Ввод высокого напряжения

 

Использование: конструкции вводов различных аппаратов высокого напряжения, конструкции кабельных вводов в комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией, в трансформаторы. Сущность изобретения: ввод содержит токоведущий стержень, изоляцию, имеющую на внутренней поверхности покрытие из электропроводящей резины с _v 15 Омсм, трубчатый элемент из электропроводящей резины с удельным объемным электрическим сопротивлением _v 1040 Омсм, опорную втулку, верхний и нижний экраны, защитную эпоксидную деталь. Защитная эпоксидная деталь согласно первому варианту выполнена в виде цилиндра, согласно второму - в виде конуса с углами конусностей внешней и внутренней поверхностей 2540^o и 3050^o соответственно. Изоляция выполнена из изоляционной кремнийорганической резины. Защитная деталь выполнена из стеклоэпоксидных или эпоксидных материалов с наполнителями. Изобретение направлено на повышение электрических параметров и упрощение изготовления. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно ко вводам различных аппаратов высокого напряжения, и к кабельной технике, ко вводам в комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией для кабелей с изоляцией из вулканизированного полиэтилена на напряжение 110 кВ и выше.

Большинство известных вводов конденсаторного типа содержат, как правило, фарфоровые изоляторы, имеющие большую массу, высокую трудоемкость изготовления и соответственно высокую стоимость. Существенным недостатком фарфоровых изоляторов является их хрупкость [Патент США 3875327. Проходной изолятор. Westinghouse Electric Co. Jerry L. Hildenbrand].

Конденсаторные вводы имеют высокую трудоемкость изготовления и необходимость контроля герметичности конструкции в эксплуатации.

Известна конструкция ввода высокого напряжения [Патент США 3318995. Литой проходной изолятор с контролируемыми и экранируемыми усадочными раковинами. Westinghouse Electric Co., Richard D. Buckley, Anthony J. Palumbo], содержащая изоляцию из эпоксидного компаунда с расположенным в центральной части токоведущим стержнем.

Между токоведущим стержнем и литой эпоксидной изоляцией находится полость, образованная за счет усадки эпоксидного компаунда при изготовлении. Полость частично заполнена покрытием из электропроводящей резины соединенным с эпоксидной изоляцией.

Конструкция ввода содержит также опорную втулку, представляющую собой металлический цилиндр с опорным фланцем. Между внутренней поверхностью цилиндра и эпоксидной изоляцией также имеется цилиндрическая полость, в которой имеется трубчатый элемент из электропроводящей резины, соединенный с поверхностью эпоксидной изоляции. Верхний и нижний концы трубчатого резинового элемента соединены с верхней и нижней частями опорной втулки соответственно и имеют потенциал земли.

Верхняя и нижняя торцевые части покрытия из электропроводящей резины, находящегося около токоведущего стержня, соединены с токоведущим стержнем и имеют его потенциал.

Конструкция не имеет фарфорового изолятора, изоляционных жидкостей. Процесс изготовления и сборки этой конструкции существенно упрощен с одновременным снижением материалоемкости.

Эта конструкция является наиболее близким техническим решением к заявляемому.

Конструкция имеет следующие недостатки. Покрытие из электропроводящей резины, примыкающее к токоведущему стержню, имеет осевую длину в два раза меньшую, чем длина токоведущего стержня. Это приводит к необходимости выполнения закруглений кромок торцевых частей этого покрытия, так как эти кромки находятся под воздействием сильных электрических полей. Несмотря на выполнение этого конструктивного мероприятия, около этих закруглений в электрическом поле возникают значительно более высокие значения напряжений электрического поля, по сравнению с простой цилиндрической поверхностью. При циклических температурных воздействиях граница раздела между покрытием и эпоксидной изоляцией находится под воздействием термодинамических напряжений за счет разных коэффициентов теплового расширения покрытия и эпоксидной изоляции. В связи с этим, несмотря на наличие между токоведущим стержнем и покрытием компенсирующей полости, образованной за счет усадки эпоксидной изоляции при литье и дающей возможность покрытию и изоляции свободно расширяться, на указанной границе раздела могут возникнуть расслоения, в которых обязательно будут происходить разряды в эксплуатации.

Особенно велика вероятность возникновения разрядов в зонах закругления торцевых частей покрытия, где имеются, как было отмечено выше, повышенные значения напряженностей электрического поля. Аналогичные недостатки присущи границе раздела между эпоксидной изоляцией и трубчатым элементом из электропроводящей резины, находящимся около опорной втулки. Кроме того, в конструкции не предусмотрено одновременное наличие покрытия и трубчатого элемента из электропроводящей резины. Сопротивление материалов этих элементов в прототипе очень высокое - 210³-10010³ Омсм. Два этих фактора делают невозможным применение такой конструкции на напряжение 110 кВ и выше. Используемые в прототипе эпоксидные смолы с наполнителями имеют высокие значения диэлектрических проницаемостей, что также затрудняет их использование в качестве основной изоляции на высокие напряжения.

Задача изобретения состоит в создании конструкции ввода высокого напряжения с повышенными электрическими характеристиками, уменьшенной материалоемкостью, отсутствием изоляционных жидкостей, требующих контроля герметичности в эксплуатации с одновременным упрощением технологии его изготовления и сборки.

