Электростатический экран изолятора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ "

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬт.ТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110681 (21) 3300134/24-07 f31) hA. К11.З

Н 01 В 17/42 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 301182. Бюллетень ¹ 44 1з31УДК 621 315 (088.8) Дата опубликования описания 30.113 2 (72) Авторы изобретения

А.Н. Лысенко и И.И.. Ражанский

1" (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЭКРАН ИЗОЛЯТОДйс10

25

Изобретение относится к злектро— технике, в частности к электростатическим экранам и может быть использовано для защиты высоковольтных устройств от коронного разряда.

Известен экран изолятора, содержащего закрепленную на фланце изолирующую деталь, через которую проходит токоведущий стержень, выполненный в виде сопряженных между собой расширяющегося в сторону фланца стакана, расположенный параллельно фланцу диска и закрепленный на стержне. Данный экран используется преимущественно в жидких агрессивных средах (11, К недостаткам такого экрана следует отнести отсутствие воэможности регулирования степенью зкранирования электростатического поля эа счет изменения геометрических размеров экрана. Кроме того, параметры экрана, выбираемые из условия обеспечения электрической прочности, зависят от диэлектрических характеристик жидкости, а также от концентрации и вида присутствующих в ней частиц примесей. Сосредоточение частиц при месей у края диска может вызвать образование из них мостиков за

J счет поляризации частиц примесей под действием электростатического поля, благодаря чему облегчается развитие разряда, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и pocmraeмому результату является электростатический экран, представляющий собой коническую электропроводящую:. спираль, охватывающую защищаемое устройство (например, стержневой изолятор), меньший виток которой закрепляется на защищаемом устройстве t2).

Недостатком указанного экрана является невозможность регулирования распределением электростатического поля путем изменения геометрических параметров экрана, вследствие чего при существенном изменении параметров внешней среды (например, при изменении плотности, температуры, влажности атмосферного воздуха) жэзникает опасность коронирования не только защищаемого устройства, но и самого экрана, При этом экран теряет свои защитные функции и становится источником радиопомех, увеличивает потери энергии на коронирование и приводит к снижению электрической

978203 прочности защишаемого устройства.

Укаэанная ситуация требует замены экрана.

Кроме этого, конструкция экрана не обладает свойством универсальности, т.е, он применим только для конкретных условий эксплуатации и для устройств с определенными габаритами

iзкранируемых участков, Цель изобретения — повышение эффективности. 10

Укаэанная цель достигается тем, что электростатический экран изолятОра, выполненный в виде электропроводящей спирали, снабжен расположенными соосно двумя, коническими пластина- (5 ми, выполненными с разным углом конусности из изоляционного материала и стягивающим пластины элементом, один из торцовых витков спирали выполнен в виде цилиндрической пружины, 2 расположенной между пластинами, а другой торцовый виток спирали жестко соединен со стягивающим элементом.

При этом по крайней мере два смежных края пластин могут быть герметично соединены друг с другом, а внутренняя полость между пластинами заполнена диэлектриком с высокой электрической .прочностью, На фиг.1 изображен экран с верхним положением нижнего витка, общий вид в разрезе; на фиг,2 - то же, с нижним положением нижнего витка.

Экран содержит две конические пластины 1 и 2 из изоляционного материала, имеющие различные углы ко- 35 нусности и установленные одна в другую, в центре которых расположены отверстия, электропроводящую проволочную спираль 3, выполненную в виде цилиндрической пружины, свернутой 40 в кольцо и установленной между пластинами 1 и 2. В отверстие пластины 1 вставлен стягивающий элемент (например, винт) 4 а в отверстии пластины 2 плотно установлена металлическая шпилька 5 с внутренней резьбой, благодаря которой шпилька связана с винтом 4. Пружина 3 электрически связана с витком 4 с помощью проводника б, Между краями

Я) пластин 1 и 2 герметично закреплена эластичная мембрана 7. Внутреннее пространство между пластинами заполнено диэлектриком, электрическая прочность которой выше прочности окружающей среды (например, трансфор55 маторным маслом) . В отверстии пластины 1 установлена уплотнительная прокладка 8, служащая для обеспечения герметичности внутреннего объема.

