Высоковольтный изолятор Советский патент 1992 года по МПК H01B17/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным проходным и опорным изоляторам, и может быть использовано в высоковольтных аппаратах, мощных цепях электропитания.

Известен высоковольтный изолятор 1, содержащий корпус из двух изогнутых по дуге стержневых изолирующих элементов (ветвей), расположенных во взаимно пересекающихся плоскостях, и арматуру, расположенную в местах их пересечения.

Однако известная конструкция изолятора имеет ряд недостатков. Конструкция изолирующих ветвей, выполненных по дуге, не имеет четкой математической зависимости, что приводит к отсутствию повторяемости формы ветвей. Это при воспроизводстве вызывает дополнительные трудности, например, при приеме изделия ОТК

Этот изолятор нельзя использовать в качестве проходного.

Кроме того, при увеличении высокого напряжения значительно возрастает строительная высота изолятора.

Известен другой изолятор 2, содержащий изоляционный корпус, выполненный из ветвей, средняя линия сечения ветви корпуса имеет форму эллипса, а элементы крепления расположены по малой оси эллипса.

Недостатком этого изолятора является слабая механическая прочность, его нельзя использовать как в качестве проходного, так и в качестве опорного.

Известен изолятор 3, корпус которого также выполнен в виде эллипса, однако для увеличения механической прочности введена дополнительная ветвь.

VJ ON

9 ь. со

Этот изолятор не может быть использован ни в качестве проходного, ни в качестве опорного.

Наиболее близок к предлагаемому высоковольтный изолятор 4, содержащий корпус из изолирующих стержней, образующих поверхность тела вращения, оконцевателей (торцовых фланцев) и дополнительных ветвей.

Однако этот изолятор (прототип) имеет недостаточную электрическую прочность по поверхности изолирующих стержней (ветвей).

Длина стержней определяется классом напряжений, другими словами, при повышении номинала высокого напряжения значительно возрастает строительная высота изолятора, т.е. увеличиваются его габариты. Крометого, известный изолятор невозможно использовать в качестве проходного, т.к. конструкцией не предусмотрены элементы крепления высоковольтных элементов, которые необходимо разместить внутри проходного изолятора.

Все это значительно снижает надежность высоковольтного изолятора и его эксплуатационные возможности.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей изолятора путем использования его в качестве опорного и проходного.

Указанная цель достигается тем, что изоляционный корпус образован п ветвями в виде полуэллипсов, соединенных с опорными торцовыми фланцами, расположенными по вертикальной оси изолятора, полуэллипсы выполнены с дополнительными ветвями, расположенными по их большей оси в одной плоскости, направленными навстречу друг другу к центру изолятора. При этом соосно с торцовыми фланцами равноудаленно от них расположен дополнительный центральный фланец, жестко соединенный с дополнительными ветвями полуэллипсов в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси изолятора.

Кроме того, основными параметрами изолятора являются воздушный промежуток между высокопотенциальной и низкопотенциальной зонами и электрическая прочность по поверхности изоляции, которые и определяют пути утечки тока.

У аналога 1 и прототипа 4 эти условия не соблюдаются, что является основным недостатком по сравнению с предложенным техническим решением.

Сопоставление с прототипом показывает, что длина стержней (ветвей) в конструкции прототипа определяется классом высокого напряжения, т.е., чем выше номинал высокого напряжения, тем длиннее диэлектрические стержни, следовательно, значительно повышается строительная высота изолятора. Отсюда видно, что предлагаемый высоковольтный изолятор имеет высокую эксплуатационную надежность, так как соблюдается электрическая равно- прочность как по воздуху, так и по поверхности ветвей (изоляции). Воздушная

электрическая прочность пропорциональна высоте Н изолятора, а длина полуэллипсов подобрана таким образом, что в каждой ветви изолятора укладывается 2Н, что обеспечивает электрическую прочность данного

высоковольтного изолятора.

