Трансформатор (10) с компоновкой изоляции между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения для разделения потенциалов или компоновка изоляции для разделения потенциалов между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения трансформатора имеет слоистую структуру, включающую внутреннюю изоляцию (2; 2a, 2b) между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения, с которой граничит по меньшей мере один полупроводящий слой (6, 6a, 6b). Таким образом могут быть уменьшены размеры трансформатора, кроме того может быть существенно сокращена или совсем устранена частичная разрядка наружу.

[0001] Трансформатор (10) с компоновкой изоляции между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения для разделения потенциалов, которая имеет слоистую структуру, содержащую внутреннюю изоляцию (2; 2a, 2b) между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения, с которой граничит по меньшей мере один полупроводящий слой (6, 6a, 6b), причем полупроводящий слой соединен с электропроводящим слоем (5), к которому приложен заданный потенциал (B), равный или, по меньшей мере, близкий к низкому напряжению обмотки (8) низкого напряжения, и который расположен между обмоткой (8) низкого напряжения и внутренней изоляцией (2, 2a).

[0002] Трансформатор по п.1, в котором внутренняя изоляция (2, 2a, 2b) на первой и второй стороне граничит с соответствующим полупроводящим слоем(6, 6a, 6b).

[0003] Трансформатор по п.1 или 2, дополнительно содержащий другой электропроводящий слой (1), к которому приложен другой заданный потенциал (A) и который расположен между обмоткой (4) высокого напряжения и внутренней изоляцией (2, 2a, 2b).

[0004] Трансформатор по п.3, в котором к другому электропроводящему слою (1) приложен другой заданный потенциал (A), который равен или, по меньшей мере, близок к высокому напряжению обмотки (4) высокого напряжения.

[0005] Трансформатор по п.3 или 4, в котором между другим электропроводящим слоем (1) и обмоткой высокого напряжения (4) расположен первый изоляционный слой (3).

[0006] Трансформатор по одному из пп.1-5, в котором между электропроводящим слоем (5) и обмоткой (8) низкого напряжения расположен второй изоляционный слой (7).

[0007] Трансформатор по одному из пп.1-6, в котором слоистая структура является каркасом обмотки для размещения обмотки (4) высокого напряжения.

[0008] Трансформатор по одному из пп.1-7, содержащий первую внутреннюю изоляцию (2a) между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения, с которой граничит по меньшей мере один полупроводящий слой (6a), вторую внутреннюю изоляцию (2b) между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения, с которой граничит по меньшей мере один полупроводящий слой (6b).

[0009] Трансформатор по п.8, дополнительно содержащий первый электропроводящий слой (1), к которому приложен первый заданный потенциал (A) и который расположен между обмоткой (4) высокого напряжения и первой внутренней изоляцией (2a), второй электропроводящий слой (5), к которому приложен второй заданный потенциал (B) и который расположен между первой внутренней изоляцией (2a) и второй внутренней изоляцией (2b), третий электропроводящий слой (11), к которому приложен третий заданный потенциал (C) и который расположен между обмоткой (8) низкого напряжения и второй внутренней изоляцией (2b).

[0010] Трансформатор по п.9, в котором за первым электропроводящим слоем (1) следует первая внутренняя изоляция (2a), за ней следует первый полупроводящий слой (6a) и второй электропроводящий слой (5), за которым следует вторая внутренняя изоляция (2b), за которой следует второй полупроводящий слой (6b) и третий электропроводящий слой (11).

[0011] Трансформатор по п.9 или 10, в котором к второму электропроводящему слою (5) приложена приблизительно половина всей разности потенциалов между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения.

[0012] Трансформатор по п.10, в котором за третьим электропроводящим слоем (11) следует третья внутренняя изоляция, за которой следует третий полупроводящий слой и четвертый электропроводящий слой, к которому приложен четвертый заданный потенциал, который равен или, по меньшей мере, близок к низкому напряжению.

[0013] Трансформатор по одному из пп.1-12, у которого слоистая структура представляет собой каркас обмотки для размещения обмотки (4) высокого напряжения, который может поворачиваться сердечника (24) трансформатора, так что электропроводящий материал (22), а также изоляционный материал (23) может наматываться на катушку.

