Секционированный электрический изолятор Советский патент 1983 года по МПК H01B17/32 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим из ляторам, пр едназначенным для использования в конструкциях генераторов высокого напряжения, ускорителях заряженных частиц и в других вакуумных высоковольтных установках. Известны изоляторы высокого напря жения, выполненные в виде чередующих ся друг с другом диэлектрических сло ев и проводящих прокладок, за счет чего уменьшается эффект полного напр жения и осуществляется ограничение пути распространения частичных разря дов С1 ). К недостаткам указанной конструк ции следует отнести неравномерное распределение потенциала по изоляци онным слоям, что снижает электрическую прочность изолятора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изо бретению является секционированный электрический изолятор, содержащий чередующиеся изоляционные и элек тропроводящие слои и делитель напряжения, размещенный в теле изолятора путем создания в изоляционных слоях сквозных полостей, параллельных оси изолятора, которые заполнены электропроводящей жидкостью 2j. Известное устройство позволяет равномерно распределить напряжение по секциям только при постоянном напряжении. При импульсном напряжении, когда распределение потенциала по длине изолятора обусловлено, в основном, емкостными связями между секциями, описанное устройство не обеспечивает равномерного распределения, что может явиться причиной пробоя изолятора на фронте импульса. Цель изобретения - увеличение электрической прочности изолятора за счет равномерного распределения импульсного напряжения по длине изолятора. Указанная цель достигается тем, что в секщюнированном электрическом изоляторе, содержащем чередуюищесяизоляционные и электропроводящие слои и делитель напряжения, размещенный в теле изолятора путем со здания в изоляционных слоях сквозных, паргшлельных оси изолятора, полостей, последние заполнены материалом, диэлектрическая проницаемость которого выше, чем у материала изоjirtUHOHHbix слоев, a площади полосте выбраны в соответствии с выражение ,. (Ск-Ситии)(3 . ,. х- toU,-e.) SJ - площадь поперечного сечения полости в К-ом изоляционно слое С - емкость к.-ой секции изолято ра с заполненной полостью, при которой напряжение по длине изолятора распределен равномерно Нии емкость секции без полостей диэлектрическая постоянная; диэлектрическая проницаемос материала изоляционного слоя диэлектрическая проницаемос материала, заполняющего полость;толщина изоляционного глоя. На фиг. 1 приведена конструкция предлагаемого изолятора; на фиг. 2 кривые распределения потенциала по длине изолятора. Изолятор состоит из изоляционных слоев 1-5/ разделенных электропроводящими слоями 6. В изоляционных слоях 1-5 выполнены полости, заполненные диэлектрической жидкостью 7 Сечение полости в каждом из изоляционных слоев определяют по формулес. - ic;K.-Cmin)d с оСЕг- ) где 5 - площадь поперечного сечени в к-ом изоляционном слое; С, - емкость к -ой секции с -запо ненной полостью, при которой напряжение распределяется равномерно по длине изолятора; , - емкость секции без полосте определяемая из геометрических размеров и конструк ции секции; (, - диэлектрическёш постоянная с - диэлектрическая проницае-iмость материала иэоляционного слоя; 1 - диэлектрическая проницаемость материала, заполняю щего полость; О - толщина изоляционного слоя Значение емкостей C рассчитывается по схеме замещения изолятора, исходя из требований равномерного распределения потенциала по длине изолятора. Расчет емкостей ведется по известной методике. Разработана конструкция изолятор из пяти секций, каждая из которых содержит полиэтиленовое кольцо с диэлектрической проницаемость 6 2,2 толщиной d 30 мм и алюми ниевую прокладку. В полиэтиленовых кольцах имеются полости, оси которых параллельны оси изолятора. Площади сечения указанных полостей определены по формуле(-(), причем входящие в формулу значения емкостей каждой секции найдены по известной методике, исходя из требования равномерного распределения потенциала по длине изолятора. Они равны: С 160 пФ, Ci 125 пФ, С, 105 пФ, Сл 100 пФ, С 110 пФ. Значение емкости секций без полости определено, исходя из геометрических размеров элеменТгов секций 100 пФ. Для заполнения полостей использован глицерин . Расчет площадей поперечных сечений полостей каждого из пяти полиэтиленовых колец по выражению О) дает следующие значения: 8,5 см , 5i 3,5 см 5 1И см , 3f 0, 7 см .. Кривые распределения потенцигша по длине изолятора, находящегося под напряжением, в период времени нарастания переднего фронта импульса приведены на фиг. 2. Кривая А соответствует распределению потенциала в предлагаемом изоляторе, кривая Б распределению в изоляторе, взятом в качестве прототипа. Как видно (фиг. 2) запас электрической прочности в предлагаемом устройстве возрос вдвое. Таким образом, использование в электрическом проходном секционированном изоляторе заполненных диэлектрической жидкостью полостей с различным поперечным сечением позволяет осуществить емкостное распределение потенциала по длине изолятора, что увеличивает вдвое электрическую прочность последнего в момент изменения значения напряжения по сравнению с известным изолятором, взятым в качестве прототипа. Формула изобретения Секционированный электрический изолятор, содержащий чередующиеся изоляционные и электропроводящие слои и делитель напряжения, выполненный в виде образованных в изоляционных слоях сквозных, параллельных оси изолятора, полостей, заполненных материалом, отличным от материала изоляционных слоев, отличающийся тем, что, с целью увеличения электрической прочности изолятора, полости заполнены материалом, диэлектрическая проницаемость которого вьше, чем у материала изоляционных слоев, а площади полостей выбраны в соответствии с выражением 5C c-CtM H)d feoUx- i)