Высоковольтный газонаполненный изолятор

)5 Н 01 В 17/36 ОСУДАРСТВЕННОЕ ЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР) ТЕНТНО ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПА где ОР - расчетное нэпря Ео - допустимая напр верхности электродов;(71) Запорожский завод высоковольтной аппаратуры Производственного объединения(73) Запорожский завод высоковольтной аппаратуры Корпорации "Запорожтрэнсформатор"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1585838, кл, Н 01 Р 40/06, 1989.(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ ИЗОЛЯТОР(57) Использование: устройства высокого исверхвысокого напряжения, имеющие изоляционные конструкции конденсаторноготипа с изоляцией сжатым газом. Высоковольтный электрический аппарат содержит Изобретение относится к области высоковольтной техники, а именно к изоляционному узлу аппаратов высокого и сверхвысокого напряжения, имеющему изоляционныеконструкции конденсаторного типа с изоляцией сжатым газом.Целью изобретения является уменьшение габаритов аппарата за счет оптимизации геометрических размеров изоляционного узла, позволяющей ори заданной электрической прочности получить минимальные габариты.Цель достигается тем, что высоковольтный газонаполненный изолятор преимущественно высоковольтных электрических аппаратов содержит изоляционный корпус, в котором выполнены один электрод, пред.Ж 1838839 изоляционный узел с изоляцией сжатым газом, Узел выполнен из внутреннего электрода в виде трубы радиусом Во, внешнего электрода в виде коаксиального цилиндра конечной длины радиусом Вь и коаксиально расположенных двух или нескольких металлических цилиндров конечной длины с внутренними радиусами В 1, В 2, Вз, В 4 и толщиной Л с соответствующими скруглениями краев, которые прикреплены к внутреннему или внешнему электроду с помощью диэлектрических элементов произвольной формы. Основные геометрические и электрические параметры связаны, определенными соотношениями. Цилинд-рические электроды имеют постоянные радиусы по всей длине, причем их длина также Я выбирается по определенным выражениям, 1 Э.п.ф-лы, 3 ил. назначенный для заземления, один элект- СО род, предназначенный для подключения к (Д рабочему напряжению и и промежуточных (р электродов, причем 1П4, при этом указанные электроды выполнены в виде коаксиально расположенных труб разной длины с радиусами Во - для внутреннего электрода, Ввн - для внешнего электрода и В) - для промежуточных электродов.Их основные геометрические и электри- (Д ческие параметры связаны соотношением:Ви И 10,9+0,05. п)Во+(Вп-Ьи и+сп -и -с 3 п пз) Е Х 1 - а 32 01 = 1, 2, 3, 4, Ь - номер промежуточного и внешнего электродов;и - 1,2.3,4 - количество промежуточных электродов, при этома - допуск для радиусов промежуточного и внешнего электродов и равный 0 - О,ОЗ для промежуточных и 0 - 0,05 для внешнего электродов.аь Ьгл сгл 01 о - коэффициенты, определяющие радиусы электродов и равные в зависимости от количества промежуточных электродовагл = (0,141 - 1,900)Ьго = (0,965-0.523)с 1 л -- (0,260-0,135)б 1 о = (0,025-0,012),при этом емкость между электродами соответствует следующим соотношениям:Й 1+1В 1 + 11 и - =С,Й 1СГ, йЙ 1 - 1 1 пВ где 1 = 1,2,3,4, Ь - номер промежуточного или внешнего электрода,Цилиндрические электроды имеют постоянные радиусы по всей длине. причем их длины выбираются по следующим соотношениям:й1 = 1 1+1.Й - 1где 1 - длина промежуточного и внешнего электрода, при этом 1 = 1, 2, 3, 4, Ь.На фиг, 1 показан общий вид высоковольтного электрического аппарата: на фиг.2 - расположение электродов изоляционного узла; на фиг. 3 - схема замещения.Высоковольтный газонаполненный изолятор преимущественно высоковольтных электрических аппаратов содержит колонку 1 в виде заземленной трубы с системой концентрических потенциальных электродов 2, 3, 4.Труба 1 с системой концентрических потенциальных электродов 2, 3. 4 помещена в изоляционную покрышку 5.Высоковольтный изолятор с изоляцией сжатым газом содержит корпус, в котором выполнены внутренний электрод 1 в виде трубы радиусом Йо (находящийся под напряжением или заземленный), внешний электрод 4 в виде коаксиального цилиндра конечной длины (соответственно заземленного или находящегося под напряжением) радиуса Йь и коаксиально расположенных двух или нескольких металлических электродов 2, 3 конечной длины с внутренними РаДИУСаМИ Й 1 йгйл И тОЛЩИНОй Л С СООтветствующими скруглениями краев 6, крепящихся к внутреннему или внешнемуэлектроду 1, 4 с помощью диэлектрических элементов 7 произвольной формы(находящихся под промежуточными потенциалами), предназначенных для сни 5 жения напряженности на основныхэлектродах 2, 3.