Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки



Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки
Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки
Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки
Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки
Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки
Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки

 


Владельцы патента RU 2608836:

Дженерал Электрик Компани (US)

Изобретение относится к узлам высоковольтных изоляционных втулок, а именно к узлам короностойких высоковольтных изоляционных втулок. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки (1) включает трубчатую изоляцию (20), окружающую проводник, фланец (30), расположенный на внешней поверхности трубчатой изоляции (20), и первую полосу полупроводящей глазури (61), расположенную на внешней поверхности трубчатой изоляции на расстоянии от конца трубчатой изоляции. Изобретение обеспечивает повышение стойкости к коронному разряду. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

 

ПРЕДСЫЛКА СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрытый в тексте данного описания объект изобретения относится к узлам высоковольтных изоляционных втулок (бушингов), а более конкретно к узлам короностойких высоковольтных изоляционных втулок, применяемым в крупногабаритном, охлаждаемом водородом турбогенераторе.

Если к устройству или конструкции подводят электроэнергию, можно использовать узел изоляционной втулки для того, чтобы способствовать изоляции силовой линии от здания или конструкции. Например, изоляционные втулки применяют для подачи высокого напряжения к турбинам. Изоляционные втулки включают проводник, трубчатую изоляцию вокруг проводника и устройство для закрепления трубчатой изоляции на здании или конструкции. Проводник проходит через трубчатую изоляцию и в здание или конструкцию.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному из аспектов данного изобретения, узел изоляционной втулки содержит: трубчатую изоляцию, которая окружает проводник, фланец, расположенный на внешней поверхности трубчатой изоляции, и первую полосу полупроводящей глазури, расположенную на внешней поверхности трубчатой изоляции на расстоянии от первого конца трубчатой изоляции, где первая полоса полупроводящей глазури включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления.

Согласно другому аспекту данного изобретения, устройство высоковольтной изоляционной втулки содержит изоляционную втулку, имеющую трубчатую изоляцию, окружающую проводник, и фланец на внешней поверхности трубчатой изоляции для прикрепления изоляционной втулки к конструкции; при этом внешняя поверхность трубчатой изоляции имеет по меньшей мере одну полосу полупроводящей глазури, расположенную на расстоянии от конца трубчатой изоляции, где по меньшей мере одна полоса полупроводящей глазури включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления; а также трансформатор тока, расположенный на расстоянии от изоляционной втулки, для контроля тока, протекающего по проводнику.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения, узел высоковольтной изоляционной втулки содержит трубчатую изоляцию, окружающую проводник по меньшей мере одну полосу полупроводящей глазури на поверхности трубчатой изоляции, где по меньшей мере одна полоса включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления, и неполупроводящую глазурь на участках поверхности трубчатой изоляции, которые не содержат по меньшей мере одну полосу из полупроводящей глазури.

Эти и другие преимущества и отличительные признаки станут более ясными из последующего описания в сочетании с чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Объект, который рассматривают как изобретение, конкретно указан и четко заявлен в формуле изобретения, приведенной в заключение описания. Вышеупомянутые и прочие отличительные признаки и преимущества изобретения видны из последующего подробного описания, рассматриваемого в сочетании с сопровождающими чертежами, где:

Фиг.1 иллюстрирует изоляционную втулку по одному из воплощений данного изобретения;

Фиг.2 иллюстрирует вид в сечении изоляционной втулки по одному из воплощений данного изобретения;

Фиг.3 иллюстрирует вид в сечении части изоляционной втулки по одному из воплощений данного изобретения;

Фиг.4 и 5 иллюстрируют электрические поля, формируемые током, протекающим в проводнике изоляционной втулки;

Фиг.6 представляет собой график, иллюстрирующий распределение напряжения на поверхности изоляционной втулки.

