Электростатический экран изолятора Советский патент 1982 года по МПК H01B17/42 

(54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЭКРАН ИЗОЛЯТОРД

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электростатическим экранам и может быть использовано для защиты высоковольт- 5 ных устройств от коронного разряда. Известен экран изолятора, содержащего закрепленную на фланце изолирующую деталь, через которую проходит токоведущий стержень, выполнен- Ю ный в виде сопряженных между собой расширяющегося в сторону фланца стакана, расположенный параллельно фланцу диска и закрепленный на стержне. Данный экран используется преимущественно в жидких агрессивных средах t1.

К недостаткам такого экрана следует отнести отсутствие возможности регулирования степенью экранирования 2Q электростатического поля за счет изменения геометрических размеров экрана. Кроме того, параметры экрана, выбираемые из условия обеспеч ения электрической прочности, зависят от диэлектрических характеристик жидкости, а также от концентрации и вида присутствующих в ней частиц примесей. Сосредоточение частиц примесей у края диска может вызвать образование из них мостиков за

счет поляризации частиц примесей под действием электростатического поля, благодаря чему облегчается развитие разряда.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и дос ягаемому результату является электростатический экран, представляюший собой коническую электропроводящую спираль, охватывающую защищаемое устройство (например, стержневой изолятор),Меньший виток которой закрепляется на защищаемом устройстве 2.

Недостатком указанного экрана является невозможность регулирования распределением электростатического поля путем изменения геометрических параметров экрана, вследствие чего при существенном изменении параметров внешней среды (например, при изменении плотности, температуры, влажности атмосферного воздуха) ва)зникает опасность коронирован«я не только защищаемого устройства, но и самого экрана. При этом экран теряет свои защитные функции и становится источником радиопомех, увеличивает потери энергии на коронирование и приводит к снижению электрической прочности засцишаемого устройства. Указанная ситуация требует замены экрана. Кроме этого, конструкция экрана не обладает свойством универсальнос ти, т.е, он применим только для кон кретных условий эксплуатации и для устройств с определенными габаритагч Экранируемых участков. Цель изобретения - повышение эффективности, Указанная цель достигается тем, что электростатический экран изолято ра, выполненный в виде электропроводящей спирали, снабжен расположенными соосно двумя,-коническими пластина ми, выполненными с разным углом конусности из изоляционного материала и стягивающим пластины элементом, один из торцовых витков спирали выполнен в виде цилиндрической пружины расположенной между пластинами, а другой торцовый виток спирали жестко соединен со стягивающим элементом При этом по крайней мере два смежных края пластин могут быть гер метично соединены друг с другом, а внутренняя полость между пластинами заполнена диэлектриком с высокой электрической .прочностью, На фиг,1 изображен экран с верхним положением нижнего витка, общий вид в разрезе; на фиг,2 - то же, с нижним положением нижнего витка. Экран содержит две конические пластины 1 и 2 из изоляционного материала, имеющие различные углы конусности и установленные одна в дру гую, а центре которых расположены отверстия, электропроводящую проволочную спираль 3, выполненную в вид цилиндрической пружины, свернутой в кольцо и установленной между пластинами 1 и 2, В отверстие пластины 1 вставлен стягивающий элемент (например, винт) 4 а в отверстии пластины 2 плотно установлена метал лическая шпилька 5 с внутренней резьбой, благодаря которой шпилька связана с винтом 4, Пружина 3 элект рически связана с витком 4 с помощью проводника б, Между краями пластин 1 и 2 герметично закреплена эластичная мембрана 7, Внутреннее пространство между пластинами заполнено диэлектриком, электрическая прочность которой выше прочности ок ружающей среды . (например, трансформаторным маслом), В отверстии пластины 1 установлена уплотнительная прокладка 8, служащая для обеспечен герметичности внутреннего объема. Экран с помощью шпильки 5 устанавливается на защищаемом объекте 9, например, на шапке 10 опорного изолятора. Высокий потенциал посредством проводника б подается на пружину 3, Принцип действия экрана заключается в следующем, В исходном положении пружина 3 имеет некоторый диаметр, величина которого выбрана по условию отсутствия коронного разряда на защищаемом устройстве 9, При этом проводник 6 астично намотан на винт 4, В случае изменения условий работы защищаемого устройства (например, при увеличении рабочего напряжения, либо при эксплуатации устройства в отличных от предусмотренных условиях окружающей среды) повышается вероятность возникновения коронного разряа, для устранения которого необхоимо уменьшить напряженность электростатического поля на защищаемом устройстве, что достигается путем увеличения диаметра пружины 3 с одновременным ростом глубины охвата пружиной защищаемого устройства за счет вращения винта 4, При закручивании винта 4 происходит стягивание диэлектрических пластин 1 и 2, т.е. уменьшение расстояния между ними. Благодаря разноконусности внутренних поверхностей пластин, создающих клинообразное в перпендикулярном к плоскости пластин сечение, на пружину 3 действует выталкивающая сила, в результате которой происходит равномерное по периметру перемещение пружины в сторону от оси за счет ее растяжения и, следовательно, увеличение диаметра пружины. Это приводит к увеличению степени экранирования электростатического поля в наиболее напряженном месте устройства (в данном случае у шапки.изолятора), т.е, к снижению напряженности поля и, следовательно, к устранению коронного разряда, В процессе закручивания винта 4 одновременно, происходит освобождение проводника 6, намотанного на винт, за счет того, что направление намотки проводника совпадает с направлением хода резьбы винта. Этим исключается возможность смятия и поломки проводника при перемещ.ениях пружины. Согласованность в скорости освобождения проводника и скорости увеличения радиуса пружины может быть достигнута, например, за счет соответствующего подбора шага резьбы винта или его диаметра. При выкручивании винта из шпильки 5 расстояние между пластинами 1 и 2 увеличивается, одновременно происходит скручивание проводника б и пружина под действием силы упругости занимает новое необходимое положение. Наличие изоляционной жидкости в качестве высокопрочной среды способствует хорошему скольжению пружины по поверхности пластин, обеспечивая равномерное изменение ее диаметра по всему периметру. Заливка жидкого диэлектрика осуществляется при максимально возможном радиусе пружины, когда мембрана 7 выгнута наружу. При уменьшении радиуса пружины, вследствие герметичности внутреннего объема, происходит втягивание мембраны внутрь, обеспечива полное заполнение объема жидким диэлектриком.