Их основные геометрические и электрические параметры связаны соотношениями;для системы с одним промежуточным элек 10 трОдОМ ВоВ 1ЙЬйь = (Во + 1,5 - р К 1 ф 0,05);ЕдЙ 1 = йо + (Вь - ВоК 0,5 +0,02),для системы с двумя промежуточными элек 155 тродами йоЙ 1Й 2йьЙ 1=(йо+ О,ЗЗЗ - Р К 1 ф 0,02): (1)ЕдВ 2 = ( Во +0,78Е К 1 +0,02);дйь = (0,95 йо + 1,28 Е - К 1 + 0,05),дгде Ор - расчетное напряжение;Ед - допустимая напряженность на поверхности электродов,при этом емкость между электродамидолжна удовлетворять соотноц 1 ениям;для системы с одним промежуточнымэлектродом 20 Й 1 1 и -В 2Яг 1 п -ЙьСо 1 Й 1 С 12 Я 2Йо В 1 40 Цилиндрические электроды 1-4 имеютпостоянные радиусы по всей длине, причем их длина выбирается по выражениям:для системы с одним промежуточнымэлектродом4511- - 1 ь,й 1Йодля системы с двумя промежуточнымиэлектродами11 - 12 12 = - 1 ьЙ 1 Й 2ЙоЙ 1Рассмотрим узел с двумя промежуточными электродами. Известно, что в конструкциях с сжатым газом величина допустимой напряженности Ед на поверх ности электродов зависит от вида напряжения Ор, давления газа Р и площади поверхности электродов Я. Однако для 51000 см, что имеет место в данной конструкции, Ед практически не зависит от Я. Тогда из рассмотрения схемы замещения 30 В 1 1 и -СО 1 Й 1С 16 Й 1Во ивВодля системы с двумя промежуточными 35 электродамис учетом толщин промежуточных электродов Л, можно записать;В 1 и - + (Я 1+ Л 11 п - - - + (Я 2 + Л) хВь Орхи - + =Е (2)Для нахождения минимальных габаритов высоковольтного изолятора при известном отношении - , очевидно, необходимоОЕд1 родифференцировать (2) по каждой переменной и приравнять частные производныек нулю,Расчеты показывают, что в этом случаедля различных отношений - радиус внутОрЕдренней трубы В, должен находиться в пределах Во =1,6+ 1,8 см, Однако такой размерВо не допустим по условию механическойили электрической (величины тока) прочности. Из практики проектирования подобныхконструкций известно, что Во 3 см. Поэтому данная задача является задачей нахождения минимума функции несколькихпеременных с ограничениями,Величина внешнего радиуса Вь является функцией переменных В 1, В 2 и параметров Яо, Л, .- . Задача состоит в условнойОдминимизации функции Вь при следующихограничениях:Яо = (3-, 6)см; Л= (0,1-0,5)см;- Р = (5-11)смОрЕдПодобная задача аналитически не решается. Ее решение требует численной реализации на ЭВМ при каждом сочетаниипараметров,Оптимальные значения величин Я 1, Я 2,Вь, сложно зависят от параметров ЯЛ,- . Поэтому для нахождения этих зависиОрЕдмостей целесообразно использовать методытеории планирования экспериментов. Обработка результатов ортогонального центрального ком позиуион ного планированияпозволила получить следующие зависимости:В 1 = 0,0072 + 1,009 Во + 0,338Ед- 0,34 Л+0,0513 Во Л,032ОО ЕдВ 2 =-0,565+ 1,06 Во+0,86 - Р+ 0,577 ЬО- 0,0162 Во - Р (3)ЕдЯь =- -1,704 + 1,125 Во + 1,591 - р +Ед +1,813 Л - 0,048 - РЕд Дальнейшая математическая обработказависимостей (3) позволила свести их к зависимости (1).При выборе геометрических размеров 5 по (1) погрешность расчета Ор не превосходит +5 оь, Этот факт установлен с помощьюиспользования метода статистических испытаний (Монте-Карло).Для фиксированных значений В, = 3 см 10и Во = 6 см и - =(5, 10) см было проведеноЕдпо 50000 статистических испытаний, что позволило определить погрешность вычислений Ор.15 Пример конкретного расчета, если;Во = 6 смЯ 1 = Яо + (Вь - ЯоН 0,5 +0,2) - 6 +=(0,95 6+ 1,28 401,1)10,5 = 20,3 см13501 ь = 35 смЯ 2 14630 12 = - 1 ь =35 = 53 смВ 1 9,7В 1 9,7,11 - 12 = -53 = 86 смВо 6Предлагаемое техническое решениепозволяет сократить время на проведение работ по оптимизации геометрических размеров изоляционного узла; призаданной электрической прочности получить минимальные габариты изоляционного узла. формула изобретения 1. Высоковольтный газонаполненный изолятор преимущественно высоковольтных электрических аппаратов, содержащий изоляционный корпус, в котором выполнены один электрод, предназначенный для заземления, один электрод, предназначенный для подключения к рабочему напряжению, и и промежуточных электродов, причем 1 й4, при этом укаэанные электроды выполнены в виде коаксиально , расположенных труб разной длины с радиусами Яо для внутреннего электрода, Вн - для внешнего электрода, и В - для промежуточных электродов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения радиальных габаритов аппаратов, их основные геометрические и электрические параметры связаны соотношениемСоставитель Б, ТретьякРедактор С, Кулакова Техред М,Моргентал . Коррект Н ол Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аз 2927 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5