ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВВОД Российский патент 2018 года по МПК H01B17/28 

Изобретение относится к высоковольтному вводу с изоляционным корпусом, расположенным концентрично вокруг цилиндрической намоточной опоры из электропроводящего материала, проводящими управляющими прослойками для емкостного управления высоковольтным вводом, которые отделены друг от друга изоляционными слоями и расположены концентрично намоточной опоре, и соединительным устройством для создания электрического соединения между первой, ближайшей к намоточной опоре управляющей прослойкой и намоточной опорой.

Высоковольтные вводы этого типа известны из уровня техники. Их задачей, в общем, является изолировать находящуюся под высоковольтным потенциалом линию высокого напряжения с токоведущим токопроводом от находящейся по существу под потенциалом земли стенки, через которую должна проводиться линия высокого напряжения.

Токопроводы или намоточные опоры известных высоковольтных вводов, как правило, не являются идеально цилиндрически симметричными и имеют обусловленные изготовлением нерегулярности на их поверхности. По этим причинам распределение поля в окрестности токопровода/намоточной опоры является неоднородным, что может привести к снижению электрической прочности высоковольтного ввода.

Отсюда с электротехнической точки зрения возникает необходимость электрически соединять намоточную опору с первой управляющей прослойкой посредством соединительного устройства. Это также упоминается как контактирование (замыкание контакта).

В известных из уровня техники высоковольтных вводах соединительное устройство выполняется посредством гибкой металлической ленты. Металлическая лента скреплена на одном из своих концов с намоточной опорой, а на другом конце - с первой управляющей прослойкой. Кроме того, металлическая лента плотно окружена изолирующей средой изоляционного корпуса. В результате различного теплового расширения изолирующей среды или изоляционного корпуса и сердечника намотки или других компонентов высоковольтного ввода или также из-за их относительного перемещения, например, за счет механического силового воздействия, металлическая лента нагружается силами растяжения или сжатия. Нагрузочная способность замыкания контакта по отношению к такому силовому воздействию в известных высоковольтных вводах определяется пластичностью металлической полосы. Это означает, что относительные перемещения могут быть скомпенсированы только до определенного предела текучести применяемого металла. Перерастяжение металлической полосы в конечном счете приводит к ее разрыву и, следовательно, к прерыванию замыкания контакта. Из-за этого весь высоковольтный ввод оказывается поврежденным и при определенных обстоятельствах больше не может использоваться.

Задачей настоящего изобретения является преодоление вышеуказанного недостатка и обеспечение высоковольтного ввода, в котором замыкание контакта обладает повышенной надежностью по отношению к относительным перемещениям между изоляционным корпусом и намоточной опорой.

Эта задача в соответствии с изобретением решается высоковольтным вводом вышеописанного типа тем, что соединительное устройство между намоточной опорой и первой управляющей прослойкой включает в себя скользящий контакт.

Скользящий контакт повышает надежность замыкания контакта, потому что тем самым гибкость соединительного устройства не ограничена максимальной растяжимостью материала соединительного устройства.

Предпочтительно электрический скользящий контакт содержит первый контактный элемент, который электрически соединен с первой управляющей прослойкой, и второй контактный элемент, который электрически соединен с намоточной опорой. Например, первый контактный элемент может быть жестко соединен с изоляционным корпусом, так что он не претерпевает никакого относительного перемещения по отношению к изоляционному корпусу. Второй контактный элемент может быть расположен на намоточной опоре в осевом направлении на высоте первого контактного элемента и противоположно к нему. При этом первый контактный элемент контактирует с вторым контактным элементом. Соответственно, второй контактный элемент размещен таким образом, что он при относительном перемещении намоточной опоры по отношению к изоляционному корпусу перемещается с намоточной опорой. Таким образом, достигается то, что при относительном перемещении намоточной опоры и изоляционного корпуса электрический контакт между первым и вторым контактным элементом поддерживается при помощи скользящего контакта. Для этого первый и второй контактный элемент соответствующим образом выполнены из проводящего материала.

