Проходной секционированный изолятор Советский патент 1992 года по МПК H01B17/26 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтной импульсной технике, и может быть использовано при разработке и изготовлении изоляторов для импульсных напряжений.

Известен проходной секционированный изолятор 1, содержащий экран, защищающий и выравнивающий поле около поверхности изоляционного кольца.

Известен также выбранный за прототип проходной секционированный изолятор 2. состоящий из чередующихся колец из изоляционного материала и прокладок из проводящего материала. Прокладки выполнены из двух плоских шайб, объединенных усеченным конусом. Образующая внутренней поверхности изоляционного кольца расположена между точкой сопряжения большего основания с шайбой одной прокладки и точкой сопряжения меньшего основания конуса с шайбой другой прокладки. При этом точки сопряжения конической поверхности с шайбами соседних прокладок расположены на нормали к поверхности конуса.

Недостатком данного изолятора является относительно низкая электрическая

прочность, обусловленная тем, что средняя напряженность электрического поля между меньшими шайбами соседних прокладок превосходит среднюю напряженность поля между усеченными конусами С другой стороны, известно, что пробивное напряжение нелинейно возрастает с увеличением габаритов, а также зависит от напряженности на аноде и катоде. В вакуумном зазоре расстояние между высоковольтным электродом и меньшими шайбами прокладок практически одинаково по всей высоте изолятора, так как диаметры внутренних шайб равны между собой. Поэтому наиболее высокая напряженность электрического поля будет между высоковольтным электродом и заземленной прокладкой. Этот зазор будет иметь минимальную электрическую прочность Указанные недостатки снижают электрическую прочность изолятора в целом

Целью настоящего изобретения является повышение электрической прочности изолятора.

Указанная цель достигается тем, что в проходном секционированного изоляторе, содержащем металлический фл анец, соеди(Л

ел

ценные с ним высоковольтный электрод и изоляционный корпус, выполненный из чередующихся изоляционных колец и электропроводящих прокладок между ними в виде двух шайб разного диаметра, соединенных усеченным конусом. Внутренний диаметрО| шайб со стороны меньшего диаметра усеченного конуса выбран из условия:

Р

.sЈ- , По

где I - расстояние от фланца изолятора до точки на электроде;

h0 - высота изолятора;

/3 - коэффициент, выбранный из условия: 1,6 2;

причем угол между внутренней поверхностью указанной шайбы и осью изолятора р выбран из соотношения;

ctg р 0,9/ --j-- ,

а угол между внутренней поверхностью указанной шайбы и образующей усеченного конуса «составляет:

152° « 168°.

Целесообразно диаметр высоковольтного электрода di при его положительной полярности выбирать из условия:

, §

При отрицательной полярности высоковольтного электрода его диаметр di целесообразно выбирать из условия:

I/5 d 0,44 - ,

По

На фиг, 1 показан общий вид заявляемого устройства; на фиг.2 - одиночная секция

Изолятор состоит из пакета чередующихся проводящих прокладок 1 и изоляционных колец 2. Высоковольтный электрод 3 укреплен на высоковольтном фланце 4. Проводящая прокладка состоит из меньшей шайбы 5, усеченного конуса 6, большей шайбы 7 и изоляционного кольца 8.

При подаче высокого напряжения оно распределяется вдоль тела изолятора с помощью делителя напряжения (емкостного, активного и др.). В это время начнется эмиссия электронов в зазорах между меньшими шайбами прокладок, а также между меньшими шайбами и высоковольтным электродом, Оптимальные напряженности электрического поля, позволяющие достичь высоких пробивных напряжений, зависят от внутреннего диаметра меньших шайб прокладок и диаметра высоковольтного электрода, расстояние между меньшими -шайбами, которое определяется углами а и

f. Это иллюстрируется результатами измерений пробивных напряжений, приведенных в таблицах. Испытывались изоляторы, состоящие из пяти полиэтиленовых колец

высотой 12 мм каждое, шести стальных прокладок толщиной 3 мм, высоковольтного стального электрода, установленного на фланце толщиной 18 мм. Изоляторы стягивались капроновыми шпильками. Изолято0 ры отличались формой и размерами высоковольтного электрода, прокладок. Что отражено в данных, приведенных в табл.1- 5.

В табл.1 приведена зависимость про5 бивных напряжений изолятора от характера изменения внутреннего диаметра меньших шайб прокладок.

Из табл.1 видно, что максимальное пробивное напряжение достигается при Di 1,8

0 fi

-г- ,, коэффициент в выбирается из усло-

вия:

1,6 ;

В табл.2 приведена зависимость пробивного напряжения от угла между внутренней поверхностью меньшей шайбы и осью вращения изолятора.

Как следует из таблицы 2 максимальное пробизное напряжение достигается, если значение угла между внутренней поверхностью меньшей шайбы и осью вращения изолятора подчиняется зависимости:

5

0

35ctg p 0,9/

t

h0

В табл.3 приведена зависимость пробивного напряжения от угла между внутрен- ними поверхностями меньшей шайбы и усеченного кон-уса.

Из табл.3 видно, что максимальное пробивное напряжение достигается при углах. удовлетворяющих условию: 152° « 168°.

Влияние формы высоковольтного электрода, задаваемой диаметром di, на пробивное напряжение положительной и отрицательной полярности представлено в табп.4 и 5.

Из табл.4 следует, что максимальное пробивное напряжение изолятора 360 кВ при положительной полярности достигает Di ся, если di -5- , т.е соответствует усло°

вию по п.2.

Максимальное напряжение пробоя на отрицательной полярности, как следует из данных таблицы 5, достигается, если диаметр высоковольтного электрода выбран из

f условия: ,44 т- где 1, 2 ,и составПо

ляет260 кВ.

Максимальное пробивное напряжение изолятора, имевшего конструкцию в соответствии с условиями 2, на положительной и отрицательной полярности составило соответственно ипр+ 360 кВ; Unp- 220 кВ, что на 18% меньше чем у заявляемого изолятора.

Формула изобретения 1. Проходной секционированный изолятор, содержащий металлический фланец, соединенные с ним высоковольтный электрод и изоляционный корпус, выполненный из чередующихся изоляционных колец и электропроводящих прокладок между ними в виде двух шайб разного диаметра, соединенных усеченным конусом, отличающийся тем, что. с целью повышения электрической прочности, внутренний диаметр DI шайб со стороны меньшего диаметра усеченного конуса выбран из условия

$ ,8Ј- ,

По

0

5

0

5

где I - расстояние от фланца изолятора до точки на электроде:

h0 - высота изолятора;

/ - коэффициент, выбранный из условия 1,6 ;

причем угол между внутренней поверхностью указанной шайбы и осью изолятора ф выбран из соотношения

, 0.,

а угол между внутренней поверхностью указанной шайбы и образующей усеченного конуса а составляет 152° « 168°.

2.Изолятор по п. 1.отличающийся тем, что диаметр высоковольтного электрода di при его положительной полярности выбран из условия

,§ .

3.Изолятор по п. 1,отличающийся тем. что диаметр высоковольтного электрода при его отрицательной полярности выбран из условия

Р di 0,44 A ,

По

Использование: разработка и изготовление вакуумных изоляторов для импульсных напряжений Сущность: в проходном секционированном изоляторе, включающем проводящие прокладки 1, изоляционные кольца 2 и высоковольтный электрод 3. внутренний диаметр и профиль каждой проводящей прокладки зависит от наложения прокладки по высоте изолятора 2 з п ф-лы, 2 ил.

Т а б л и ц а 1

Таблицэ2

ТаблицаЗ

Таблица4

Таблицаб

Фиг.1

9utl