Высоковольтный газонаполненный ввод Советский патент 1981 года по МПК H01B17/36 

(54) ВЫСОКОБОЛЬТНЬЙ ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ ВВОД .

I

11зобретение относится к электротехнике, в частности к газонаполненным вводам высокого напряжения,

Известен высоковольтный газонаполненный ввод, содержащий полый изоляционный корпус и соосно с ним установленные с зазором ,внутренний токоведущий и наружный заземленный электроды цилиндрической формы. Наружный электрод имеет тороидальный край, расположенный с наружной стороны р J« ;

Недостатком такого ввода является низкая электрическая прочность внешней изоляции из-за значительной концентрации напряженности электрического поля на внешней поверхности изоляционного корпуса вблизи тороидального края заземленного электрода. ./

Известен также высоковольтный газонаполненный ввод, у которого заземленный электрод выполнен в виде

фланца с закругленным внутренним краем .

Однако ввод имеет низкую прочность внешней изоляции из-за концентрации напряженности электрического поля на внешней поверхности изоляционного корпуса вблизи фланца,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является га10зонаполненный ввод, содержавши полый изоляционный корпус и соосно с ним установленные с зазором цилиндрические внутренний токоведупщй электрод, имеюпщй вдали от края

15 наружного электрода ступенчатое изменение радиуса, необходимое для закрепления корпуса, и наружный иаземпенный электрод с тороидальным краем, расположенным на внешней

20 стороне электрода. Тороидальный край снижает напряженность, электричес- . кого поля внутри ввода у края наружного электрода 3 J.

Однако его расположение на внешней стороне цилиндрической части электрода недостаточно снижает концентрацию поля на наружной поверхности изоляционного корпуса на уровне края наружного электрода и не обеспечивает высокой электрической прочности внешней изоляции ввода.

Цель изобретения - повьшение эдектрической прочности внешней изоляции .

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном вводе, содержащем полый корпус из изоляционного материала, концентрично в нем установленные с зазором электроды внутренний в виде двухступенчатого цилиндра и наружный в виде полого цилиндра с загнутым: торцом в виде тора, торец полого цилиндра, загнут во внутрь , переход от одной ступени к другой имеет плавныйвыпуклый прО филь и расположен на расстоянии (0,5-2,0) г, от края наружного электрода, где г. - радиус большей ступени внутреннего электрода, радиус

меньшей ступени внутреннего электрода г (о,5-0,75) г, , а г :R:r,j : (,2,9-3,5): (0,20-0,30), где R внутренний радиус тора, г - радиус поперечного сечения тора.

На фиг. 1 изображена общая конструкция ввода; на фиг. 2 - изоляционный узел.

Высоковольтный, газонаполненный ввод содерлсит токоведущую цилиндрическую трубу переменного сечения,

расположенную по оси ввода - внутренний электрод 1. Размеры и форма электрода 2 с тороидальным краем 3 вместе с электродом 1 задают необ- ходимое оптимальное внутреннее электрическое поле. Цилиндр крепится на фланце 4, которьй имеет экран 5. Изоляционные покрьшки 6 и 7 вместе с фланцами и токоведущей трубой создают камеру, которая заполняется сжатым элегазом или воздухом. Наружная поверхность покрьш1ки

6 расположена в атмосфере воздуха, покрышка 7 может быть расположена; в элагазе, например, шинопровода или в другой высокопрочной среде. Размеры и форма токоведущей трубы, расположенной вне заземленного экрана, вместе с краем этого цилиндра и формой внешнего экрана 8 задают необходимое внешнее электрическое поле.

Однако наибольшее влияние на зна.чение максимальной напряженности внешнего поля имеют размеры и форма токоведущей трубы внутреннего электроS да 1 и края заземпенного цилиндра. К основнь размерам, определяющим электрическое поле ввода, относятся наружнь1й радиус г внутреннего электрода вне заземленного цилинд 0 ра, наружный радиус Г внутреннего электрода в месте расположения заземленного цилиндра, внутренний радиус R тороида, расположенного на заземленном цилиндре, радиус К2. то15 роида в поперечном сечении, расстояние Г от оси ввода до точки, находящейся на наружной поверхности изоляционной покрышки, высота - h 3 (с, - г ) овальной части токоведу20 щей трубы, расстояние - h(0,5-2)гмежду началом овала и краем тороида высота - края тороида над заземленным плоским электродом.

Увеличение электрической проч-.

