Токоограничивающий реактор

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, в частности к реакторостроению, трансформатостроению, и может быть использована в системах электропитания в качестве фазы токоограничивающих реакторов, служащих для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях и сохранения определенного уровня напряжения в электроустановках в случае короткого замыкания в энергосистемах с частотой 50 и 60 Гц.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, повышение электродинамической и термической стойкости, механической прочности, эксплуатационной надежности при коротких замыканиях.

Указанный технический результат достигается тем, что токоограничивающий реактор, включающий обмотку, состоящую из витков провода с токопроводящими жилами, образующих ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством размещенных оппозитно друг другу и образующих по высоте вертикальные колонки изоляционных наборных прокладок с пазами, в которых размещены витки провода, при этом вертикальные колонки в торцевых зонах скреплены посредством стягивающих элементов и жестко зафиксированы на наружной поверхности с помощью дистанционных элементов, в качестве которых используют фиксирующие планки и кольца, причем в дистанционных элементах дополнительно выполнены соосные друг другу сквозные крепежные отверстия, длина фиксирующих планок превышает длину изоляционных наборных прокладок, пазы которых выполнены с зазором, при этом обмотка состоит из нескольких расположенных параллельно друг другу проводов, выводы начала и конца каждого из которых имеют собственную контактную пластину, вынесенную на наружный диаметр обмотки и отведенную от нее на заданное расстояние, а каждая токопроводящая жила выполнена с изоляцией.

1 н.п.ф., 2 фиг.

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, в частности к реакторостроению, трансформатостроению, и может быть использована в системах электропитания в качестве фазы токоограничивающих реакторов, служащих для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях и сохранения определенного уровня напряжения в электроустановках в случае короткого замыкания в энергосистемах с частотой 50 и 60 Гц.

Из уровня техники известен токоограничивающий реактор, содержащий обмотку цилиндрической формы, состоящую из витков провода, витки образуют ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством изоляционных прокладок, образующих по высоте вертикальные колонки, скрепленные в торцевых зонах посредством стягивающих элементов, при этом в изоляционных прокладках выполнены отверстия для расположения стягивающих элементов, центры поперечных сечений стягивающих элементов расположены на двух окружностях, одна из которых имеет диаметр меньший, чем внутренний диаметр витков обмотки, а другая имеет диаметр больший, чем наружный диаметр витков обмотки, причем стягивающие элементы, расположенные на окружности меньшего диаметра, представляют собой шпильки с высотой, превышающей высоту витков обмотки, при этом, по меньшей мере, один из стягивающих элементов, расположенных на окружности большего диаметра, выполнен в виде составной шпильки, состоящей из, по меньшей мере, двух шпилек, высота каждой из которых не превышает высоту витков обмотки, и эти шпильки соединены между собой переходной гайкой (см. патент на полезную модель 102428 «Токоограничивающий реактор», дата подачи 31.08.2010 г., опубликовано 27.02.2011 г.).

Известен токоограничивающий реактор, содержащий обмотку, состоящую из витков изолированного провода круглого сечения, витки образуют ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством изоляционных прокладок, образующих по высоте вертикальные колонки, при этом изоляционные прокладки имеют пазы, в которых размещены витки изолированного провода, изоляционные прокладки, образующие соответствующие вертикальные колонки, скреплены в торцевых зонах посредством стягивающих элементов, при этом пазы, по меньшей мере, в двух изоляционных прокладках в каждой вертикальной колонке выполнены в виде полукругов (см. патент на полезную модель 37574 «Токоограничивающий реактор», дата подачи 09.02.2004 г., опубликовано 27.04.2004 г.).

Известен токоограничивающий реактор, содержащий обмотку цилиндрической формы, состоящую из витков провода, витки образуют ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством изоляционных прокладок, образующих по высоте вертикальные колонки, скрепленные в торцевых зонах посредством стягивающих элементов, при этом, по меньшей мере, одна из прокладок имеет форму поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси обмотки, соответствующего равнобокой трапеции с неравными основаниями, причем длина основания трапеции, расположенного на внутреннем диаметре обмотки реактора, в 1,05+10 раз превышает длину основания, расположенного на наружном диаметре (см. патент на полезную модель 82925 «Токоограничивающий реактор», дата подачи 20.11.2008 г., опубликовано 10.05.2009 г.).

Кроме того, известен токоограничивающий реактор, содержащий обмотку цилиндрической формы, состоящую из витков провода, витки образуют ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством изоляционных прокладок, образующих по высоте вертикальные колонки, скрепленные в торцевых зонах посредством стягивающих элементов, по меньшей мере, две из изоляционных прокладок в каждой вертикальной колонке выполнены с выступами, причем в каждой вертикальной колонке имеется, по меньшей мере, две изоляционные прокладки с выступами, направленными вниз и вверх, и, по меньшей мере, две изоляционные прокладки без выступов, причем изоляционные прокладки с выступами чередуются по высоте с изоляционными прокладками без выступов (см. патент на полезную модель 101263 «Токоограничивающий реактор», дата подачи 16.08.2010 г., опубликовано 10.01.2011 г.).