Технический результат достигается тем, что ввод высокого напряжения, содержащий токоведущий стержень, изоляцию, имеющую на внутренней поверхности покрытие из электропроводящей резины, трубчатый элемент из электропроводящей резины и опорную втулку, дополнительно содержит верхний и нижний экраны, расположенные на торцах ввода, защитную эпоксидную деталь, выполненную в виде цилиндра или конуса, охватывающего нижнюю часть ввода, изоляция выполнена из изоляционной кремнийорганической резины, покрытие нанесено на всю внутреннюю поверхность изоляции и выполнено из электропроводящей кремнийорганической резины с _v 1-5 Омсм, трубчатый элемент выполнен из электропроводящей резины с _v 1040 Омсм и напрессован на внутреннюю цилиндрическую поверхность опорной втулки, причем покрытие, изоляция, трубчатый элемент и опорная втулка выполнены в виде монолита.

По одному из вариантов выполнения технического решения, защитная деталь выполнена из стеклоэпоксидных материалов, по другому варианту - из эпоксидных материалов с наполнителями.

Кроме того, углы конусностей внешней и внутренней поверхностей защитной детали составляют 2060^o соответственно.

В предлагаемой конструкции предусматривается одновременное наличие покрытия из электропроводящей резины около опорной втулки. При этом коэффициенты температурных расширений электропроводящих и изоляционных резин одинаковы, что позволяет избежать расслоения между электропроводящими и изоляционными частями ввода при циклических температурных воздействиях. Изоляция из кремнийорганических резин, в отличие от эпоксидных компаундов, используемых в прототипе, не имеет минеральных наполнителей, поэтому обладает высокими электрическими характеристиками, гибкостью, устойчивостью к тепловому старению.

Перечисленные выше преимущества позволяют применить предлагаемую конструкцию на высокие напряжения. Покрытие из электропроводящей резины, примыкающее к токоведущему стержню имеет _v 15 Омсм и толщину 0,11 мм.

Опорная втулка предлагаемой конструкции имеет напрессованный на ее внутреннюю цилиндрическую поверхность трубчатый элемент из электропроводящей кремнийорганической резины с _v 1040 Омсм и толщиной 5-10 мм в зависимости от габаритов конструкции. Торцевые участки напрессованного элемента имеют закругления с радиусами от 2 до 10 мм в зависимости от напряжения. Элемент имеет хорошую адгезию к опорной втулке, обусловленную уровнем современных технологий переработки и свойств используемых материалов.

Для защиты нижней части изоляции ввода от воздействия изоляционного масла аппарата, в котором используется ввод, в предлагаемой конструкции предполагается использование эпоксидных защитных деталей. Согласно одному из вариантов технологического решения защитная деталь для вводов на напряжения до 110 кВ представляет собой стеклоэпоксидный цилиндр толщиной 35 мм или толщиной 510 мм конус для вводов на напряжения 110 кВ и выше, которые с помощью изоляционной смазки напрессовываются на нижнюю часть изоляции ввода. Угол конусностей внешней и внутренней поверхностей конуса составляет 3040^o соответственно.

Согласно другому варианту предусматривается вместо указанного выше стеклоэпоксидного цилиндра использовать на напряжение 110 кВ и выше конус из эпоксидной смолы с наполнителем, повышающим ее механическую прочность.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид конструкции ввода до 110 кВ, на фиг.2 - общий вид конструкции предлагаемого ввода на напряжение 110 кВ и выше.

Как показано на фиг.1, предлагаемая конструкция ввода содержит верхний экран 1, токоведущий стержень 2, изоляцию 3, покрытие 4 из электропроводящей резины, примыкающий к токоведущему стержню трубчатый элемент 5, выполненный из электропроводящей резины и примыкающий к опорной втулке 6, защитная стеклоэпоксидная деталь 7 в виде цилиндра, нижний экран 8.

На фиг.2 представлена конструкция ввода на напряжение 110 кВ и выше, содержащая те же конструктивные элементы, что и фиг.1, за исключением стеклоэпоксидного цилиндра 7. В данном случае используется эпоксидный конус.

Процесс изготовления предлагаемого ввода состоит из четырех этапов: напрессовки на опорную втулку 6 трубчатого элемента 5 из электропроводящей резины, литья изоляции 3, нанесения на внутреннюю поверхность изоляции 3 покрытия 4 из электропроводящей резины и сборки токоведущего стержня 2, экранов 1 и 8, эпоксидной защитной детали 7.

По сравнению с технологией изготовления вводов конденсаторного типа, включая режимы изготовления изоляции, фарфоровых изоляторов, сборку и т.д. время изготовления предлагаемой конструкции ввода снижено, как минимум, в 56 раз.

Материалоемкость предлагаемой конструкции снижена в 2 раза - для вводов до 110 кВ, в 3 раза - для вводов 110 кВ и выше.

Формула изобретения

1. Ввод высокого напряжения, содержащий токоведущий стержень, изоляцию, имеющую на внутренней поверхности покрытие из электропроводящей резины, трубчатый элемент из электропроводящей резины и опорную втулку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит верхний и нижний экраны, расположенные на торцах ввода, защитную эпоксидную деталь, выполненную в виде цилиндра или конуса, охватывающую нижнюю часть ввода, изоляция выполнена из изоляционной кремнийорганической резины, покрытие нанесено на всю внутреннюю поверхность изоляции и выполнено из электропроводящей кремнийорганической резины с _v 15 Омсм, трубчатый элемент выполнен из электропроводящей резины с _v 1040 Омсм, где _v - удельное объемное электрическое сопротивление, и напрессован на внутреннюю цилиндрическую поверхность опорной втулки, причем покрытие, изоляция, трубчатый элемент и опорная втулка выполнены в виде монолита.

2. Ввод по п. 1, отличающийся тем, что защитная эпоксидная деталь выполнена из стеклоэпоксидных или эпоксидных материалов с наполнителями.

3. Ввод по п. 2, отличающийся тем, что углы конусностей внешней и внутренней поверхностей защитной эпоксидной детали, выполненной в виде конуса, составляет 2540^o и 3050^o соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2