Подробное описание разъясняет воплощения данного изобретения, а также преимущества и отличительные особенностями, посредством примера и со ссылкой на чертежи.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1 иллюстрирует изоляционную втулку 1, имеющую первый конец 2 и второй конец 3, согласно воплощению данного изобретения. Изоляционная втулка 1 включает трубчатую изоляцию 20, окружающую проводник 10. В одном из воплощений трубчатая изоляция 20 сделана из фарфора. Например, трубчатая изоляция 20 может быть изготовлена из высококачественного фарфора С-120/С-130 на основе оксида алюминия. Фланец 30 окружает трубчатую изоляцию 20. В одном из воплощений фланец 30, который изготовлен из немагнитного материала, например из нержавеющей стали, закреплен на неподвижной поверхности так, что один конец изоляционной втулки 1 расположен на одной стороне поверхности, а другой конец изоляционной втулки 1 расположен на другой стороне неподвижной поверхности. Например, неподвижная поверхность может быть корпусом турбины. В этом случае первый конец 2 изоляционной втулки расположен вне корпуса турбины (воздушная сторона), а второй конец 3 изоляционной втулки расположен внутри корпуса турбины, или, более конкретно, узла несущей конструкции статора генератора (водородная сторона).

На первом конце 2 изоляционной втулки 1, между незащищенной частью проводника 10 и фланцем 30, расположены первый комплект кольцеобразных ребер или выступов 21 и первая полоса 61 полупроводящей глазури (или первая покрытая полупроводящей глазурью полоса). Покрытый неполупроводящей глазурью участок 25 расположен между незащищенной частью проводника 10 и выступами 21. На втором конце 3 изолирующей втулки 1 находятся второй комплект кольцеобразных ребер или выступов 24 и вторая полоса 62 полупроводящей глазури (или вторая покрытая полупроводящей глазурью полоса). Покрытый неполупроводящей глазурью участок 26 расположен между вторым комплектом выступов 24 и незащищенной частью проводника 10. По ходу описания и формулы изобретения детали 21 и 24 описывают как ребра, выступы, комплекты ребер/выступов, участки в виде ребер/выступов, кольцеобразные ребра/выступы и т.п.

Первая покрытая полупроводящей глазурью полоса 61 включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления. Этот комплект подзон расположен так, чтобы формировать градиент удельного сопротивления от покрытой неполупроводящей глазурью части 25 до первой подзоны 63 и до второй подзоны 64. Другими словами, покрытый неполупроводящей глазурью участок 25 имеет большее удельное сопротивление, чем каждая из подзон 63 и 64 первого покрытого полупроводящей глазурью участка 61, и первая подзона 63 имеет большее удельное сопротивление, чем вторая подзона 64.

Подобным образом, вторая покрытая полупроводящей глазурью полоса 62 включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления. Комплект подзон выполнен так, чтобы формировать градиент удельного сопротивления от покрытого неполупроводящей глазурью участка 26 до третьей подзоны 65 и до четвертой подзоны 66. Другими словами, покрытый неполупроводящей глазурью участок 26 имеет большее удельное сопротивление, чем каждая из подзон 65 и 66 второй покрытой полупроводящей глазурью полосы 62, и третья подзона 65 имеет большее удельное сопротивление, чем четвертая подзона 66.

Хотя Фиг.1 изображает только две подзоны в каждой из первой и второй полос 61 и 62 полупроводящей глазури, согласно альтернативным воплощениям можно использовать количество подзон, превышающее два. Например, в одном из воплощений, первая или вторая покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 включают три или более подзон, имеющих различные удельные сопротивления. Эти три или более подзон расположены так, чтобы формировать градиент удельного сопротивления от покрытых неполупроводящей глазурью участков 25 и 26, соответственно, до фланца 30.

Фланец 30 включает часть 31 основы, имеющую по существу цилиндрическую или коническую форму, и выступающую часть 32, выдающуюся из части 31 основы. В одном из воплощений выступающая часть имеет по существу дискообразную форму. В некоторых воплощениях фланец 30 включает дополнительные отличительные особенности, например поддерживающие скобы и отверстия для монтажа или крепления фланца 30 к поверхности. В другом воплощении часть 31 основы фланца 30 является параллельной к поверхности трубчатой изоляции 20. Например, каждая из внешних поверхностей трубчатой изоляции 20 и части 31 основы фланца 30 могут иметь цилиндрическую или коническую форму, а часть 31 основы фланца 30 может располагаться вдаль части внешней поверхности трубчатой изоляции 20 и окружать трубчатую изоляцию 20.