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является токоограничивающий реактор, содержащий обмотку, состоящую из витков провода, образующие ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством изоляционных прокладок, размещенных оппозитно друг другу и образующих по высоте вертикальные колонки, при этом прокладки имеют пазы, в которых размещены витки провода, при этом прокладки, образующие соответствующие колонки, скреплены в торцевых зонах посредством стягивающих элементов и жестко зафиксированы по наружной и внутренней поверхностям при помощи дистанционных элементов (см. патент на полезную модель 16567 «Токоограничивающий реактор», дата подачи 18.10.2000 г., опубликовано 10.01.2001 г.).

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, повышение электродинамической и термической стойкости, механической прочности, эксплуатационной надежности при коротких замыканиях.

Кроме того, заявляемая конструкция позволяет упростить ее монтаж/демонтаж.

Указанный технический результат достигается тем, что токоограничивающий реактор, включающий обмотку, состоящую из витков провода с токопроводящими жилами, образующих ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством размещенных оппозитно друг другу и образующих по высоте вертикальные колонки изоляционных наборных прокладок с пазами, в которых размещены витки провода, при этом вертикальные колонки в торцевых зонах скреплены посредством стягивающих элементов и жестко зафиксированы на наружной поверхности с помощью дистанционных элементов, в качестве которых используют фиксирующие планки и кольца, согласно полезной модели в дистанционных элементах дополнительно выполнены соосные друг другу сквозные крепежные отверстия, длина фиксирующих планок превышает длину изоляционных наборных прокладок, пазы которых выполнены с зазором, при этом обмотка состоит из нескольких расположенных параллельно друг другу проводов, выводы начала и конца каждого из которых имеют собственную контактную пластину, вынесенную на наружный диаметр обмотки и отведенную от нее на заданное расстояние, а каждая токопроводящая жила выполнена с изоляцией.

Зазор превышает наружный диаметр провода обмотки на 2-3 мм.

Выводы начала и конца провода выполнены в виде пластин, изготовленных из алюминия или меди.

Заданное расстояние, на которое вынесены выводы начала и конца провода от наружного диаметра обмотки, составляет, преимущественно, 400-500 мм.

Допускается выполнение токопроводящих жил провода без изоляции.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели такому условию патентоспособности, как «новизна».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемого устройства.

Заявляемое устройство поясняется чертежами, где

Фиг.1 - вид сбоку в разрезе;

Фиг.2 - вид сверху.

Осуществление полезной модели подтверждено примерами конкретного выполнения.

Заявляемое устройство представляет собой одну фазу токоограничивающего реактора, который, как правило, содержит комплект, состоящий из нескольких фаз, преимущественно, трех, с различным их расположением, например, вертикальным, или угловым, или горизонтальным. Каждая фаза токоограничивающего реактора является катушкой индуктивности с линейным индуктивным сопротивлением без стального магнитопровода.

Токоограничивающий реактор содержит обмотку цилиндрической формы, состоящую из концентрических витков нескольких расположенных параллельно друг другу проводов 1.1-1.a с алюминиевыми или медными токопроводящими жилами, выполненными, преимущественно с изоляцией. Допускается выполнение токопроводящих жил без изоляции. Витки образуют выполненные по кабельной схеме ряды 2.1-2.b, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные друг от друга с помощью изоляционных наборных прокладок 3.1-3.c, в которых пазы выполнены с зазором. Внутренняя поверхность пазов конгруэнтна наружной поверхности провода. Изоляционные наборные прокладки 3.1-3.c, размещенные по высоте и образующие радиально расположенные вертикальные опорные колонки 4.1-4.d, в торцевых зонах скреплены стягивающими элементами 5.1-5.e, в качестве которых используют стяжные шпильки, выполненные из немагнитных нержавеющих сталей.

Наборные изоляционные прокладки 3.1-3.c, образующие соответствующую опорную колонку, на наружной поверхности, в нижней и верхней ее частях, жестко скреплены с помощью дистанционных элементов, в качестве которых используют фиксирующие планки: прижимную 6 и опорную 7, и установочные кольца 8.1 и 8.2, в которых выполнены дополнительные соосные друг другу отверстия для крепежного соединения, в качестве которого используют, как правило, болтовое соединение. Такое крепление наборных прокладок 3.1-3.c обеспечивает повышенную эксплуатационную и механическую надежность устройства, предотвращает его от радиальных и угловых смещений, позволяет сохранить форму и геометрические параметры постоянными, причем, как в номинальном (рабочем) режиме работы, так и в аварийном, например, при коротком замыкании (КЗ), и, как следствие, позволяет повысить электродинамическую и термическую стойкость конструкции.