Введение указанных пластин и выполнение экрана в виде тороидальной пружины позволяет повысить эффективность экранирования электростатического поля путем изменения геометрического параметра экрана, а именно, его диаметра, и положения экрана относительно защищаемого элемента высоковольтного устройства. Такой экран позволяет путем соответствующей регулировки его параметров обеспечить эффективное экранрование при изменении условий его работы, либо при изменении геометрических характеристик окружающих объектов, влияющих на распределение поля. Последнее особенно важно при проектировании высоковольтных блоко радиоэлектронной аппаратуры, изготаливаемых из стандартныхвысоковольтных элементов, взаимное расположение которых, а следовательно, и расределение поля в различных блоках может быть разное. Это позволяет избежать проектирования экранов для каждого конкретного случая, а добиваться необходимой степени экранирования регулировкой параметров экрана,

Кроме того, предлагаемая конструкция экрана позволяет поместить электропроводящую пружину в изоляционную высокопрочную среду, что

приводит к дальнейшему повышению эффективности экранирования, выражающейся в исключении влияния внешней среды (например, атмосферного.воздуха) на электропрочностные характеристики экрана.

Помимо этого, введение изоляционных пластин позволяет уменьшить осаждение загрязнений в виде пыли и атмосферной влаги на поверхность

защищаемого устройства.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертиза

2.Авторское свидетельство СССР 664226, кл. Н 01 В 17/20, 1977.