[0014] Трансформатор по одному из пп.3-13, в котором питание по меньшей мере одного или нескольких электропроводящих слоев (1, 5, 11) осуществляется от внешнего источника (SP) напряжения.

[0015] Трансформатор по одному из пп.1-14, в котором слоистая структура представляет собой каркас обмотки для размещения обмотки (4) высокого напряжения, который может быть изготовлен заранее и может состоять из нескольких частей, или может быть изготовлен в виде одной части непосредственно вокруг сердечника (24) трансформатора.

[0016] Трансформатор по одному из пп.1-15, в котором слоистая структура может быть выполнена в виде цилиндра, расположенного между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения, причем имеется по меньшей мере один воздушный зазор между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения.

[0017] Трансформатор по одному из пп.1-16, в котором слоистая структура представляет собой каркас обмотки для размещения обмотки (4) высокого напряжения, который имеет боковые фланцы, имеющие наружную поверхность с фрикционным или соответственно с геометрическим замыканием.

[0018] Трансформатор по одному из пп.1-17, выполненный в виде трансформатора высокого напряжения, причем компоновка изоляции выполнена в виде изоляции на высокое напряжение.

[0019] Изоляция для разделения потенциалов между обмоткой (4) высокого напряжения и обмоткой (8) низкого напряжения трансформатора, которая имеет слоистую структуру, включающую внутреннюю изоляцию (2; 2a, 2b) и по меньшей мере один полупроводящий слой (6, 6a, 6b), причем полупроводящий слой соединен с электропроводящим слоем (5), который содержит средства для приложения к нему заданного потенциала (B), равного или, по меньшей мере, близкого к низкому напряжению обмотки (8) низкого напряжения.

Изобретение относится к трансформатору с изоляцией на напряжение между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения для разделения потенциалов. В частности, изобретение относится к трансформатору высокого напряжения, в частности, изоляции для разделения потенциалов между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения. Кроме того, изобретение относится к компоновке изоляции для разделения потенциалов между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения трансформатора.

Трансформаторы высокого напряжения необходимы для согласования напряжений различных уровней. Например, трансформатор печи в масляном исполнении преобразует напряжение 110 кВ в напряжение 1,5 кВ, сетевой трансформатор в масляном исполнении напряжение 110 кВ - в 0,4 кВ и распределительный трансформатор в сухом исполнении напряжение 33 кВ - в 0,4 кВ. Мощности таких трансформаторов начинаются с 0,4 МВт и могут составлять более 100 МВт.

Проблема состоит в том, что трансформаторам высокого напряжения в диапазоне мощностей, начиная с напряжения 36 кВ, необходима масляная изоляция, или соответственно у сухой изоляции ниже 36 кВ необходимо поддерживать большие воздушные промежутки между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения, или необходима очень дорогостоящая полная заливка литьевой смолой. При использовании известной сухой изоляции при высоких напряжениях на наружной поверхности изоляции происходит частичная разрядка, которая ограничивает эксплуатационную надежность трансформатора, или соответственно делает конструкцию невозможной.

В настоящее время нет известных трансформаторов высокого напряжения в высоком диапазоне мощностей, которые обходились бы без масляной изоляции свыше 36 кВ. Сухие трансформаторы строятся без масляной изоляции до напряжения 36 кВ. Это трансформаторы, залитые литьевой смолы, у которых литьевая смола используется для изоляции. Кроме того, известны изоляционные материалы многослойной структуры. Однако они не имеют электропроводящих слоев с заданным потенциалом, скомбинированных с изоляционными слоями и полупроводящими слоями. Кроме того, имеются чисто сухие трансформаторы до 20 кВ, однако с тем недостатком, что им необходимы очень большие воздушные промежутки, что в свою очередь приводит к большим размерам и большому удорожанию.

Из DE 1763515 A известен трансформатор высокого напряжения, у которого в слоистой структуре высоковольтной изоляции проложен электропроводящий слой на потенциал высокого напряжения и другой электропроводящий слой на потенциал низкого напряжения. При этом из-за разности потенциалов на наружной поверхности нагружаемого низким напряжением слоя происходит частичная разрядка, нарушающая изоляцию.

