RU210703U1 - Узел крепления изолирующей рейки крестовины - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции элементов электрических реакторов, в том числе воздушных реакторов сухого типа с винтовой обмоткой. Техническим результатом является повышение надежности фиксации изолирующих реек крестовины, позволяющее избежать смещения реек при динамических воздействиях. Узел крепления рейки крестовины электрического реактора содержит луч крестовины, выполненный из токопроводящего материала, рейку, выполненную из электроизоляционного материала. Рейка установлена между лучом крестовины и торцевой поверхностью обмотки и соединена с лучом крестовины. Луч крестовины расположен в пазу рейки, выполненном в продольном направлении на обращенной в сторону крестовины поверхности рейки. Рейка и луч крестовины соединены между собой посредством соединения типа «выступ-паз» таким образом, что на поверхности одного из соединяемых элементов выполнен по меньшей мере один выступающий элемент, входящий в ответное отверстие, выполненное в другом соединяемом элементе. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции элементов электрического оборудования, в частности электрических реакторов, в том числе воздушных реакторов сухого типа с винтовой обмоткой, и может быть использована при разработке конструкции реакторов для повышения механической прочности изделия в целом путем обеспечения надежной фиксации изолирующих реек, устанавливаемых под лучами крестовины.

В электрическом реакторе с торцевых сторон обмотки устанавливают верхнюю и нижнюю крестовины. Крестовина, выполненная из токопроводящего материала, например, алюминия или стали, выполняет функцию сборной шины, к которой подключают выводы обмоток. Кроме того, крестовины обеспечивает жесткость конструкции [адрес интернет-страницы: http://www.ts-electro.ru/userfiles/R600.pdf].

Обычно между крестовинами, а именно, лучами крестовин, и торцами обмотки, работающей под напряжением, устанавливают изолирующие вставки, например, стеклотекстолитовые, для исключения электрического контакта между токопроводящими элементами крестовины и обмотки реактора. Для обеспечения механической прочности конструкции обмотки осуществляется ее фиксация в осевом направлении, например, стягивание с помощью термоусадочных лент (бандажных лент), охватывающих верхнюю и нижнюю крестовины. Тем самым также обеспечивается прижим изолирующих реек к лучам крестовины и торцам обмотки [адрес интернет-страницы: https://www.ukkz.com/ru/catalog/soput-prod/sukhie-reaktory-bez-magnitoprovoda.html].

При эксплуатации электрические реакторы должны выдерживать продольные и осевые нагрузки, возникающие в результате воздействия тока короткого замыкания, с сохранением геометрии реактора. К реакторам также предъявляются требования по устойчивости к вибрациям и сейсмоактивности. Указанные факторы обуславливают требования к надежному креплению токосъемников, внутренних элементов конструкции реактора и т.п., что позволяет выдерживать термические и динамические нагрузки, возникающие при коротких замыканиях или иных воздействиях.

Однако, как показала практика, при динамических воздействиях, испытываемых обмотками реактора (в результате тока короткого замыкания, внешних вибраций и т.п.), изолирующие рейки, находящиеся между лучами крестовины и проводниками обмотки, могут смещаться, причем обычно такое смещение происходит вдоль луча крестовины, в радиальном направлении. Эти смещения могут привести к повреждению изоляции проводников. Кроме того, бывают случаи, когда происходит выпадение изолирующих реек, что приводит не только к повреждению изоляции проводников, но и к ослаблению жесткости и снижению прочности конструкции обмотки и реактора в целом.

Известна конструкция токоограничивающего реактора с воздушным сердечником [патент № GB 1007569 A «Current limiting reactor», МПК H01F30/08, дата публ. 13.10.1965], в котором рычаги верхней и нижней крестовин, выполненные из электропроводящего материала, установлены с воздушным зазором относительно торцев обмотки, т.е. рычаги не прижаты непосредственно к торцам обмотки осевым усилием. При этом рычаги (лучи) крестовин соединены с распорными стержнями через зажимные элементы, в которых рычаги установлены на изоляционных прокладках, а распорные стержни соединяют верхнюю и нижнюю крестовины и проходят между витками обмотки, фиксируя положение витков обмотки в радиальном направлении. В отношении известного технического решения следует отметить, что его конструкция исключает повреждение изоляции проводников на торцевых поверхностях обмотки. Однако, данная конструкция характеризуется высокой сложностью и увеличенными габаритными характеристиками. Кроме того, отсутствие усилий, стягивающих крестовины и обмотку в осевом направлении, снижает жесткость конструкции в целом.