В соответствии с одной формой выполнения изобретения первый контактный элемент представляет собой металлическое кольцо, которое размещено в окружном направлении между намоточной опорой и изоляционным корпусом. Внутренняя, обращенная к намоточной опоре поверхность металлического кольца предпочтительно образует контактную поверхность скользящего контакта. Металлическое кольцо соответствующим образом посредством металлической ленты соединено с первой управляющей прослойкой. Металлическая лента может, например, при изготовлении высоковольтного ввода вводиться в заготовку намотки, которая затем пропитывается затвердевающей изолирующей средой, чтобы таким способом создать изоляционный корпус. Таким образом, металлическая лента закреплена в изоляционном корпусе, так что гарантируется электрическое соединение между первой управляющей прослойкой и металлическим кольцом. Во время относительного перемещения изоляционного корпуса и намоточной опоры металлическая лента остается фиксированной в изоляционном корпусе. По существу, на металлическую ленту не действуют растягивающие усилия.

В качестве материала металлического кольца предпочтительной является латунь из-за ее электрических и механических свойств.

Предпочтительно первый контактный элемент с помощью стопорного кольца закреплен на изоляционном корпусе. Стопорное кольцо позволяет улучшить фиксацию первого контактного элемента на изоляционном корпусе. Стопорное кольцо должно быть соответствующим образом согласовано по его связывающим свойствам с материалами первого контактного элемента и изоляционного корпуса.

Предпочтительно стопорное кольцо содержит смолу. Это приводит, в частности, к улучшенному связыванию стопорного кольца с изолирующей средой изоляционного корпуса, если они также содержат смолу. Стопорное кольцо может включать в себя, например, смесь смолы и бумаги.

В соответствии с другой формой выполнения изобретения второй контактный элемент является контактной пружиной, которая расположена в окружном пазу намоточной опоры. Расположение контактной пружины в окружном пазу гарантирует, что контактная пружина расположена по существу инвариантно к перемещению относительно намоточной опоры. Контактная пружина соответствующим образом выполнена так, что она создает силовое воздействие в направлении первого контактного элемента. Это имеет преимущество особенно стабильного электрического соединения между первым и вторым контактным элементом.

Предпочтительно контактная пружина выполнена в виде винтовой пружины. Диаметр витков винтовой пружины имеет такие размеры, что витки расположенной в пазу винтовой пружины прижимаются к первому контактному элементу. Это может, например, достигаться тем, что диаметр витков несколько больше, чем глубина паза.

В соответствии с одной формой выполнения изобретения намоточная опора выполнена как токопровод. Это упрощает изготовление высоковольтного ввода. Однако также возможно, что токопровод направляется в виде отдельной части через внутреннюю полость цилиндрической намоточной опоры, причем токопровод в этом случае проводящим образом соединен с намоточной опорой для замыкания контакта, причем проводящее соединение расположено в осевом направлении только в одном месте, чтобы не создавать параллельный путь тока через намоточную опору. Промежуточное пространство между токопроводом и намоточной опорой может быть заполнено, например, изоляционным материалом. Предпочтительно изоляционный корпус пропитан смолой. Изолирующие слои изоляционного корпуса могут, например, содержать бумагу, такую как гофрированная бумага или нетканый материал, причем изолирующие слои в процессе изготовления высоковольтного ввода наматываются с проводящими управляющими прослойками на намоточную опору. Изоляционный корпус с намотанными изолирующими и управляющими прослойками затем пропитываются смолой или смесью смол, так что после отверждения массы смолы образуется компактный блок, который не содержит никаких закрытых полостей во внутренней части изоляционного корпуса.

Предпочтительно высоковольтный ввод имеет крепежный фланец для монтажа высоковольтного ввода, который закреплен снаружи на изоляционном корпусе. С помощью крепежного фланца весь высоковольтный ввод может монтироваться на ограничивающей стенке сквозного отверстия, через которое должен проводиться высоковольтный ввод.

Изобретение проиллюстрировано ниже со ссылкой на пример выполнения, представленный на чертеже.