Задачей изобретения является создание компоновки изоляции для разделения потенциалов между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения трансформатора или трансформатора с соответствующей изоляцией с помощью которой могут быть уменьшены воздушные промежутки при более низких напряжениях, например ниже 36 кВ.

Изобретение относится к трансформатору в соответствии с признаками п.1. Кроме того, изобретение относится к изоляции в соответствии с признаками п.19. Варианты осуществления и предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах.

В частности, изобретение относится к трансформатору с компоновкой изоляции между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения для разделения потенциалов, которая имеет слоистую структуру, включающую внутреннюю изоляцию между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения, с которой граничит по меньшей мере один полупроводящий слой.

Кроме того, изобретение относится, в частности, к компоновке изоляции для разделения потенциалов между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения трансформатора, имеющей слоистую структуру, включающую в себя внутреннюю изоляцию, расположенную между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения трансформатора, с которой граничит по меньшей мере один полупроводящий слой.

Преимущество изобретения заключается в том, что оно позволяет выполнить трансформатор с напряжением, превышающим относительно высокое напряжение, например 36 кВ, без рискованного масляного исполнения, или соответственно, при относительно низких напряжениях, например ниже 36 кВ, сократить частичную разрядку и воздушные промежутки и тем самым уменьшить размеры трансформатора. В частности, могут быть существенно сокращены или совсем устранены частичные разряды наружу.

В одном из вариантов осуществления внутренняя изоляция на первой и второй стороне, которые, в частности, являются противоположными сторонами, может граничить с соответствующим полупроводящим слоем.

В другом варианте осуществления трансформатор включает в себя первый электропроводящий слой, к которому приложен первый заданный потенциал и который расположен между обмоткой высокого напряжения и внутренней изоляцией. В частности, к первому электропроводящему слою приложен первый заданный потенциал, который равен или, по меньшей мере, близок к высокому напряжению обмотки высокого напряжения.

В другом варианте осуществления трансформатор включает в себя в качестве альтернативы или дополнения второй электропроводящий слой, к которому приложен второй заданный потенциал и который расположен между обмоткой низкого напряжения и внутренней изоляцией. В частности, к второму электропроводящему слою приложен второй заданный потенциал, который равен или, по меньшей мере, близок к низкому напряжению обмотки низкого напряжения.

Электропроводящие слои могут снабжаться питанием от внешнего источника напряжения, который может иметь ограничение тока, или от напряжений обмоток трансформатора.

В другом варианте осуществления изобретения трансформатор включает в себя первую внутреннюю изоляцию между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения, с которой граничит по меньшей мере один первый полупроводящий слой, и вторую внутреннюю изоляцию между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения, с которой граничит по меньшей мере один второй полупроводящий слой.

В этом варианте осуществления может быть предусмотрен первый электропроводящий слой, к которому приложен первый заданный потенциал и который расположен между обмоткой высокого напряжения и первой внутренней изоляцией, кроме того, второй электропроводящий слой, к которому приложен второй заданный потенциал и который расположен между первой внутренней изоляцией и второй внутренней изоляцией, а также третий электропроводящий слой, к которому приложен третий заданный потенциал и который расположен между обмоткой низкого напряжения и второй внутренней изоляцией.

В частности, к первому электропроводящему слою приложен первый заданный потенциал, который равен или, по меньшей мере, близок к высокому напряжению обмотки высокого напряжения, а к третьему электропроводящему слою приложен третий заданный потенциал, который равен или, по меньшей мере, близок к низкому напряжению обмотки низкого напряжения. К второму электропроводящему слою предпочтительным образом приложена приблизительно половина полной разности потенциалов между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения. Первый и третий электропроводящий слой может быть изолирован соответствующим изоляционным слоем обмотки высокого напряжения или обмотки низкого напряжения.

В одном из вариантов осуществления изобретения за первым электропроводящим слоем следует первая внутренняя изоляция, за ней следует первый полупроводящий слой и второй электропроводящий слой, за которым следует вторая внутренняя изоляция, за которой следует второй полупроводящий слой и третий электропроводящий слой.