Известна конструкция составной крестовины, предназначенной для использования в электрическом реакторе с воздушным сердечником [патент № EP 0084412 B1 «Low loss spiders and air core reactor incorporating the same», МПК H01F17/02, H01F27/30, H01F30/08, дата публ. 27.07.1983], в состав которой входят непроводящие рычаги (лучи), выполненные из композитного материала, неподвижно соединенные со своей ступицей. Часть непроводящих рычагов снабжена токопроводящими накладками – дополнительными токоведущими рычагами, соединенными со второй ступицей, которая термоусажена на первую ступицу и электрически изолирована от нее. Токоведущие рычаги выполнены с участком j-образной формы, который охватывает периферийную часть непроводящего рычага. В качестве достоинства известного решения следует отметить конструктивное выполнение дополнительных (токопроводящих) накладок, по сути представляющих собой дополнительную крестовину (проводящие рычаги, соединенные со своей ступицей), что обуславливает их надежную фиксацию относительно композитной части крестовины и исключает смещение проводящих накладок при динамических воздействиях. Однако данное решение характеризуется высокой конструктивной сложностью, увеличением массы и габаритов изделия в целом.

Известно техническое решение [патент № RU 198556 U1 «Высокочастотный заградитель», МПК H04B3/54, дата публ. 15.07.2020], в котором контакт лучей крестовин с крайними витками катушки (с торцами обмотки) осуществляется через накладки из электроизоляционного материала. В состав заградителя входит силовой реактор в виде катушки индуктивности, к крайним виткам которой смонтированы верхняя и нижняя крестовины, лучи которых выполнены из электропроводного материала – немагнитной стали или алюминия. Между лучами крестовин и торцами обмотки размещены электроизоляционные накладки, например, из стеклотекстолита СТЭФ. Следует отметить, что в известном техническом решении не предусмотрены меры по обеспечению фиксации накладок относительно лучей крестовины, что обуславливает риски смещения и/или выпадения электроизоляционных накладок, и может привести к повреждению изоляции проводников и ослаблению жесткости конструкции.

В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков, предлагается узел соединения рычага (луча) крестовины с электроизолирующим элементом, входящий в состав катушки индуктивности для электрических цепей [заявка PCT № WO 2010000005 A1 «Inductance coil for electric power grids having reduced sound emission», МПК H01F27/30, H01F27/33, H01F37/00, дата публ. 07.01.2010]. В известном техническом решении с торцевых сторон катушки (обмотки) установлены удерживающие элементы – верхняя и нижняя крестовины. Каждая крестовина выполнена в форме звезды и содержит несколько рычагов (лучей) из электропроводного материала. Лучи крестовины неподвижно соединены друг с другом через ступицу. Между каждым лучом крестовины, выполненным из электропроводного материала, и торцом обмотки установлен изолирующий элемент. Крестовины стянуты натяжными элементами (например, из пропитанных стекловолокон), прикрепленными вдоль обмотки, обеспечивая в осевом направлении прижим друг к другу крестовин, изолирующих элементов, обмотки, а также внутренних конструктивных элементов.

Однако, как уже отмечалось ранее, при динамических нагрузках, возникающих, например, при протекании токов короткого замыкания или при внешних вибрационных воздействиях, усилие стяжки в осевом направлении (т.е. когда работает только сила трения между контактирующими элементами) зачастую оказывается недостаточным для удержания на месте изолирующих элементов, которые могут смещаться и даже выпадать с места установки. При этом происходит повреждение изоляции проводников и ослабление жесткости конструкции, что может привести к аварийной ситуации.

С учетом изложенных обстоятельств представляется целесообразным обеспечить фиксацию изолирующих элементов, ограничивающую возможность их смещения относительно лучей крестовины, что позволит избежать повреждения изоляции проводников и ослабления жесткости конструкции, а, следовательно, повысить эксплуатационную надежность электрического реактора в целом.

Техническим результатом, достижение которого обеспечивается заявляемой полезной моделью, является повышение надежности фиксации (крепления) изолирующих элементов (реек) крестовины, что позволит избежать их смещения и/или выпадения при динамических воздействиях (например, в результате тока короткого замыкания), а следовательно, позволит исключить повреждение изоляции проводников и уменьшение жесткости конструкции, что, в свою очередь, обеспечит повышение эксплуатационной надежности электрического реактора в целом.

