Высоковольтное устройство с изоляцией газом Советский патент 1979 года по МПК H01B9/04 

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗОЛЯЦИЕЙ ГАЗОМ положительного эффекта, в то же вреViH возникают проблемы долговечности покрытия. Пробой в рассматриваемых устройствах начинается в точке повер ности электрода с максимальной напря женностью поля. Причем механизм разр да таков, что сначала пробивается основной газовый промежуток, а затем практически все напряжение оказывает ся приложенным к тонкому слою изоляционного покрытия, который пробивает ся, и покрытие разрушается. Радрушение изоляционного покрытия приводит к тому, что на поверхности электрода в месте с максимальной напряженность поля образуются острые кромки диэлек трика. Это вызывает дополнительное местное усиление поля и следующие разряды происходят при меньшем напря жедии - электрическая прочность устройства снижается. Целью изобретения является обеспечение стабильности электрической прочности устройства при пробое, например, в процессе испытаний. Эта цель достигается тем, что в покрытии предусмотрены зоны с пониженной электрической прочностью, например, путем уменьшения его толщины или его устранения. При этом соотношение расстояния по поверхност изоляционного покрытия между зонами с пониженной электрической прочность и его наибольшей толщиной находится .в пределах от 6 до 2000. Эти зоны располагаются на определенном расстоянии от точки с максимальной напряженностью поля таким об разом, чтобы Напряжение перекрытия п поверхности покрытия от точки с максимальной напряженностью поля до зоны с пониженной электрической прочно тью было меньше пробивного напряжени покрытия. Тогда на первой стадии раз вития разряда также происходит пробой газового промежутка между высоко вольтным электродом и заземленным корпусом. Однако в тот момент, когда канал разряда замыкает корпус и поверхност покрытого электрода и практически вс напряжение оказывается приложенным к слою изоляционного покрытия,имеются уже два возможных пути для завершения разряда: пробой слоя изоляции покрытия и -г перекрытие по поверхнос ти покрытия до зоны с пониженной эле трической прочностью; где покрытия вообще может не быть или его прочность на пробой искусственно ослабле на. , Ясли напряжение перекрытия до ука занной зоны покрытия меньше напряжения пробоя слоя покрытия, то разряд в устройстве завершается по второму пути. В этом случае в зоне поверхности покрытия с максимальной напряженностью поля покрытие не разрушает (в отличие от известных решений) и не происходит снижения электрической прочности устройства. Повреждение покрытия в зоне с пониженной напряженностью поля не опасно для электрической прочности устройства. Ослабление электрической прочности слоя изоляционного покрытия может быть получено местньом уменьшением толщины покрытия вплоть до нулевой или постепенным уменьшением толщины покрытия в том числе и до нуля по мере удаления от зоны с максимальной напряженностью поля. В случае, когда покрытие необходимо применять только в зоне с максимальной напряженностью поля зонами с пониженной электрической прочностью будут края покрытия.. Соотношение между длиной пути разряда по поверхности Е и толщиной покрытия 5 зависит от электрической прочности покрытия, размера и распределения напряженности поля вдоль поверхности электрода. При этом расчетная длина поверхности изоляционного покрытия между зонами с пониженной электрической прочностью будет равна 2.Е. Наименьшее значение соотношения между длиной поверхности изоляционного покрытия между зонами с пониженной электрической прочностью и наибольшей толщиной S покрытия на этом участке имеет место для устройств на средние классы напряжения (например, 110 кВ) , в которых указанная цель достигается при 2e/S 6. Наибольшее значение этого соотношения будет иметь место в электродных системах большой площади для устройств сверхвысокого напряжения., В случае применения особо высокопрочных покрытий (например, лавсан S 0,7 .мм, давление элегаза 4 ата, импульсное напряжение) это соотношение может достигать 2000. При значении соотношения больше 2000 напряжение перекрытия будет больше напряжения пробоя. На чертеже изображено предложенное устройство с изоляцией газом с покрытием, имеющим зоны с пониженной электрической прочностью на пробой. Токопровод 1 закреплен внутри корпуса 2 на изоляторе 3, у которого место контакта с токопроврдом закрыто экраном 4 с изоляционным покрытием 5. Зона 6 с максимальным значением напряженности поля на поверхности экрана окружена канавками 7, прорезанными в покрытии на таком удалении, где напряженность поля снижается до необходимого уррвня. Канавки находятся в точкаях сопряжения радиуса закругления экрана с плоскостью торца экрана и с цилиндрической частью поверхности экрана. Развитие разряда начинается в газовом промежутке в районе зоны 6 с максимальной напряженностью поля. После развития разряда в этом промежутке дальнейшее его распространение происходит по повер ности зоны б до одной из канавок 7 с пониженной электрической прочнос на пробой. Соотношение между длиной пути по верхностного разряда Е и наибольшей толщиной покрытия ff в зоне с максимальной.напряженностью лоля выбирается в каждом конкретном случае кон струирования высоковольтного устрой ва. При этом условием развития разр да вдоль поверхности покрытия является: напряжение перекрытия меньше напряжения пробоя покрытия пр Напряжение пробоя покрытия может Ьытъ выражено формулой вида где С. - постоянная, зависящая от рода применяемого диэлектрика в качестве материала покрытия. Напряжение перекрытия по поверхности покрытия является сложной фун цией .давления газа, толщины слоя покрытия, диэлектрической проницаемости материала покрытия, длины пу606ти пойерхностного разряда. Формула для расчета напряжения перекрытия выбирается опытным путем на основании экспериментальных исследований поверхностного разряда. Она может быть представлена в виде пер 21 2 (2) где Р - давление газа; С,К - коэффициенты, зависяпдие от материала покрытия, вида воздействующего напряжения. Приравнивая напряжения перекрытия и пробоя покрытия, находим.соотношение между длиной поверхностного разряда и заданной толщиной изоляционного покрытия, при которой обеспечивается нужное развитие разряда c, Cj Я В таблице приведены результаты экспериментальных исследований изоляционных узлов элегазового комплектного распределительного устройства 110, 220 кв. . Таблица

Экран без покрытия

Тот же экран с покрытием 5 0,7 мм 910

Тот же экран в соответствии с чертежом 930

Г 0,7. 2 e/S 30

Экран в соответствии с чертежом335

2е/& б кВ

Тот же экран без

покрытия280 280

Применение в высоковольтных устройствах предложенного изоляционного покрытия позволяет уменьшить размеры устройства на все классы напряжения, но в наибольшей степени для сверхвысоких напряжений. Так для элегазовых КРУ 110 кВ применение таких покрытий позволяет использовать трубы для корпуса 200 мм вместо 250 мм,, а для КРУЭ 1150 кВ - трубы диаметром 800 мм вместо 1000 мм.

720

690 720 720

820 775 750

945 9П5 940

335

335

& 1,5 мм

275

Формула изобретения Высоковольтное устройство с изоляцией газом, содержащее элементы высокого напряжения, расположенные внутри корпуса и имеющие, по крайней мере, на одном из них изоляционное покрытие, отлич-аюцееся тем, что, с целью обеспечения стабильности электрической прочности устройства при пробое, например, в процессе испытаний, в покрытии имеются зоны с

-. ::

, :. i.fV ,

;,:-; Д i, ;

пониже.ынфй электрической прочностью, например уменьшенной толщины покрытия или его полного отсутствия, причем соотношение расстояния по поверхности изоляционного покрытия между зонами с пониженной электрической прочностью и его наибольшей толщиной находится в пределах от б до 2000,

654960

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент Англии № 967012, кл. Н 1 А, 1962.