Таким образом, предложенный высоковольтный изолятор соответствует критерию изобретения новизна, Сравнение этого решения не только с прототипом, но и с

другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие изобретение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия.

На фиг,1 изображен общий вид высоковольтного изолятора; на фиг.2 - разрез А-А -дополнительных ветвей и фланца изолятора.

Высоковольтный изолятор содержит изоляционный корпус 1 из диэлектрических ветвей п - полуэллипсов 2, опорные торцовые фланцы 3, дополнительные диэлектрические ветви 4, жестко связанные с

дополнительным фланцем 5, установленные внутри изолятора высоковольтные элементы 6, которые закреплены при помощи элементов 7 крепления, показаны пути 8 утечки тока, армированные стержни 9, показана

высота 10 изолятора Н - длина малой оси эллипсоида, длина В - большей оси эллипсоида 11, полость ветвей изолятора 12. d - внутренний диаметр изолятора, R - радиус закруглений изоляционного

корпуса,

L - длина дополнительной оси, а- угол сдвига между п полуэллипсами. Сборку высоковольтного изолятора осуществляют следующим образом. Изоляционный корпус 1 выполняют составным из готовых, ранее отлитых, полуэллипсов 2 совместно с дополнительной ветвью 4 из стеклопластика, электротехнического фарфора, высокопрочной корундовой керамики или

другого диэлектрического материала.

Затем концы полуэллипсов 2 и дополнительной ветви 4 устанавливают в отверстия торцовых фланцев 3 и центрального фланца 5, соответственно и надежно закрепляют.

В целях повышения механической прочности в полуэллипсах 2 при необходимости можно расположить армированный стержень 9. Полуэллипсы 2 и дополнительные ветви 4 могут быть выполнены как полыми 12, так и армированными из стержней 9. Конструктивно ветви-полуэллипсы 2 и дополнительные ветви 4 могут иметь различные сечения 12 - круглые, овальные или другой формы с гладкой или развитой ребристой поверхностью.

Основным параметром изолятора является высота Н, которая определяется электрической прочностью воздуха.

Чтобы сохранить данную высоту Н при заданном номинале высокого напряжения, необходимо путь 8 утечки тока в диэлектрическом корпусе 1 иметь не менее 2Н.

Это достигается при правильно выбранных радиусах закруглений

Рзак 0,1...0,15d

где d - внутренний диаметр изолятора.

Закругления ветвей предназначены для снижения местных напряжений электрического поля, а также для повышения механической прочности изолятора. Местные напряжения электрического поля, как правило, возникают по краям фланцев, ребрах развитой поверхности изоляционного корпуса и т.д., в частности в сырую погоду.

Таким образом, выполнение корпуса из ветвей с закруглениями позволяет предотвратить пробой и, как следствие, поломку изолятора.

Другим условием сохранения электрической равнопрочности по воздуху и по поверхности изоляции изолятора является определенное соотношение осей эллипсоида при величине допустимого градиента электрического потенциала и необходимого запаса электрической прочности.

Практически в данном решении это достигается тем, что за основу берут математическую формулу периметра эллипса, куда подставляют условия электрической прочности по воздуху и по поверхности (длина ветвей эллипса) ветвей изолятора. Тогда дополнительные ветви 4 будут иметь длину

,76B/H, где L - длина дополнительной ветви;

В - большая ось эллипсоида;

Н - малая ось эллипсоида.

Технологически п полуэллипсов диэлектрических ветвей 2 изготавливают совместно с дополнительной диэлектрической ветвью 4, например, по выплавляемым моделям в безлитниковых формах.

Таким образом, выполнение лирообразных ветвей изолятора исключает дополнительную механическую обработку-шлифовку, токарную обработку и т.д.

Применение безлитниковых форм позволяет получить ветви с четкой конфигурацией, которые не требуют дополнительной механической обработки.