Для достижения указанного выше технического результата предлагается узел крепления рейки крестовины электрического реактора, который содержит луч крестовины, выполненный из токопроводящего материала, и рейку, выполненную из электроизоляционного материала, установленную между лучом крестовины и торцевой поверхностью обмотки. Рейка соединена с лучом крестовины, причем луч крестовины расположен в пазу рейки, выполненном в продольном направлении на обращенной в сторону крестовины поверхности рейки. Рейка и луч крестовины соединены между собой посредством соединения типа «выступ-паз», причем на поверхности одного из соединяемых элементов выполнен по меньшей мере один выступающий элемент, входящий в ответное отверстие, выполненное в другом соединяемом элементе.

Выполнение в предлагаемом техническом решении (в отличие от прототипа) луча крестовины, расположенного в пазу рейки, который выполнен в продольном направлении на поверхности рейки, обращенной в сторону крестовины, а также соединение рейки и луча крестовины между собой посредством соединения типа «выступ-паз» так, как описано выше, обеспечивают по сравнению с прототипом (в котором изолирующие рейки зажаты между лучами крестовины и торцевой поверхностью обмотки под действием осевого усилия, например, создаваемого при бандажировании) повышение надежности крепления изолирующих реек крестовины, позволяющее избежать смещения реек (или выпадения реек) при динамических воздействиях (например, в результате тока короткого замыкания), а значит, исключить повреждение изоляции проводников и уменьшение жесткости конструкции (которые возможны в результате смещения и/или выпадения реек), тем самым обеспечив повышение эксплуатационной надежности электрического реактора в целом.

С целью повышения надежности фиксации рейки в узле крепления может быть выполнено два выступающих элемента.

Наиболее технологичным с точки зрения сборки узла представляется выполнение, при котором выступающие элементы выполнены на поверхности луча крестовины, обращенной в сторону рейки, и расположены в продольном направлении, а в рейке выполнены ответные отверстия, в которые входят выступающие элементы.

Технологически наиболее простым выполнением и при этом обеспечивающим необходимую надежность соединения представляется выполнение фиксирующих элементов на поверхности луча крестовины в виде сварных наплывов металла либо металлических стержней (материал: круг 12Х18Н9Т-М2б ГОСТ 7350-77), закрепленных на поверхности луча крестовины.

Графические материалы содержат пример конкретного выполнения узла крепления изолирующей рейки крестовины токоограничивающего воздушного реактора сухого типа с помощью фиксирующих элементов.

На фиг. 1 представлено схематичное изображение токоограничивающего воздушного реактора сухого типа, содержащего верхнюю и нижнюю крестовины, общий вид.

На фиг. 2 представлено схематичное изображение соединения луча крестовины и изолирующей рейки с помощью фиксирующих элементов.

Узел крепления рейки крестовины входит в состав конструкции токоограничивающего воздушного реактора сухого типа (фиг. 1), содержащего обмотку 1 (например, винтовую), вертикальные и горизонтальные распорки (на фигуре не обозначены), образующие каналы охлаждения и служащие для обеспечения прочности конструкции, верхнюю 2 и нижнюю 3 крестовины, стянутые друг с другом стяжными лентами (на фигуре не обозначены). Верхняя 2 и нижняя 3 крестовины установлены со стороны торцов обмотки 1. Лучи 4 каждой крестовины неподвижно соединены между собой, например, они могут быть приварены к центральной ступице. Лучи крестовин выполнены из токопроводящего материала, например, из стали (12Х18Н9Т-М2б ГОСТ 7350-77). В представленном примере выполнения между лучами каждой крестовины 2, 3 и соответствующим торцом обмотки 1 установлены изолирующие рейки 5, которые могут быть выполнены из стеклотекстолита (Стеклотекстолит СТЭФ-1-S ГОСТ 12652-74, где S-это толщина материала). Как показано на фиг. 2, на поверхности 6 рейки 5, обращенной в сторону луча 4 крестовины, по всей длине рейки 5 выполнен продольный паз 7, ширина которого соответствует толщине луча 4. В пазу 7 установлен луч 4 крестовины. Такое соединение определяет положение рейки 5 и ограничивает ее смещение в боковом направлении (по стрелке А, фиг. 2). Для ограничения смещения рейки 5 в продольном направлении (по стрелке Б, фиг. 2) на поверхности 8 луча 4 выполнено два выступающих элемента 9, расположенных вдоль протяженности луча 4 (продольно) друг за другом, а на поверхности 6 рейки 5, обращенной к лучу 4 крестовины, выполнены ответные отверстия 10. Выступающие элементы 9 установлены в отверстиях 10, образуя соединение типа «выступ-паз». Выполнение выступающих элементов 9 на поверхности 8 луча 4 крестовины представляется более технологичным, так как упрощает выполнение монтажа при установке изолирующих реек 5. Выполнение двух элементов 9, расположенных вдоль луча 4 друг за другом, представляется оптимальным с точки зрения обеспечения надежности, хотя фиксация с помощью одного элемента 9 также будет ограничивать возможность смещения рейки 5 относительно луча 4. Выполнение большего количества (три и более) фиксирующих элементов 9 возможно, но представляется избыточным. В представленном примере отверстия 10 выполнены вдоль продольной оси рейки 5 - в пазу 7 рейки 5. Выступающие элементы 9 могут быть выполнены, например, в виде сварных наплывов металла. Также в качестве выступающих элементов могут быть использованы шпильки, закрепленные на поверхности 8 луча 4. После установки между каждым лучом 4 и торцевой поверхностью обмотки изолирующих реек 5 верхнюю и нижнюю крестовины 2, 3 стягивают между собой (например, с помощью лент из термоусаживаемого материала) для осуществления прижима элементов реактора друг к другу в осевом (вертикальном) направлении, обеспечивая тем самым жесткость конструкции реактора.