Такая предлагаемая изобретением компоновка может быть, в принципе, расширена модульным способом до нескольких внутренних изоляций с соответствующими полупроводящими слоями. Другими словами, слоистая структура может включаться последовательно. Таким способом можно также включить 2, 3, 5 и т.д. последовательно расположенных слоев. Так, например, другой вариант осуществления включает компоновку, в которой за третьим электропроводящим слоем следует третья внутренняя изоляция, за которой следует третий полупроводящий слой и четвертый электропроводящий слой, в которому приложен четвертый заданный потенциал, который равен или, по меньшей мере, близок к низкому напряжению. Соответственно к каждому из второго и третьего электропроводящих слоев приложен соответствующий промежуточный потенциал между высоким и низким напряжением, например, на две трети или одна треть полной разности потенциалов между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения.

Один из аспектов изобретения заключается, в частности, в изоляции на высокое напряжение для разделения потенциалов, которая имеет жесткую слоистую структуру, с электропроводящим слоем, электрически соединенным или изолированным на высокое напряжение, причем при изолированном варианте осуществления к электропроводящему слою приложен заданный потенциал, который близок в высокому напряжению, за ним следует внутренняя изоляция, за которой следует полупроводящий слой для предотвращения частичной разрядки на наружной поверхности изоляции и еще один электропроводящий слой, соединенный или изолированный на низкое напряжение, причем при изолированном варианте осуществления к электропроводящему слою приложен заданный потенциал, который близок к низкому напряжению.

Электропроводящие слои могут питаться от внешнего источника напряжения, который может иметь ограничение тока, или от напряжений обмоток трансформатора.

При очень высоких напряжениях слоистая структура может многократно соединяться последовательно, причем к электропроводящим слоям от одного источника напряжения может прикладываться заданный потенциал. Например, при высоком напряжении 400 В к второму электропроводящему слою прикладывается 30 кВ, а к третьему электропроводящему слою - 60 кВ.

Благодаря электропроводящим слоям с заданным потенциалом разность потенциалов между соседними обмотками теперь практически отсутствует. Характеристика напряжения обмотки высокого напряжения одинакова с характеристикой напряжения электропроводящего слоя высокого напряжения, или соответственно при изолированном варианте осуществления близка к этой характеристике напряжения. То же самое относится к низкому напряжению.

Электропроводящие слои могут, в зависимости от случая применения, соединяться с обмоткой высокого или низкого напряжения электропроводящим соединением, и/или соединяться с внешним источником напряжения. Для этого могут также использоваться делители напряжения, трансформаторы или подобные им устройства, которые прямо или косвенно связаны с обмоткой высокого или низкого напряжения. Такие компоненты могут изменять величину напряжения соответствующего электропроводящего слоя по отношению к обмотке высокого или низкого напряжения или, при одинаковой величине напряжения, обеспечивать развязку по мощности относительно обмотки высокого или низкого напряжения.

Благодаря своей структуре, компоновка изоляции может быть, в отличие от обычных воздушных промежутков, выполнена очень тонкой. Кроме того, полупроводящий слой предотвращает частичную разрядку на наружной поверхности изоляции.

В зависимости от случая применения, сопротивление полупроводящего слоя может принимать любые значения между сопротивлением электрического проводника, например меди, и электрического диэлектрика, например силикона. Выгодным вариантом полупроводящего слоя является напыление тонкого углеродистого слоя с заданным сопротивлением. Оно может, например, составлять от 0,1 Ом до 1 МОм, в частности от 2 Ом до 10 кОм, например, приблизительно 5 кОм.

Другой вариант заключается в том, что изоляция на напряжение с ее слоистой структурой выполняется очень прочной, так что она сама может являться каркасом для размещения обмотки напряжения, причем каркас обмотки высокого напряжения имеет внутри электропроводящий слой, имеющий такой же потенциал, что и обмотка высокого напряжения, или соответственно при разделении изоляцией близок к нему, в наружном направлении следом за ним выполняется внутренняя изоляция полупроводящего слоя и еще один электропроводящий слой, причем потенциал этого электропроводящего слоя равен потенциалу низкого напряжения, или соответственно при разделении изоляцией близок к нему, и слои жестко соединены друг с другом без воздушных зазоров.