Затем п лирообразных ветвей устанавливают в отверстия боковых поверхностей фланцев 3, 5 на специальной цементной

связке либо на специальном компаунд-клее на основе полимерных смол.

Количество ветвей изолятора зависит в основном от механической нагрузки на изолятор.

Предлагаемый изолятор можно использовать как в качестве опорного, так и в качестве проходного.

При использовании его в качестве проходного изолятора необходимо разместить

высоковольтные элементы 6, например, резисторы, конденсаторы или высоковольтный кабель, внутри фланцев 3 и 5, закрепив их элементами 7 крепления.

Эти соединения могут быть выполнены

посредством врубок или с применением специальных диэлектрических и металлических скреплений (шпонок, нагелей, болтов, хомутов и т.п.), а также с помощью тех и других вместе.

При дальнейшем увеличении номинала высокого напряжения предложенные высоковольтные изоляторы могут быть установлены друг на друга и скреплены при помощи, например, болтового соединения.

Таким образом, из единичных изоляторов могут быть организованы колонки

Предлагаемый высоковольтный изолятор имеет простую конструкцию, которая во многом упрощает изготовление и вместе с

тем повышает удобства в эксплуатации.

Наличие дополнительных ветвей (связей) увеличивает сопротивление изоляционных элементов (корпусов) продольному изгибу более чем в два раза, увеличивая во

столько же раз несущую способность изолятора при сжатии.

Ажурность конструкции изолятора, хорошая ее обтекаемость и продуваемость обеспечивает минимальное загрязнение, а

также значительно улучшает самоочистку ветром и самообмывку дождем.

Высокая стабильность разрядных характеристик воздуха, а также слабое загрязнение поверхности изолятора обеспечивает

повышенные его характеристики.

Снижается вероятность повреждения поверхности изолятора при разрядах, даже при незначительных механических повреждениях.

При использовании предложенного высоковольтного изолятора в качестве проходного достаточно легко каждую ветвь корпуса сделать герметичной, а полость наполнить хладагентом с целью улучшения теплового режима.

Предлагаемая конструкция высоковольтного изолятора имеет повышенную надежность и значительно упрощает изготовление, т.е. имеет высокую технологичность.

Высоковольтный изолятор,установленный на резонаторную камеру лазера, используется в кабельном вводе в качестве проходного высоковольтного изолятора.

Предлагаемая конструкция высоковольтного изолятора может найти широкое применение в высоковольтных аппаратах, преимущественно в энергоснабжении мощных высоковольтных устройств.

Формула изобретения Высоковольтный изолятор, содержащий изоляционный корпус, выполненный из отдельных ветвей, образующих тела вращения, и торцевых опорных фланцев, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения эксплуатационных возможностей путем использования его в качестве опорного и проходного изоляторов, изоляционный корпус образован п ветвями в виде полуэллипсов, соединенных с опорными торцевыми фланцами, расположенными по вертикальной оси изолятора, полуэллипсы выполнены с дополнительными ветвями, расположенными по их большей оси в одной плоскости и направленными навстречу друг другу к центру изо- лятора, при этом соосно с торцевыми фланцами равноудаленно от них расположен дополнительный центральный фланец, жестко соединенный с дополнительными ветвями полуэллипсов в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси изолятора.

Использование: в высоковольтных аппаратах мощных цепей питания. Сущность изобретения: изоляционный корпус выполнен из п ветвей-полуэллипсов, соединенных с опорными торцовыми фланцами, расположенными по вертикальной оси изолятора, а полуэллипсы установлены со сдвигом а друг относительно друга и образуют эллипсоид вращения. Диэлектрические полуэллипсы снабжены дополнительными ветвями, расположенными по их большей оси в одной плоскости, направленными навстречу друг другу к центру изолятора. 5 него введен дополнительный центральный фланец, размещенный соосно с торцовыми фланцами, равноудаленных от них и жестко соединенный дополнительными ветвями с полуэллипсами в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси изолятора. 2 ил. СО с

Щи г. 2