Высоковольтный изолятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Ы1767543 А 1 В 17/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР МЦУОМЕ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 547842, кл. Н 01 В 17/02, 1977,2. Авторское свидетельство СССРМ 1120860, кл, Н 01 В 17/00, 1983,3, Авторское свидетельство СССРМ 291816, кл, Н 01 В 17/00, 1968.4, Авторское свидетельство СССРМ 364969, кл. Н 01 В 17/14, 1973,изобретения: изонен из и ветвей-пс опорными торцженными по вертполуэллипсы устдруг относительнсоид вращения,липсы снабжеветвями, распопоси в одной плосвстречу друг друнего введен допфланец, размещефланцами, равносоединенный дополуэплипсамилярной вертикал(57) Использование; в высоковольтных аппаратах мощных цепей питания. Сущност льзя использовать величении высокого о возрастает строи- а,ние относится к электро к высоковольтным прох золяторам, и может бь в высоковольтных апп р х электропитания,высоковольтный изолятор 1, корпус из двух изогнутых по вых изолирующих элементов положенных во взаимно пере- плоскостях, и арматуру, распоместах их пересечения,Этот изолятор н честве проходного Кроме того, при пряжения значител льная высота изоляув ьн тор Известен другой изолят щий изоляционный корпус, в ветвей, средняя линия сечен са имеет форму эллипса, а эл ния расположены по малойНедостатком этого изол слабая механическая прочн использовать как в качестве и в качестве опорного,р 2, содержаыполненный из 4 ия ветви корпу- Од ементы креплеоси эллипса.ятора является с 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. ть, его нельзя оходного, так Известен изолятор 3, к акже выполнен в виде элли величения механической пр а дополнительная ветвь. рпус которого а, однако для чности введе Изобрет ке, а именно и опорным попьзовдно мощных цеп Известен содержащий дуге стержн(ветвей), рас се кающихся ложенную вляционный корпус выпололуэллипсов, соединенных овыми фланцами, располоикальной оси изолятора, а ановлены со сдвигом а о друга и образуют эллипДиэлектрические полуэлны дополнительными оженными по их большей кости, направленными нагу к центру изолятора. В олнитепьный центральный нный соосно с торцовыми удаленных от них и жестко полнительными ветвями с в плоскости, перпендикуьной оси изолятора, 2 ил.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, окон цевателей(торцовых фланцев) и дополнительных ветвей.Однако этот изолятор (прототип) имеет недостаточную электрическую прочность по поверхности изолирующих стержней (ветвей).Длинз стержней определяется классом напряжений, другими словами, при повышении номинала высокого напряжения значительно возрастает строительная высота изолятора, т,е. увеличиваются его габариты, Кроме того, 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 и 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, направленныминавстречу друг другу к центру изолятора. При этом соосно с торцовыми фланцами равноудаленно от них расположен дополнительный центральный фланец, жестко соединенный с дополнительными ветвямиполуэллипсов 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 предложеннымтехническим решением.Сопоставление с прототипом показывает, что длина стержней (ветвей) в конструкции прототипа определяется классом высокого напряжения, т,ечем выше номи 40 50 5 10 15 20 25 30 35 нал высокого напряжения, тем длиннее диэлектрические стержни, следовательно,значительно повышается строительная высота изолятора, Отсюда видно, что предлагаемый высоковольтный изолятор имеетвысокую эксплуатационную надежность,так как соблюдается электрическая равнопрочность как по воздуху, так и по поверхности ветвей (изоляции), Воздушнаяэлектрическая прочность пропорциональнавысоте Н изолятора, а длина полуэллипсовподобрана таким образом, что в каждой ветви изолятора укладывается 2 Н, что обеспечивает электрическую прочность данноговысоковольтного изолятора.Таким образом, предложенный высоковольтный изолятор соответствует критериюизобретения "новизна", Сравнение этогорешения не только с прототипом, но и сдругими техническими решениями в даннойобласти техники не позволило выявить в нихпризнаки, отличающие изобретение отпрототипа, что позволяет, сделать вывод осоответствии критерию "существенные отличия".На фиг.1 изображен общий вид высоковольтного изолятора; на фиг,2 - разрез А-А- дополнительных ветвей и фланца изолятора.Высоковольтный изолятор содержитизоляционный корпус 1 из диэлектрическихветвей и - полуэллипсов 2, опорные торцо- .вые фланцы 3, дополнительные диэлектрические ветви 4, жестко связанные сдополнительным фланцем 5, установленныевнутри изолятора высоковольтные элементы 6, которые закреплены при помощи элементов 7 крепления, показаны пути 8 утечкитока, армированные стержни 9, показанавысота 10 изолятора Н - длина малой осиэллипсоида, длина В - большей оси эллипсоида 11, полость ветвей изолятора 12.б - внутренний диаметр изолятора,В - радиус закруглений изоляционногокорпуса,- длина дополнительной оси,а - угол сдвига между и полуэллипсами,Сборку высоковольтного изолятора осуществляют следующим образом. Изоляционный.корпус 1 выполняют составным изготовых, ранее отлитых, полуэллипсов 2 совместно с дополнител ьной ветвью 4 из стеклопластика, электротехнического фарфора,высокопрочной корундовой керамики илидругого диэлектрического материала.Затем концы полуэллипсов 2 и дополнительной ветви 4 устанавливают в отверстияторцовых фланцев 3 и центрального фланца5, соответственно и надежно закрепляют.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В целях повышения механической и рочности в полуэллипсах 2 и ри 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 и рочностью воздуха.Чтобы сохранить данную высоту Н при заданном номинале высокого напряжения, необходимо путь 8 утечки тока в диэлектрическом корпусе 1 иметь не менее 2 Н.Этодостигается при правильно выбранных радиусах закругленийЙзак0,1,0,150где б - 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,дв 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 длину1 0,76 В/Н,где- 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 и 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 основномотмеханическои нагрузкй йа йзолятор.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 высоковольт- ный кабель, внутри фланцев 3 и 5, закрепив их элементами 7 крепления.Эти соединения могут быть выполнены посредством врубок или с применениемспециальных 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 изготовлейие 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 враще ния, и торцевых опорных фланцев, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения эксплуатационных возможностей путем использования его в качестве опорного и проходного изолято ров, изоляционный корпус образован и ветвями в виде полуэллипсов, соединенных с опорными торцевыми фланцами, расположенными по вертикальной оси,изолятора, полуэллипсы выполнены с дополнитель ными ветвями, расположенными по ихбольшей оси в одной плоскости и направленными навстречу друг другу к центру изолятора, при этом соосно с торцевыми фланцами равноудаленно от них располо жен дополнительный центральный фланец,жестко соединенный с дополнительными ветвями полуэллипсов в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси изолятора,1767543 Составитель Е,КаравайцевТехред М.Моргентал Корректор А.Долинич Редактор Б.Федотов Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 Заказ 3551 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5