На чертеже показан фрагмент формы выполнения соответствующего изобретению высоковольтного ввода в схематичном представлении.

На чертеже фрагмент высоковольтного ввода 1 показан в поперечном сечении. Показанный на чертеже высоковольтный ввод 1 имеет намоточную опору 2, которая имеет цилиндрическую форму. Ось симметрии цилиндрической намоточной опоры 2 обозначена пунктирной линией 3. В показанном примере выполнения высоковольтного ввода 1 намоточная опора 2 в то же время является токопроводом. Соосно вокруг намоточной опоры 2 расположен изоляционный корпус 4.

Изоляционный корпус 4 содержит управляющие прослойки 5, 51 для емкостного управления высоковольтным вводом, причем управляющие прослойки 5, 51 расположены коаксиально по отношению к намоточной опоре 2. Между отдельными управляющими прослойками 5, 51 находятся изолирующие слои 6. Изолирующие слои 6 включают изолирующую среду. В представленном примере выполнения изолирующая среда содержит пропитанную смолой креповую (гофрированную) бумагу.

Следует отметить, что на чертеже графически представлены не все изолирующие слои и не все управляющие прослойки. Размеры высоковольтного ввода 1 и число, а также расстояние между управляющими прослойками относительно друг друга зависят от требований к изолирующей способности высоковольтного ввода.

Для замыкания контакта намоточной опоры 2 с первой управляющей прослойкой 51 высоковольтный ввод 1 имеет соединительное устройство 7. Соединительное устройство 7 содержит первый контактный элемент 71, который выполнен в виде латунного кольца. Латунное кольцо 71 электрически соединено посредством металлической ленты 72 с первой управляющей прослойкой 51. Латунное кольцо 71 расположено коаксиально вокруг намоточной опоры. 2 Латунное кольцо 71 имеет осевую длину, которая обеспечивает надежное замыкание контакта при температурно обусловленных удлинениях или механически обусловленных относительных перемещениях изоляционного корпуса 4 и намоточной опоры 2 и электрическое соединение между намоточной опорой 2 и изоляционным корпусом 4. Соединительное устройство 7 дополнительно содержит второй контактный элемент 73, который выполнен в форме винтовой пружины. Винтовая пружина расположена в окружном пазу 8 в намоточной опоре. 2 Диаметры витков винтовой пружины 73 имеют такие размеры, что винтовая пружина прижимается к первому контактному элементу 71. То есть диаметры витков винтовой пружины 73 имеют размеры немного больше, чем глубина паза 8.

Латунное кольцо 71 закреплено посредством стопорного кольца 9 на изоляционном корпусе. Стопорное кольцо 9 выполнено из смеси смолы и бумаги, которая хорошо соединяется с изолирующей средой изолирующих слоев 6 и материалом первого контактного элемента 71.

Латунное кольцо 71 имеет ступеньку 74, взаимодействующую для улучшенного удержания латунного кольца 71 на изоляционном корпусе 4 с соответствующей ей ступенькой 91 стопорного кольца 9.

Намоточная опора 2 также содержит два дополнительных паза 10, которые расположены в окружном направлении. При этом один из пазов 10 расположен в осевом направлении перед, а другой из пазов 10 расположен в осевом направлении за пазом 8. В пазах 10 расположены, соответственно, уплотнительные кольца 11. Уплотнительные кольца 11 обеспечивают то, что в процессе изготовления высоковольтного ввода 1 паз 8 остается свободным от изолирующей среды, например жидкой, отверждаемой смолы. Таким образом, может достигаться то, что винтовая пружина 73 является деформируемой внутри паза 8 таким образом, что она может создавать усилие в направлении латунного кольца.