Кроме того, существует возможность последовательного соединения изоляции на напряжение при очень высоких разностях потенциалов. При этом обмотка высокого напряжения электрически соединена с первым электропроводящим слоем или изолирована на высокое напряжение, причем при изолированном варианте осуществления к электропроводящему слою приложен заданный потенциал, который близок к высокому напряжению, после него следует первая внутренняя изоляция, затем первый полупроводящий слой, затем еще один электропроводящий слой, к которому приложен заданный потенциал, например, половина полной разности потенциалов, затем третий электропроводящий слой, потом вторая внутренняя изоляция, затем второй полупроводящий слой, затем четвертый электропроводящий слой, который электрически соединен с обмоткой низкого напряжения, или соответственно находится изоляция четвертого электропроводящего слоя. При наличии изоляции на низкое напряжение к четвертому электропроводящему слою приложен заданный потенциал, который близок к низкому напряжению.

В частности, изобретение относится также к другим следующим аспектам:

один из вариантов осуществления включает трансформатор высокого напряжения с изоляцией на высокое напряжение между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения для разделения потенциалов, которая имеет жесткую слоистую структуру, включающую или состоящую из электропроводящего слоя, к которому приложен заданный потенциал, который равен или, по меньшей мере, близок к высокому напряжению, за которым следует внутренняя изоляция, за которой следует полупроводящий слой и другой электропроводящий слой, к которому приложен заданный потенциал, который равен или по меньшей мере близок к низкому напряжению.

Электропроводящий слой и/или другой электропроводящий слой может соединяться электропроводящим соединением с обмоткой высокого напряжения или обмоткой низкого напряжения. Электропроводящий слой и/или другой электропроводящий слой может быть электрически изолирован от обмотки высокого напряжения или соответственно от обмотки низкого напряжения. Внутренняя изоляция может с двух сторон иметь полупроводящий слой. В другом варианте осуществления электропроводящий слой и/или другой электропроводящий слой имеет изоляцию от обмотки высокого напряжения или от обмотки низкого напряжения.

В одном из вариантов осуществления слоистая структура представляет собой каркас обмотки для размещения обмотки высокого напряжения.

Другой вариант осуществления изобретения включает в себя трансформатор высокого напряжения с изоляцией на высокое напряжение между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения для разделения потенциалов, которая имеет жесткую слоистую структуру, содержащую или состоящую из первого электропроводящего слоя, к которому приложен заданный потенциал, который равен или по меньшей мере близок к высокому напряжению, за которым следует первая внутренняя изоляция, за которой следует первый полупроводящий слой и второй электропроводящий слой, к которому приложен второй заданный потенциал, за которым следует вторая внутренняя изоляция, за которой следует второй полупроводящий слой и третий электропроводящий слой, к которому приложен третий заданный потенциал, за которым следует третья внутренняя изоляция, за которой следует третий полупроводящий слой и четвертый полупроводящий слой, к которому приложен четвертый заданный потенциал, который равен или, по меньшей мере, близок к низкому напряжению. При этом к второму электропроводящему слою может быть приложена половина полной разности потенциалов между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения.

Каркас катушки или каркас обмотки для размещения обмотки высокого напряжения в одном из вариантов может поворачиваться вокруг сердечника трансформатора, так что электропроводящий материал, а также изоляционный материал может наматываться на катушку. При этом каркас катушки имеет внешний привод.

Питание электропроводящих слоев в другом варианте осуществляется от внешнего источника напряжения, так что возможно ограничение тока. Но оно не является обязательно необходимым.

Каркас катушки или каркас обмотки для размещения обмотки высокого напряжения может быть изготовлен заранее и состоять из нескольких частей или изготавливаться в виде одной части непосредственно вокруг кольцевого сердечника.

Компактная изоляция может быть также выполнена в виде цилиндра, расположенного между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения, причем воздушный промежуток может иметь форму воздушного зазора между обмоткой высокого напряжения, а также обмоткой низкого напряжения.

Боковые фланцы каркаса катушки могут в одном из вариантов осуществления иметь наружную поверхность с фрикционным или соответственно с геометрическим замыканием.

Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью представленных чертежей, на которых схематично изображены варианты осуществления изобретения.