При работе электрического реактора его обмотки могут испытывать динамическое воздействие, например, при протекании токов короткого замыкания или при внешних вибрационных воздействиях, в результате чего на изолирующие рейки 5, находящиеся между лучами 4 крестовин и проводниками обмотки, будут действовать динамические нагрузки, стремящиеся сместить рейки 5 от первоначального положения. Однако благодаря установке луча 4 крестовины в продольном пазу 7 рейки 5 и соединению рейки 5 и луча 4 посредством соединения типа «выступ-паз» обеспечивается надежная фиксация положения рейки от смещений в горизонтальной плоскости как вдоль луча крестовины, так и в боковых направлениях. Фиксация элементов реактора в осевом (вертикальном) направлении, как было отмечено выше, обычно осуществляется с помощью стяжек (бандажных лент), охватывающих верхнюю и нижнюю крестовины.

Предлагаемая конструкция узла крепления рейки крестовины электрического реактора, согласно которой осуществляется фиксация изолирующих реек к лучам крестовины так, как описано выше, обеспечивает (по сравнению с прототипом) повышение надежности крепления изолирующих реек, что позволяет исключить их смещение и/или выпадение при динамических воздействиях, например, при токах короткого замыкания. Как было отмечено выше, при смещении реек происходит механическое повреждение изоляции проводников обмотки, что может стать причиной аварийной ситуации, а выпадение реек является причиной уменьшения жесткости конструкции, что может привести к изменению геометрии реактора и стать причиной сбоев в его работе. Таким образом, предлагаемое техническое решение, обеспечивая повышение надежности фиксации изолирующих реек, позволяет тем самым обеспечить повышение эксплуатационной надежности электрического реактора в целом.

Claims (5)

1. Узел крепления рейки крестовины электрического реактора, характеризующийся тем, что содержит луч крестовины, выполненный из токопроводящего материала, рейку, выполненную из электроизоляционного материала, установленную между лучом крестовины и торцевой поверхностью обмотки и соединенную с лучом крестовины, луч крестовины расположен в пазу рейки, выполненном в продольном направлении на обращенной в сторону крестовины поверхности рейки, кроме того, рейка и луч крестовины соединены между собой посредством соединения типа «выступ-паз», причем на поверхности одного из соединяемых элементов выполнен по меньшей мере один выступающий элемент, входящий в ответное отверстие, выполненное в другом соединяемом элементе.

2. Узел крепления по п. 1, характеризующийся тем, что выполнено два выступающих элемента.

3. Узел крепления по п. 2, характеризующийся тем, что выступающие элементы выполнены на поверхности луча крестовины, обращенной в сторону рейки, и расположены в продольном направлении, а в рейке выполнены ответные отверстия, в которые входят выступающие элементы.

4. Узел крепления по п. 3, характеризующийся тем, что фиксирующие элементы выполнены на поверхности луча крестовины в виде сварных наплывов металла.

5. Узел крепления по п. 3, характеризующийся тем, что фиксирующие элементы представляют собой металлические стержни, закрепленные на поверхности луча крестовины.

Images