Латунное кольцо 71 и металлическая лента 72 закреплены соответственно на или в изоляционном корпусе 4 таким образом, что относительное перемещение между латунным кольцом 71 и изоляционным корпусом 4 невозможно. Если теперь, ввиду относительного перемещения между намоточной опорой 2 и изоляционным корпусом 4, латунное кольцо смещается по отношению к винтовой пружине 73, то витки винтовой пружины 73 скользят по внутренней контактной поверхности латунного кольца 71. Таким образом, постоянно поддерживается скользящий контакт между латунным кольцом 71 и спиральной пружиной 73. Таким образом, постоянно обеспечивается электрическое соединение между намоточной опорой 2 и первой управляющей прослойкой 51. Так как металлическая лента 72 плотно окружена изоляционной средой 72 изоляционного слоя 7, относительное перемещение намоточной опоры 2 по отношению к изоляционному корпусу 4 не вызывает разрыва металлической полосы 72.

Список ссылочных позиций

1 высоковольтный ввод

2 намоточная опора

3 линия

4 изоляционный корпус

5, 51 управляющая прослойка

6 изолирующий слой

7 соединительное устройство

71 первый контактный элемент

72 металлическая лента

73 второй контактный элемент

74 ступенька

8 паз

9 стопорное кольцо

91 ступенька

10 паз

11 уплотнение

Изобретение относится к высоковольтному вводу 1, содержащему изоляционный корпус 4, расположенный концентрично вокруг цилиндрической намоточной опоры 2 из электропроводящего материала, проводящие управляющие прослойки 5, 51 для емкостного управления высоковольтным вводом 1, которые отделены друг от друга изолирующими слоями 6 и расположены концентрично намоточной опоре 2, и соединительное устройство 7 для создания электрического соединения между первой, ближайшей к намоточной опоре управляющей прослойкой 51 и намоточной опорой 2. Соединительное устройство содержит электрический скользящий контакт. Изобретение обеспечивает замыкание контакта с повышенной надежностью по отношению к относительным перемещениям между изоляционным корпусом и намоточной опорой. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Высоковольтный ввод (1), содержащий

- изоляционный корпус (4), расположенный концентрично вокруг цилиндрической намоточной опоры (2) из электропроводящего материала,

- проводящие управляющие прослойки (5, 51) для емкостного управления высоковольтным вводом (1), которые отделены друг от друга изолирующими слоями (6) и расположены концентрично намоточной опоре (2), и

- соединительное средство (7) для создания электрического соединения между первой, ближайшей к намоточной опоре управляющей прослойкой (51) и намоточной опорой (2),

отличающийся тем, что

соединительное устройство (7) содержит электрический скользящий контакт.

2. Высоковольтный ввод (1) по п. 1, отличающийся тем, что

электрический скользящий контакт содержит первый контактный элемент (71), который электрически соединен с первой управляющей прослойкой (51), и второй контактный элемент (73), который электрически соединен с намоточной опорой (2).

3. Высоковольтный ввод (1) по п. 2, причем первый контактный элемент (71) представляет собой металлическое кольцо, которое размещено в окружном направлении между намоточной опорой (2) и изоляционным корпусом (4).

4. Высоковольтный ввод (1) по п. 3, причем металлическое кольцо представляет собой латунное кольцо.

5. Высоковольтный ввод (1) по пп. 2-4, причем первый контактный элемент (71) фиксирован с помощью стопорного кольца (9) на изоляционном корпусе (4).

6. Высоковольтный ввод (1) по п. 5, причем стопорное кольцо содержит смолу.

7. Высоковольтный ввод (1) по любому из пп. 2-6, причем второй контактный элемент (73) является контактной пружиной, которая расположена в окружном пазу (8) в намоточной опоре (2).

8. Высоковольтный ввод (1) по п. 7, причем контактная пружина выполнена в виде винтовой пружины.

9. Высоковольтный ввод (1) по любому из пп. 1-8, причем намоточная опора (2) выполнена как токопровод.

10. Высоковольтный ввод (1) по любому из предыдущих пунктов, причем изоляционный корпус (4) пропитан смолой.

11. Высоковольтный ввод (1) по любому из предыдущих пунктов, причем высоковольтный ввод (1) имеет крепежный фланец для монтажа высоковольтного ввода (1), который закреплен снаружи на изоляционном корпусе (4).