью и таким соотношением коэффициентов теплового расширения, что во время работы изменения объема, возникающие из-за температурных изменений, могут быть поглощены за счет упругости материала, так что слои сохраняют свое соединение друг с другом при изменениях температуры, которые имеют место во время работы. 13. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.12, отличающийся тем, что материалы упомянутых слоев имеют высокую упругость,предпочтительно с модулем упругости меньше, чем 500 МПа и наиболее предпочтительно - меньше,чем 200 МПа. 14. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.12, отличающийся тем, что коэффициенты теплового расширения упомянутых материалов слоев по существу одинаковы. 15. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.12, отличающийся тем, что адгезия между слоями, по меньшей мере, не меньше прочности наименее прочного из материалов. 16. Мощный трансформатор/катушка индуктивности по п.11 или 12, отличающийся тем, что каждый полупроводящий слой образует по существу эквипотенциальную поверхность.
МПК / Метки
МПК: H01F 27/34
Метки: индуктивности, трансформатор, катушка, мощный
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/7-1634-moshhnyjj-transformator-ili-katushka-induktivnosti.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Мощный трансформатор или катушка индуктивности</a>
Предыдущий патент: Управление передаваемой мощности на основе контрольного сигнала
Следующий патент: Трансформатор/реактор и способ его изготовления