Первая и вторая полосы 61 и 62 полупроводящей глазури представляют собой части изоляционной втулки 1, в которых полупроводящие материалы внедрены в глазурь, составляющую внешний слой трубчатой изоляции 20. В некоторых воплощениях участки изоляционной втулки 1, которые не содержат полосы 61 и 62 полупроводящей глазури, например ребристые части 21 и 24 и части 25 и 26, покрыты неполупроводящей глазурью. Нанесение полупроводящей глазури на трубчатую изоляцию 20 связывает полупроводящий материал с трубчатой изоляцией 20 сильнее, чем в случае его нанесения в виде слоя другими способами, например химическим осаждением или нанесением полупроводящих материалов на предварительно глазированную поверхность или неглазированную поверхность, не фиксируя материал на поверхности путем глазурования. В некоторых воплощениях глазурь из полупроводника можно сформировать в печи для изготовления фарфора, температура обжига в которой может составлять столь большую величину, как 1200°С.

Покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 расположены по обе стороны фланца 30. В одном из воплощений покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 расположены в непосредственной близости к фланцу 30. Другими словами, в одном из воплощений между фланцем 30 и покрытыми полупроводящей глазурью полосами 61 и 62 отсутствует покрытый неполупроводящей глазурью участок. При расположении покрытых полупроводящей глазурью полос 61 и 62 в непосредственной близости к фланцу 30 существенно возрастает стойкость изоляционной втулки 1 к образованию коронного разряда и поверхностному пробою.

В воплощении, проиллюстрированном на Фиг.1, первая и вторая покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 расположены между ребрами 21 и 24 и фланцем 30, соответственно. Однако в альтернативных воплощениях части ребер 21 и/или 24 также покрыты полупроводящей глазурью. В других воплощениях части внешней поверхности трубчатой изоляции ниже фланца 30 покрыты неполупроводящей глазурью.

Покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 представляют собой полосы, которые опоясывают трубчатую изоляцию 20 по окружности.

Глазурованные части трубчатой изоляции 20 на обеих сторонах покрытых полупроводящей глазурью полос 61 и 62 включают обычную глазурь, которая не содержит полупроводящих материалов. Обычная глазурь имеет относительно высокое поверхностное сопротивление, например поверхностное удельное сопротивление в диапазоне 0,11×(1012÷1014) Ом/м2 [(1012÷1014) Ом/100 кв.футов]. Согласно одному из воплощений поверхностное удельное сопротивление первой и третьей подзон 63 и 65 находится в интервале 0,11×(108÷109) Ом/м2 [(108÷109) Ом/100 кв.футов], а поверхностное удельное сопротивление второй и четвертой подзон 64 и 66 находится в интервале 0,11×(106÷107) Ом/м2 [(106÷107) Ом/100 кв.футов]. В одном примере воплощения каждая подзона 63, 64, 65 и 66 является однородной, или каждая подзона содержит только одну полосу, имеющую одно удельное сопротивление, а не многочисленные полосы, имеющие различные удельные сопротивления.

Согласно одному из воплощений, полупроводящая глазурь увеличивает поверхностную температуру фарфора на несколько градусов Цельсия, из-за природы основанного на удельном сопротивлении выравнивания распределения напряжения, что предотвращает конденсацию влаги и осаждение загрязнений из окружающей среды, что дополнительно улучшает короностойкость изоляционной втулки 1.

В некоторых воплощениях в полупроводящую глазурь вводят выравнивающие распределение напряжения материалы, имеющие поверхностное удельное сопротивление, которое снижается при увеличении электрических полей или температур. Пример выравнивающих распределение напряжения материалов включает оксид железа-титана. Другие примеры включают оксид олова, карбид кремния, нитрид кремния, нитрид алюминия, нитрид бора, оксид бора, оксид молибдена, дисульфид молибдена, Ва2О3 и карбид алюминия. В одном из воплощений линейное термическое расширение полупроводящей глазури меньше, чем у материала основы, например фарфора, трубчатой изоляции 20.

В одном из воплощений данного изобретения на оба конца фланца 30, в непосредственной близости к полосам 61 и 62 из полупроводящей глазури, наносят электропроводящий адгезив 40. Электропроводящий адгезив 40 электрически соединяет фланец 30 с полосами 61 и 62 полупроводящей глазури.