На чертежах показано:

фиг. 1 - схематичное изображение одного из вариантов осуществления трансформатора с компоновкой изоляции в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения,

фиг. 2 - схематичное изображение одного из вариантов осуществления трансформатора с компоновкой изоляции в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения,

фиг. 3 - схематичное изображение в поперечном сечении примерного процесса наматывания обмотки высокого напряжения согласно одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретением трансформатора на каркас обмотки в форме кольцевого сердечника.

На фиг. 1 показано схематичное изображение одного из вариантов осуществления трансформатора с компоновкой изоляции в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Трансформатор для наглядности изображен только в общих чертах. Между обмоткой 4 высокого напряжения и обмоткой 8 низкого напряжения расположена компоновка изоляции. Она может в соответствии с принципами изобретения быть выполнена различным образом, причем один из вариантов показан на фиг. 1. В частности, предлагаемая изобретением слоистая структура, являющаяся, например, жесткой, не ограничена описанной ниже последовательностью слоев, а может быть изменена, а также модульным способом расширена в зависимости от случая применения. В приведенных на чертежах примерах осуществления речь идет соответственно о трансформаторе высокого напряжения, для которого преимущества изобретения раскрываются особенно полно. Однако изобретение и его преимущества в принципе могут быть реализованы в большом количестве типов трансформаторов, в частности, также в области средних или низких напряжений.

На фиг. 1 показан трансформатор 10 с компоновкой изоляции между обмоткой 4 высокого напряжения и обмоткой 8 низкого напряжения для разделения потенциалов между высоким и низким напряжением. Компоновка изоляции имеет слоистую структуру, которая включает внутреннюю изоляцию 2 трансформатора. Кроме того, между обмоткой 4 высокого напряжения и первым электропроводящим слоем 1 расположен изоляционный слой 3. При этом к первому электропроводящему слою 1 приложен заданный потенциал A, который равен потенциалу обмотки 4 высокого напряжения или близок к нему. Таким образом, существенной разности потенциалов между электропроводящим слоем 1 и обмоткой 4 высокого напряжения нет. Внутренняя изоляция 2 является собственно изоляционным слоем для разделения потенциалов и включает в себя или состоит, например, из силикона или другого непроводящего материала. За внутренней изоляцией 2 следует полупроводящий слой 6, например, включающий в себя или состоящий из углеродистого материала. Тем самым предотвращается частичная разрядка на наружной поверхности внутренней изоляции 2 наружу. Другой электропроводящий слой 5 соединен с потенциалом B, который равен потенциалу обмотки 8 низкого напряжения или, будучи разделенным с ней изоляционным слоем 7, близок к нему. Далее следует изоляционный слой 7, а затем обмотка 8 низкого напряжения. Слои 3, 1, 2, 6, 5 и 7 соединены между собой и образуют единое целое.

Слоистая структура, показанная на фиг. 1, может также варьироваться в том отношении, что полупроводящий слой 6 может быть расположен на другой стороне внутренней изоляции 2, то есть на стороне высокого напряжения внутренней изоляции 2, или с двух сторон на противоположных сторонах внутренней изоляции 2 может быть предусмотрен полупроводящий слой. Также в определенных случаях применения возможно отсутствие или наличие только одной пары слоев 3, 1 или 5, 7, или питание только одного из электропроводящих слоев 1, 5 от внешнего источника напряжения.

На фиг. 2 показано схематичное изображение другого варианта осуществления трансформатора с компоновкой изоляции в соответствии с расширенным вариантом осуществления изобретения. В частности, на фиг. 2 показана конструкция трансформатора 20 с двумя внутренними изоляциями 2a и 2b между обмоткой 4 высокого напряжения и обмоткой 8 низкого напряжения и внешним источником SP напряжения. Трансформатор 20 включает в себя первый электропроводящий слой 1, к которому приложен первый заданный потенциал A, расположенный между обмоткой 4 высокого напряжения и первой внутренней изоляцией 2a, второй электропроводящий слой 5, к которому приложен второй заданный потенциал B и который расположен между первой внутренней изоляцией 2a и второй внутренней изоляцией 2b, а также третий электропроводящий слой 1, к которому приложен третий заданный потенциал C и который расположен между обмоткой 8 низкого напряжения и второй внутренней изоляцией 2b. С первой внутренней изоляцией 2a граничит первый полупроводящий слой 6а, со второй внутренней изоляцией 2b - второй полупроводящий слой 6b.

