Высоковольтный кабель с вакуумной изоляцией Советский патент 1984 года по МПК H01B9/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи высоких напряжений на космических объектах, а также в различных электрофизических установках: линейных ускорителях, электростатических сепараторах, электронных микроскопах и т.д.

Известны кабели высокого напряжения с вакуумной изоляцией, содержащие токоведущую жилу, поддерживаемую опорными элементами относительно коаксиально расположенной металлической оболочки с изоляционным покрытием на внутренней поверхности, выполненным из полупроводящего ситалла. Остаточным газом в вакуумном объеме кабеля является гелий под давлением 3-10 -2-10 мм. рт. ст. 1J.

Данное техническое решение позволяет повысить эксплуатационную надежность высоковольтного вакуумного кабеля при его длине, не превышающей некоторого максимально допустимого значения, за счет покрытия одного из электродов полупроводящим ситаллом, который слабо подвержен разрушению при высоковольтных разрядах, и за счет заполнения объема кабеля гелием при заданном давлении. Однако с ростом длины кабеля растет и его собственная емкость, а также запасенная в ней энергия электрического поля, которая в случае пробоя мгновенно выделяется в ситалловом покрытии и может вызвать его разрушение, Этот недостаток является принципиальным препятствием на пути создания высоковольтных кабелей с вакуумной изоляцией.

Другим недостатком кабеля является наличие высоковольтной тренировки, сопровождающейся рентгеновским излучением с большим уровнем электромагнитных помех, что выдвигает проблему электромагнитной совместимости высоковольтного тракта с радиоэлектронной аппаратурой. Кроме того, для такого кабеля необходимо сложное и дорогостоящее оборудование, обеспечивающее поддержание остаточного давления гелия внутри кабеля в заданных пределах. Кроме перечисленных недостатков, известные вакуумные кабели характеризуются непропорционально большим ростом диаметра при увеличении рабочего напряжения.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому кабелю является опора для проводников высокого напряжения в вакууме, содержащая одну или более оболочек из проводящего материала, окружающих внутренний высоковольтный проводник, оболочки отделены от внутреннего проводника внешней конструкции, а также одна от другой диэлектрическими прокладками, которые имеют меньшую длину, чем оболочки, к которым они прилегают. Прокладки представляют собой цилиндры из керамического материала с закругленными концами. Для установки прокладок в каждой оболочке имеется соответствующее число выемок. Данное техническое решение позволяет увеличить электрическую прочность опорного изолятора и сократить время его высоковольтной тренировки за счет ослабления явления ионного умножения зарядов на поверхности изолятора путем его секционирования проводящими экранами. Как следствие этого - значительное уменьшение генерации рентгеновского излучения, а также снижение уровня электромагнитных помех 2.

Распространение данного принципа на построение высоковольтных вакуумных кабелей большой длины позволяет сократить его габариты, однако здесь не решена проблема защиты кабеля от повреждений при случайных- пробоях, которые могут иметь место при перегреве или нарушении в нем заданных вакуумных условий. Повреждения могут быть тем значительнее, чем больше длина кабеля или эквивалентная емкость его нагрузки. Кроме того, при большой длине кабеля и, следовательно, большой эквивалентной емкости случайные пробои вызывают больщой уровень электромагнитных помех и повышенный уровень рентгеновского излучения.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности кабеля и снижение уровня электромагнитных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном кабеле с вакуумной изоляцией, содержащем внутренний проводник, коаксиально расположенные относительно него электропроводящие -оболочки и опорные изоляторы, внутренний проводник и коаксиально расположенные электропроводящие оболочки выполнены в виде цилиндрических спиралей из электропроводящего материала, причем длина спиралей, их диаметр и число витков выбраны из соотношения

где2-длина кабеля; D -диаметр спирали; -число витков.

Указанное соотнощение получено путем расчетов, выполненных на основании известных теоретических предпосылок.

На фиг. 1 и 2 схематично изображены варианты конструктивного исполнения высоковольтного кабеля с вакуумной изоляцией.

Кабель содержит внутренний проводник 1, выполненный в виде цилиндрической спирали, изоляторы 2, удерживающие коаксиальные оболочки 3, также имеющие структуру цилиндрической спирали. Опорные изоляторы 2 снабжены отверстиями 4. Число внутренних оболочек выбирается таким образом, чтобы напряжение на каждом ва

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КАБЕЛЬ С ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ, содержащий внутренний проводник, коаксиально расположенные относительно него электропроводящие оболочки и опорные изоляторы, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и снижения уровня электромагнитных помех, внутренний проводник и коаксиально расположенные электропроводящие оболочки выполнены в виде цилиндрических спиралей, причем длина спиралей, их диаметр и число витков выбраны из соотношения - 10-. где -длиНа спирали; D -диаметр спирали; ЬУ- число витков. S СП СО