Фиг.2 иллюстрирует сечение половины изоляционной втулки 1. Трубчатая изоляция 20 изоляционной втулки 1 включает основу, или основную часть 27, сделанную из изолирующего материала, например фарфора. Кольца 50 расположены внутри основы 27, чтобы устанавливать проводник 10 внутри трубчатой изоляции 20. Согласно различным воплощениям кольца 50 могут быть или частью основы 27, или они могут представлять собой независимые структуры, которые вставлены в полость основы 27. В одном из воплощений кольца изготовлены из электропроводящего материала, например металла, а более конкретно - представляют собой пружины из нержавеющей стали. На концах трубчатой изоляции 20 также обеспечена прокладка 51.

Фланец 30 закреплен на основе 27 с помощью в высокой степени теплоизолирующего материала 52 (рассчитанного на высокую тепловую мощность), на основе отвержденной эпоксидной смолы. В одном из воплощений основа 27 включает выступающую часть 28, которая упирается в выступ фланца 30, чтобы удерживать фланец 30 в определенном положении по отношению к основе 27. Теплоизолирующая эпоксидная смола 52 заполняет пространство между основой 27 и основой 31 фланца 30, соответствующее высоте выступающей части 28. Фланец 30 дополнительно включает по меньшей мере шесть отверстий 33 для прикрепления изоляционной втулки 1 к поверхности.

Полосы полупроводящей глазури имеют длину d2 и d1, соответственно. В одном из воплощений объединенная длина d1+d2 составляет не более 30,48 см (12 дюймов). Например, в одном из воплощений первая полоса 61 полупроводящей глазури имеет длину 13,97 см (5,5 дюймов), а вторая полоса полупроводящей глазури имеет длину 8,89 см (3,5 дюймов). Первая подзона и вторая подзона имеют длины d3 и d4, соответственно. Третья подзона 65 и четвертая подзона 66 имеют длины d5 и d6, соответственно. Согласно одному из воплощений длина d3 первой подзоны 63 больше, чем длина d4 второй подзоны 64; а длина d5 третьей подзоны 65 больше, чем длина d6 четвертой подзоны 66. Специалистам известно, что длина или ширина полупроводящей полосы может иметь связанные с техническими условиями процесса изготовления фарфора пределы или допуски. Однако связанные с техническими условиями пределы и допуски являются умеренными, и существуют различные полупроводящие полосы для того, чтобы дополнительно снизить электрическое поле и избежать запуска коронного разряда.

Согласно одному из воплощений внутреннюю поверхность или стенку 29 основы 27 покрывают полупроводящей глазурью. Полупроводящая глазурь на внутренней поверхности 29 имеет поверхностное удельное сопротивление, которое не превышает поверхностное сопротивление второй и четвертой подзон 64 и 66. Например, в то время как поверхностное удельное сопротивление второй и четвертой подзон 64 и 66 составляет в интервале 0,11×(106÷107) Ом/м1 [(106÷107) Ом/100 кв.футов], поверхностное удельное сопротивление полупроводящей глазури на внутренней поверхности 29 может составлять в интервале 0,11×(105÷107) Ом/м2 [(105÷107) Ом/100 кв.футов]. Непроводящая глазурь, или каждая глазированная часть трубчатой изоляции 20, которая не содержит полупроводящей глазури, включая участки 25 и 26, и ребристые участки 21 и 24, могут иметь поверхностное удельное сопротивление в интервале 0,11×(1012÷1014) Ом/м2 [(1012÷1014) Ом/100 кв.футов].

Фиг.3 иллюстрирует увеличенный участок части изоляционной втулки 1. Основа 27 трубчатой изоляции 20 имеет глазурованные участки, соответствующие части внешней поверхности трубчатой изоляции 20, имеющей кольцеобразные выступы 24, части внешней поверхности, не имеющей кольцеобразных выступов 26, внутренней поверхности 29 трубчатой изоляции 20 и второй полосе 62 изолирующей глазури. Вторая полоса 62 полупроводящей глазури включает третью и четвертую подзоны 65 и 66. Глазурь 71 покрывает внешнюю поверхность кольцеобразных выступов 24 и участок 26, не имеющий кольцеобразных выступов. Глазурь 71 является неполупроводящей глазурью. Глазурь 72 покрывает внутреннюю поверхность или стенку 29 трубчатой изоляции 20. В одном из воплощений толщина глазури 71, 72, 65 или 66 составляет от 1/20 до 1/40 толщины основы 27.