25 ности внешней изоляции путем уменьшения напряженности электрического поля на внешней поверхности изоля(ционной покрьш1ки ( в точке А на фиг.2) .достигается за счет оптимальной конфигурации края цилиндра и поперечного сечения внутреннего электрода. Указанное соотношение и расположение тороида внутрицилиндра, а не за ним, отодвигает электрическое поле внутрь конструкции и тем самым ослабляет поле на наружной поверхности изоляционной покрышки, например, в точке А. При этом важно то, чтобы . изменение конструкции не способствовало увеличению радиальных размеров заземленного цилиндра, что привело бы к увеличению радиальных размеров ввода. То есть, внутреннее поле - цоле между токоведугцей трубой и тороидом а. также этой трубой и цилиндром, в новой системе должно быть таково, чтобы максимальная напряженность в рассматриваемой системе не превосходила соответствующей напряженности в старой системе. Это достигается

.® выбором определенного соотношения

между радиусом токоведущей трубы f, радиусом внутренней поверхности тороида R и радиусом его поперечного сечения Г

Стремлению усилить поле в высокопрочной среде и ослабить поле на поверхности покрышки служит умень5щение радиуса токоведущего электрода вне заземленного цилиндра. Умень шая радиус-, мы усиливаем поле вблизи поверхности электрода и ослабляем поле на упомянутой поверхности. При этом не превышается допустимая напряженность вследствие уменьшения напряженности на токоведущем электроде с увеличением расстояния от земли. Предварительная оценка эффекта из ретения на основе анализа общей структуры поля была уточнена и проверена путем расчета поля на ЭВМ. Снижение напряженности на внешней поверхности достигает 44% при г рав ном 0,55- г . Для ввода 1150 кВ ука занная напряженность снижается с 14,6 до 8,2 кВ/см. Дальнейшее умень

0,55 3,25 0,25 4,65 1 0,12 0,55 3,08 0,34 4,65 1,03 0,12

1

0,553,350,24,651,030,12

0,53,60,254,651,03-

0,62,950,,650,980,125

0,453,250,254,6510,118

0,353,250,254,6510,116

Как видно из таблицы, увеличение или уменьшение г и г, по сравнению с оптимальным ведет к увеличению напряженности внутреннего поля Е, что в конечном счете приводит к увеличению напряженнбсти внешнего поля Ед. Действительно, снижение Е до допустимого значения приводит к увеличению размеров внутреннего цилиндра и приближению его к точке А (фиг. 2), что вызывает повышение поля здесь. Диалогичная ситуация, складывается и при увеличении г от оптимального. Уменьшение же г по сравнению с оптимальным, равным 0,55г; , не чтриводит к заметному умен шеиию напряженности поля в точке А.

Для оценки экономического эффекта предлагаемой конструкции ввода сравним его с водом конструкции Сцилиндр-цилиндр), в котором за счет увеличения радиального размера изоляционной покрышки достигается также

.напряженность на ее наружной поверхности. Как показыв иот расчеты на ЭВМ уменьшение радиального размера по

4д -предлагаемой конструкции составляет 15%, примерно на столько же уменьшайтся стоимость ввода. Экономический эффект будет того же пррядка, . если предлагаемый ввод сравним с приме4) неняемым для этой же цели вводом с конденсаторными обкладками.

Формула изобретения

Высоковольтный газонаполненный ввод, содержащий полый корпус из изоляционного материала, концентрично -в нем расположенные с зазором элек|троды - внутренний в виде двухступен|чатого цилиндра и наружный в виде шолого цилиндра с загнутым торцом IB виде тора, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения элек шение Y ограничивается сечением токоведукядей трубы необходимым по условиям пропуска большого тока, т.е. по условиям теплопроводности, а также малой эффективностью дальнейшего уменьшения К . Данные расчета.в относительных единицах приведены в таблицу. За единицу напряженности поля Е и расстояние в радиальном направлении приняты максимальная напряженность внутреннего поля и радиус токоведущей трубы наибольшего сечения при оптимальном поле, т.е. при наименьшей максимальной напряженности поля при заданном расстоянии от оси ввода до внутреннего цилиндра, т.е. при rj +R+2r2 const.

7

трической прочности, торец полого цилиндра загнут во внутрь, переход от одной; ступени к другой имеет .плавный выпуклый и располож&я на расстоянии . (0,5-2,0.) г; от края наружного электрода где .г - радиус большей ступени, внутреннего электрода, радиус меньшей ступени внутреннего электрода г(0,5-0,75)г а С| :К:Г2 1:(2,9-3,5):{0,20-0,30),

где R - внутренний радиус тока, г радиус поперечного сечения тора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Г. Патент ФРГ № 2340899, кл. Н О В 17/28, 1975.

3. Патент Франции № 2316709, кл. Н 01 В 17/26, 1975.