Длина фиксирующих планок 6 и 7 превышает длину изоляционных наборных прокладок 3.1-3.c, пазы которых выполнены с зазором, при этом размер пазов превышает размер наружного диаметра проводов 1.1-1.a на 2-3 мм. Наличие зазора позволяет демпфировать значительные знакопеременные электродинамические усилия, возникающие в обмотке в момент короткого замыкания (КЗ), разгружая, тем самым, опорные колонки и опорно-стержневые изоляторы 9.1-9.f от больших усилий. Кроме того, наличие зазора между внутренней поверхностью пазов наборных прокладок и проводами упрощает при монтаже/демонтаже укладку проводов. Изоляторы 9.1-9.f, выполненные из полимерного или композитного материала, обеспечивают необходимый изоляционный уровень между обмотками для соответствующего класса напряжения.

Выводы начала и конца каждого провода обмотки, например, начала 10 и конца 11, выполнены в виде контактных пластин из алюминия или меди и вынесены на наружный диаметр обмотки, при этом пластины отнесены от обмотки на заданное расстояние, преимущественно, 400-500 мм, что исключает перегрев пластин при рабочем режиме, и, в свою очередь, способствует повышению электродинамической и термической стойкости устройства, механической прочности, эксплуатационной надежности при коротких замыканиях.

Помимо этого, снабжение каждого вывода каждого провода отдельной контактной пластиной, позволяет упростить проведение монтажных работ, а также ошиновку токоограничивающего реактора.

Применение провода обмотки, в котором каждая токопроводящая жила выполнена изолированной, позволяет значительно снизить потери активной мощности, нагрев обмотки, обусловленных вихревыми токами и в проводниках обмотки, наводимыми собственным переменным магнитным полем, что также способствует достижению указанного технического результата.

Осуществление полезной модели подтверждается примерами конкретного выполнения.

Реакторы могут быть выполнены, как в одинарном исполнении, так и в сдвоенном исполнении.

У одинарных (линейных) реакторов с секционной обмоткой катушка фазы исполнения состоит из двух параллельно соединяемых секций обмоток, намотанных в противоположных направлениях. Такие реакторы ограничивают мощность короткого замыкания на отходящей линии, сетях и на подстанциях, питающихся на данной линии. Как правило, одинарные реакторы рекомендуют устанавливать после выключателя.

У сдвоенных (межсекционных) реакторов обмотка катушки состоит из двух ветвей обмоток с высокой взаимоиндуктивностью и одинаковым направлением намотки обмоток ветвей. Установку таких реакторов осуществляют в распределительных устройствах мощных станций и подстанций. Разделяя отдельные участки, они ограничивают мощность короткого замыкания в пределах самой станции и распределительных устройств.

Принцип действия обоих типов реакторов основан на повышении реактивного сопротивления обмотки в момент короткого замыкания, что обеспечивает уменьшение (ограничение) токов КЗ и позволяет поддерживать в момент КЗ уровень напряжения неповрежденных присоединений.

Заявляемая конструкция токоограничивающего реактора обеспечивает надежное закрепление витков провода, что позволяет повысить его эксплуатационную и механическую надежность, а также значительно упростить ее монтаж/демонтаж.

Применение заявляемого устройства позволяет ограничить номинальный ток отключения линейных выключателей и обеспечить термическую стойкость отходящих кабелей. Благодаря использованию реактора такой конструкции, все неповрежденные линии находятся под напряжением, близким к номинальному, так как поддерживается напряжение на сборных шинах, что повышает надежность и стойкость работы электроустановок и облегчает эксплуатацию электрооборудования.

1. Токоограничивающий реактор, включающий обмотку, состоящую из витков провода, образующих ряды, расположенные перпендикулярно оси обмотки и отделенные посредством размещенных оппозитно друг другу и образующих по высоте вертикальные колонки изоляционных наборных прокладок с пазами, в которых размещены витки провода, при этом вертикальные колонки в торцевых зонах скреплены посредством стягивающих элементов и жестко зафиксированы на наружной поверхности с помощью дистанционных элементов, в качестве которых используют фиксирующие планки и кольца, отличающийся тем, что в дистанционных элементах дополнительно выполнены предназначенные для крепления соосные друг другу сквозные отверстия, длина фиксирующих планок превышает длину изоляционных наборных прокладок, пазы которых выполнены с зазором, при этом обмотка состоит из нескольких расположенных параллельно друг другу проводов, выводы начала и конца каждого из которых имеют собственную контактную пластину, вынесенную на наружный диаметр обмотки и отведенную от нее на заданное расстояние, а каждая токопроводящая жила выполнена с изоляцией.

2. Токоограничивающий реактор по п.1, отличающийся тем, что зазор превышает наружный диаметр провода на 2-3 мм.

3. Токоограничивающий реактор по п.1, отличающийся тем, что контактные пластины изготовлены из алюминия или меди.

4. Токоограничивающий реактор по п.1, отличающийся тем, что заданное расстояние, на которое вынесены выводы начала и конца провода от наружного диаметра обмотки, составляет преимущественно 400-500 мм.