Электропроводящий адгезив 40 наносят на концевую поверхность 35 фланца 30. Электропроводящий адгезив 40, имеющий столь низкое поверхностное удельное сопротивление, как 0,44×10-3 Ом/м2 (4×10-3 Ом/100 кв. футов), соединяет фланец со второй подзоной 66. В одном из воплощений адгезив представляет собой матрицу на основе силикона или эпоксидной смолы, наполненную сажей или, для более высокой износостойкости, наполненную частицами серебра, для достижения требуемого поведения.

Таблица 1 иллюстрирует сравнение распределения электрического поля на внешней поверхности изоляционной втулки, имеющей полосу, покрытую полупроводящей глазурью, и изоляционной втулки, не имеющей полосы, покрытой полупроводящей глазурью.

Величины в Таблице 1 соответствуют изоляционной втулке, присоединенной к конструкции, заполненной водородом (Н2), например к турбогенератору, так, чтобы часть изоляционной втулки на одной стороне фланца контактировала с воздухом, а часть изоляционной втулки на другой стороне фланца контактировала с водородом. Величины в Таблице 1 соответствуют стороне, контактирующей с водородом, при проведении испытаний на номинальное напряжение 24 кВ.

Таблица 1
Электрическое поле на внешней поверхности фарфора (сторона Н2), кВ/см (кВ/дюйм)
Напряжение при испытании 14,6 кВ 68 кВ
Полупроводящая глазурь отсутствует 2,54×(1012-1014) Ом-см (1012-1014 Ом-дюйм) 19,9(51) 93,2 (239)
Пример 1: 3,7 (9,5) 17,2 (44)
Полоса полупроводящей глазури из 2 подзон (2,54×107 Ом-см (1×107 Ом-дюйм) и 12,7×108 Ом-дюйм (5×108 Ом-дюйм))
Пример 2: 2,2 (5,7) 10,9 (28)
Полоса полупроводящей глазури из 2 подзон (2,54×107 Ом-см (1×107 Ом-дюйм) и 2,54×109 Ом-см (1×109 Ом-дюйм))

В примерах, проиллюстрированных в Таблице 1, напряжение, подаваемое на проводник 10 (14,6 кВ), соответствует испытательному напряжению, которое составляет 1,05х максимальное номинальное напряжение 24 кВ/1,732, согласно требованиям IEC 60137, а напряжение 68 кВ соответствует высокому испытательному напряжению (High Potential, Hipot), имитирующему всплеск потенциала, который может произойти при работе и который примерно в три раза превышает номинальное напряжение изоляционной втулки. В каждом примере, соответствующем примерам воплощения данного изобретения, в которых изоляционная втулка 1 включает подзоны 65 и 66, имеющие различные удельные сопротивления, чтобы сформировать градиент удельного сопротивления от покрытой неполупроводящей глазурью части 26 к фланцу 30, электрическое поле, создаваемое на внешней поверхности изоляционной втулки 1, существенно меньше, чем при использовании неполупроводящей глазури, что значительно снижает тенденцию поверхностного пробоя и коронного разряда (напряженность поля запуска примерно 29,25 кВ/см (75 кВ/дюйм)).

Таблица 2 иллюстрирует сравнение распределения электрического поля на внешней поверхности изоляционной втулки, имеющей полосу, покрытую полупроводящей глазурью, и изоляционной втулки, не имеющей полосы, покрытой полупроводящей глазурью.

Величины в Таблице 2 соответствуют изоляционной втулке, присоединенной к конструкции, заполненной водородом (Н2), например турбине, так, чтобы часть изоляционной втулки на одной стороне фланца контактировала с воздухом, а часть изоляционной втулки на другой стороне фланца контактировала с водородом. Величины в Таблице 2 соответствуют стороне, контактирующей с воздухом.