Многослойная структура имеет преимущество при высоких напряжениях, потому что напряжение, например 60 кВ, внутри компоновки изоляции делится пополам. От внешнего источника SP напряжения, например, к первому электропроводящему слою 5 прикладывается потенциал A, равный 60 кВ, ко второму электропроводящему слою 5 - потенциал B, равный 30 кВ, и к третьему электропроводящему слою 11 - потенциал C, равный 0,4 кВ. Полупроводящие слои 6a и 6b служат для заданного снижения потенциала. Изоляционный слой 7 служит для разделения с обмоткой 8 низкого напряжения, а изоляционный слой 3 - для разделения с обмоткой 4 высокого напряжения трансформатора 20.

Слоистая структура, показанная на фиг. 2, может также варьироваться в том отношении, что полупроводящие слои 6a, 6b могут быть расположены соответственно на другой стороне внутренней изоляции 2a или 2b, то есть на стороне высокого напряжения внутренней изоляции 2a или 2b, или с двух сторон на противоположных сторонах внутренней изоляции 2a, 2b может быть предусмотрен полупроводящий слой. Также в определенных случаях применения возможно отсутствие или наличие только одной пары слоев 3, 1 или 11, 7, или питание только одного выбранного из электропроводящих слоев 1, 5, 11 от внешнего источника напряжения. В определенных случаях можно также отказаться от электропроводящего слоя 5.

Компоновка, показанная на фиг. 2, может быть также расширена модульным способом путем добавления других последовательных слоев. Это поясняется ниже на фиг. 2 без подробного изображения на чертеже. Например, за третьим электропроводящим слоем 11 следует третья внутренняя изоляция и четвертый электропроводящий слой, к которому приложен четвертый заданный потенциал, который равен или, по меньшей мере, близок к низкому напряжению. В этом случае потенциал C соответствует надлежащему промежуточному потенциалу между высоким и низким напряжением, например, примерно одной трети полной разности потенциалов (в приведенном выше примере, например, 20 кВ), в то время как потенциал B тогда, например, составляет примерно две трети полной разности потенциалов между высоким и низким напряжением (в приведенном выше примере, например, 40 кВ). Описанные выше в отношении фиг. 1 и 2 вариации могут быть также применены и в этом варианте осуществления.

На фиг. 3 показано схематичное изображение в поперечном сечении примерного процесса наматывания обмотки высокого напряжения одном из вариантов осуществления предлагаемого согласно изобретению трансформатора на каркас обмотки в форме кольцевого сердечника 24. В частности, на фиг. 3 показана компоновка, при которой наматывание обмотки на два каркаса 21 обмоток с соответствующими предлагаемыми согласно изобретению слоистым структурами происходит одновременно. Каркасы 21 обмотки высокого напряжения могут поворачиваться вокруг сердечника 24 трансформатора и приводятся в движение в направлении, показанном стрелкой, наматывая материал обмотки из электропроводящего материала (здесь плоская алюминиевая полоса) 22 и изоляционного материала 23 на каркасы 21 обмоток. Несколько сегментов высокого напряжения соединяются последовательно и образуют обмотку высокого напряжения кольцевого сердечника трансформатора.

Предлагаемая согласно изобретению слоистая структура изоляции, представляющая собой каркас 21 обмотки (так называемый каркас катушки) для размещения обмотки 4 высокого напряжения, может быть изготовлена заранее и состоять из нескольких частей, или изготавливаться в виде одной части непосредственно вокруг кольцевого сердечника.

Слоистая структура может быть также выполнена в виде цилиндра, расположенного между обмоткой 4 высокого напряжения и обмоткой 8 низкого напряжения, причем должен быть по меньшей мере один воздушный зазор (не изображен) для охлаждения между обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения. Такой воздушный зазор может располагаться, в принципе, между двумя любыми слоями слоистой структуры, однако в общем случае относительно близко к обмотке высокого напряжения и/или обмотке низкого напряжения.

Каркас 21 обмотки может иметь боковые фланцы (не изображены), имеющие наружную поверхность с фрикционным или соответственно с геометрическим замыканием. Это положительно сказывается на процессе наматывания.