Экран с помощью шпильки 5 устанавливается на защищаемом объекте 9 например, на шапке 10 опорного изолятора. Высокий потенциал посредством проводника 6 подается на пружину 3. 65

Принцип действия экрана заключается в следующем, В исходном положении пружина 3 имеет некоторый диаметр, величина которого выбрана по условию отсутствия коронного разряда на защищаемом устройстве 9. При этом проводник 6 частично намотан на винт 4. В случае изменения условий работы защищаемого устройства (например, при увеличении рабочего напряжения, либо при эксплуатации устройства в отличных от предусмотренных условиях окружающей среды) повышается вероятность возникновения коронного разряда, для устранения которого необходимо уменьшить напряженность электростатического поля на защищаемом устройстве, что достигается путем увеличения диаметра пружины 3 с одновременным ростом глубины охвата пружиной защищаемого устройства за счет вращения винта 4.

При закручивании винта 4 происходит стягивание диэлектрических пластин 1 и 2, т ° е. уменьшение расстояния между ними. Благодаря разноконусности внутренних поверхностей пластин, создающих клинообразное в перпендикулярном к плоскости пластин сечение, на пружину 3 действует выталкивающая сила, в результате которой происходит равномерное по периметру перемещение пружины в сторону от оси за счет ее растяжения и, следовательно, увеличение диаметра пружины. Это приводит к увеличению степени экранирования электростатического поля в наиболее напряженном месте устройства (в данном случае у шапки. изолятора), т.е, к снижению напряженности поля и, следовательно, к устранению коронного разряда.

B процессе закручивания винта 4 одновременно происходит освобождение проводника 6, намотанного на винт, за счет того, что направление намотки проводника совпадает с нап- равлением хода резьбы винта, Этим исключается возможность смятия и поломки проводника при перемещениях пружины. Согласованность в скорости освобождения проводника и скорости увеличения радиуса пружины может быть достигнута, например, за счет соответствующего подбора шага резьбы винта или его диаметра.

При выкручивании винта из шпильки 5 расстояние между пластинами 1 и 2 увеличивается, одновременно происходит скручивание проводника 6 и пружина под действием силы упругости занимает новое необходимое положение. Наличие изоляционной жидкости в качестве высокопрочной среды способствует хорошему скольжению пружины по поверхности пластин, обеспечивая равномерное изменение ее диа978203 метра по всему периметру. Заливка жидкого диэлектрика осуществляется при максимально возможном радиусе пружины, когда мембрана 7 выгнута наружу, При уменьшении радиуса пружины, вследствие герметичности внутреннего объема, происходит втягивание мембраны внутрь, обеспечивая полное заполнение объема жидким диэлектриком.

Введение укаэанных пластин и Ю выполнение экрана в виде тороидальной пружины позволяет повысить эффективность экранирования электростатического поля путем изменения геометрического параметра экрана, а именно, его диаметра, и положения экрана относительно защищаемого элемента высоковольтного устройства.

Такой экран позволяет путем соответствующей регулировки его параметров обеспечить эффективное экранирование при изменении условий его работы, либо при изменении геометрических характеристик окружающих объектов, влияющих на распределение поля. Последнее особенно важно при проектировании высоковольтных блоков радиоэлектронной аппаратуры, изготавливаемых из стандартных высоковольтных элементов, взаимное расположение которых, а следовательно, и распределение поля в различных блоках может быть разное. Это позволяет избежать проектирования экранов для каждого конкретного случая, а добиваться необходимой степени экранирования регулировкой параметров экрана, Кроме того, предлагаемая конструкция экрана позволяет поместить электропроводящую пружину s изоля- 40 ционную высокопрочную среду, что приводит к дальнейшему повышению эффективности экранирования, выражающейся в исключении влияния внешней среды (например, атмосферного.воздуха) на электропрочностные характеристики экрана, Помимо этого, введение изоляционных пластин позволяет уменьшить осаждение загрязнений в виде пыли и атмосферной влаги на поверхность защищаемого устройства.

Формула изобретения

1. Электростатический экран изолятора, выполненный в виде электропроводящей спирали, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью ïîâûшения эффективности, он снабжен расположенными соосно двумя коническими пластинами с разным углом конусности, выполненными из изоляционного материала, и стягивающим пластины элементом, один из торцовых витков спирали выполнен в виде цилиндрической пружины, расположенной между пластинами, а другой торцовый виток жестко соединен со стягивающим элементом, 2. Экран по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что по крайней мере два смежных края пластин герметично соединены друг с другом, а внутренняя полость между пластинами заполнена диэлектриком с высокой электрической прочностью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 636685, кл. Н 01 В 17/26, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 664226i K . H 01 B 17/20) 1977.

978203

Составитель В. Вариводов

Редактор П, Макаревич ТехредЛ.Пекарь Корректор Г, Решетник

Заказ 9228/67 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4