Таблица 2
Электрическое поле на внешней поверхности фарфора (сторона воздуха), кВ/см (кВ/дюйм)
Напряжение при испытании 14,6 кВ 68 кВ
Полупроводящая глазурь отсутствует (2,5×1012-1014 Ом-см (1012-1014 Ом-дюйм)) 33,5 (85) 144,9 (368)
Пример 1: 4,7(12) 22 (56)
Полоса полупроводящей глазури из 2 подзон (2,5×107 Ом-см (1×107 Ом-дюйм) и 12,5×108 Ом-см (5×108 Ом-дюйм))
Пример 2: 2,2 (5,6) 10,6 (27)
Полоса полупроводящей глазури из 2 подзон (2,54×107 Ом-см (1×107 Ом-дюйм) и 2,54×109 Ом-см (1×109 Ом-дюйм))

В примерах, проиллюстрированных в Таблице 2, напряжение, подаваемое на проводник 10 (14,6 кВ), соответствует испытательному напряжению, которое составляет 1,05х максимальное номинальное напряжение 24 кВ/1,732, согласно требованиям IEC 60137, а напряжение 68 кВ соответствует высокому испытательному напряжению (High Potential, Hipot), имитирующему всплеск потенциала, который может произойти при работе и который примерно в три раза превышает номинальное напряжение изоляционной втулки. В каждом примере, соответствующем примерам воплощения данного изобретения, в которых изоляционная втулка 1 включает подзоны 63 и 64, имеющие различные удельные сопротивления, чтобы сформировать градиент удельного сопротивления от покрытой неполупроводящей глазурью части 25 к фланцу 30, электрическое поле, создаваемое на внешней поверхности изоляционной втулки 1, существенно меньше, чем при использовании неполупроводящей глазури, что значительно снижает тенденцию поверхностного пробоя и коронного разряда на воздушной стороне. Без градиента напряжения в вышеописанных примерах воплощения изоляционная втулка, покрытая неполупроводящей глазурью, имела бы достаточно высокий потенциал для запуска коронного разряда, так как она имеет электрическое поле, превышающее напряженность поля начала коронного разряда (29,5 кВ/см (75 кВ/дюйм)).

Фиг.4 иллюстрирует электрическое поле, представленное пунктирными линиями, которое образуется при протекании тока по проводнику 81 изоляционной втулки 80. Трансформатор 90 тока помещен вне изоляционной втулки 80. В одном из воплощений трансформатор 90 тока контролирует величину тока по проводнику 81 изоляционной втулки 80, которая может достигать 25000 А. В примере воплощения, проиллюстрированном на Фиг.4, на участке 85 внешней поверхности изоляционной втулки 80, между фланцем 82 и кольцеобразными выступами 84, отсутствует полупроводящая глазурь. Следовательно, электрическое поле, создаваемое при прохождении тока по проводнику 81, достигает трансформатора 90 тока на конце 83 фланца 82. Это может привести к искажению электрического поля за счет работы трансформатора 90 тока и к неточному значению тока, измеренному трансформатором 90 тока.

В противоположность этой ситуации, польза данной конструкции изоляционной втулки по вышеописанным примерам воплощения проиллюстрирована на Фиг.5. Изоляционная втулка 1 включает первую полосу полупроводящей глазури 61, включающую первую и вторую подзоны 63 и 64 между фланцем 30 и кольцеобразными выступами 21. Когда ток протекает по проводнику 10, электрическое поле, представленное пунктирными линиями, не распространяется от изоляционной втулки 1 непосредственно у фланца 30. Вместо этого электрическое поле проходит внутри основы 27, вдоль части основы, соответствующей первой полосе 61 полупроводящей глазури, и отходит от изоляционной втулки 1 только на конце первой полосы 61 полупроводящей глазури. Другими словами, электрическое поле отклоняется от трансформатора тока. Следовательно, трансформатор 90 тока не искажает электрическое поле.

Фиг.6 представляет собой график распределения напряжения по внешней поверхности изоляционной втулки 1 на стороне фланца 30, имеющей вторую полосу 62 полупроводящей глазури, второй комплект выступов 24 и часть 26, глазурованную непроводящей глазурью. Линия N представляет изоляционную втулку, имеющую обычную глазурь, или неполупроводящую глазурь. Линии Е1 и Е2 представляют примеры, в которых третья и четвертая подзоны 65 и 66 имеют поверхностные удельные сопротивления 0,11×107 Ом/м2 (1×107 Ом/100 кв. футов) (третья подзона 65), 0,11×109 Ом/м2 (1×109 Ом/100 кв. футов) (четвертый подзона 66, Е1) и 0,55×108 Ом/м2 (5×108 Ом/100 кв. футов) (четвертая подзона 66, Е2). Как проиллюстрировано на Фиг.6, напряжение по внешней поверхности изоляционной втулки 1, вдоль четвертой подзоны 66, снижается почти до нуля вольт, и напряжение возрастает вдоль участка внешней поверхности изоляционной втулки 1, соответствующей третьей подзоне 65. Однако, как указывает наклон линий Е1 и Е2, скорость, с которой напряжение возрастает вдоль участка внешней поверхности изоляционной втулки 1, соответствующей третьей подзоне 65, меньше, чем скорость, с которой напряжение возрастает при отсутствии покрытия полупроводящей глазурью.

Согласно вышеприведенным примерам воплощения, изоляционная втулка обладает существенно улучшенной стойкостью по отношению к коронному разряду и поверхностному пробою при глазуровании изоляционной втулки полупроводящей глазурью. Внешняя поверхность изоляционной втулки включает полосы полупроводящей глазури на каждой стороне фланца; при этом полосы включают подзоны, имеющие различные удельные сопротивления, с целью формирования градиента удельного сопротивления. Внутренняя поверхность изоляционной втулки включает полупроводящую глазурь, имеющую удельное сопротивление, отличное от удельного сопротивления по меньшей мере одной из полос на внешней поверхности изоляционной втулки. На концы фланца наносят электропроводящий адгезив, чтобы электрически соединить фланец с покрытыми полупроводящей глазурью полосами.

В то время как данное изобретение подробно описано лишь в связи с ограниченным числом примеров воплощения, следует понимать, что данное изобретение не ограничено раскрытыми примерами воплощения. Напротив, данное изобретение можно модифицировать с включением любого количества вариаций, изменений, замен или эквивалентных устройств, которые не описаны в данном тексте, но соответствуют сущности и объему данного изобретения. Кроме того, в то время как были описаны различные воплощения данного изобретения, следует понимать, что аспекты данного изобретения могут включать только некоторые описанные воплощения. Соответственно, данное изобретение не следует рассматривать, как ограниченное вышеприведенным описанием, поскольку оно ограничено только сущностью объемом прилагаемой формулы изобретения.

1. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки, включающий:

трубчатую изоляцию, окружающую проводник, где трубчатая изоляция состоит из высокопрочного фарфора на основе оксида алюминия;

фланец, расположенный на внешней поверхности трубчатой изоляции, и

первую полосу полупроводящей глазури, расположенную на внешней поверхности трубчатой изоляции на расстоянии от первого конца трубчатой изоляции, где первая полоса включает первый комплект подзон из полупроводящей глазури, имеющих различное удельное сопротивление.

2. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором первая полоса полупроводящей глазури расположена между фланцем и первым концом трубчатой изоляции.

3. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором первая подзона из первого комплекта имеет удельное сопротивление 0,11×(108÷109) Ом/м2 ((108÷109) Ом/100 кв. футов), а вторая подзона из первого комплекта имеет удельное сопротивление 0,11×(106÷107) Ом/м2 ((106÷107) Ом/100 кв. футов).

4. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.3, в котором вторая подзона из первого комплекта расположена между первой подзоной из первого комплекта и фланцем.

5. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором количество подзон в первом комплекте равно двум.

6. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором удельное сопротивление первого комплекта подзон возрастает в направлении от фланца к концу трубчатой изоляции.

7. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, дополнительно включающий вторую полосу полупроводящей глазури на внешней поверхности трубчатой изоляции, на противоположной стороне фланца относительно первой полосы полупроводящей глазури.

8. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.7, в котором вторая полоса полупроводящей глазури включает второй комплект подзон из полупроводящей глазури, имеющих различные удельные сопротивления.

9. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.8, в котором первая подзона из второго комплекта имеет удельное сопротивление 0,11×(108÷109) Ом/м2 ((108÷109) Ом/100 кв. футов), а вторая подзона второго комплекта имеет удельное сопротивление 0,11×(106÷107) Ом/м2 ((106÷107) Ом/100 кв. футов).

10. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором трубчатая изоляция включает внутренние стенки, определяющие просвет для приема проводника, и

узел изоляционной втулки дополнительно включает третью полосу полупроводящей глазури на внутренних стенках.

11. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.10, в котором третья полоса полупроводящей глазури проходит от первого конца трубчатой изоляции до второго конца трубчатой изоляции.

12. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.10, в котором третья полоса полупроводящей глазури имеет удельное сопротивление 0,11×(105÷107) Ом/м2 ((105÷107) Ом/100 кв. футов).

13. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, дополнительно включающий электропроводящий адгезив, соединяющий фланец с первой полосой полупроводящей глазури.

14. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, дополнительно включающий участок, покрытый неполупроводящей глазурью, между первой полосой полупроводящей глазури и первым концом трубчатой изоляции.

15. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.14, дополнительно включающий кольцеобразные выступы, расположенные в области, покрытой неполупроводящей глазурью.

16. Узел изоляционной втулки по п.1, дополнительно включающий в высокой степени теплоизолирующую эпоксидную смолу, класса 155 по допустимой тепловой мощности, между фланцем и трубчатой изоляцией.

17. Устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки, включающее:

изоляционную втулку, имеющую трубчатую изоляцию, окружающую рассчитанный на высокие токи проводник, и немагнитный фланец на внешней поверхности трубчатой изоляции, для закрепления изоляционной втулки на конструкции; при этом внешняя поверхность трубчатой изоляции имеет по меньшей мере одну полосу полупроводящей глазури, расположенную на расстоянии от конца трубчатой изоляции; и по меньшей мере одна полоса полупроводящей глазури имеет комплект подзон из полупроводящей глазури, имеющих различные удельные сопротивления, и

трансформатор тока, расположенный на расстоянии от изоляционной втулки, для контроля тока в проводнике.

18. Устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.17, дополнительно включающее полосу неполупроводящей глазури, расположенную между по меньшей мере одной полосой полупроводящей глазури и концом трубчатой изоляции.

19. Устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.17, в котором конец полосы полупроводящей глазури проходит мимо конца трансформатора тока, по отношению к концу трубчатой изоляции.

20. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки, включающий:

трубчатую изоляцию, окружающую проводник;

по меньшей мере одну полосу полупроводящей глазури на поверхности трубчатой изоляции, где по меньшей мере одна полоса полупроводящей глазури включает комплект подзон из полупроводящей глазури, имеющих различные удельные сопротивления, и

неполупроводящую глазурь на участках поверхности трубчатой изоляции, которые не включают по меньшей мере одну полосу из полупроводящей глазури.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для защиты элементов электрооборудования, предназначенного для осуществления электропередачи, в частности для защиты подвесных изоляторов.

Высоковольтный ввод, содержащий полый изолятор и проводник, проходящий через полый изолятор и включающий в себя полый проводник (1), закрепленный на концах полого изолятора и неподдерживаемый изолятором между закрепленными концами, проводник (1) содержит поддерживающую часть (2), расположенную внутри полого проводника (1), причем поддерживающая часть (2) проходит в продольном направлении полого проводника (1), и поддерживающая часть (2) выполнена с возможностью поддерживать полый проводник (1), чтобы увеличивать жесткость проводника и тем самым уменьшать статическую деформацию проводника в полом изоляторе, при этом высоковольтный ввод является вводом с газовой изоляцией.

Изобретение относится к электротехническому оборудованию, а именно к штыревым, вводным и проходным изоляторам. Крепежный элемент выполняют выступающим за пределы изолятора в месте крепления к заземленной конструкции, покрывают поверхность крепежного элемента равномерной по толщине пленкой из токопроводящего материала, на выступающей части крепежного элемента к пленке жестко прикрепляют металлический проводник, другой конец которого через сигнальное устройство соединен с заземленной конструкцией.

Изобретение относится к высоковольтным проходным изоляторам. .
Изобретение относится к ленте с нелинейными электрическими свойствами для управления полем, содержащей микроваристорные частицы из ZnO. .

Изобретение относится к высоковольтным вводам. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в конструкциях опорной изоляции аппаратов высокого напряжения. .

Изобретение относится к электротехнике , Цель изобретения - повышение надежности путем рассредоточения разрядов по поверхности диэлектрика и уменьшение их мощности, На поверхности диэлектрика устанавливают накладку , выполненную из сегнетоэпектрика.
Наверх