Секционированный электрический изолятор
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советс .их
Социалистических
Республик
<1ц987684 (6f) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 090181 (2! )3236022/24-07
Р()М g+ з
Н 01 В 17/32 с присоединением заявки МоГосударстаенный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 07.0183. Бюллетень Но 1
Дата опубликования описания 070183
{33) Yggl 621,315 (088.8) Р (Г.В. Смирнов и A.Ë. Филатов (12) Авторы изобретения
Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена, Трудового Красного Знамени политехнйФт.сКом институте им. С.М.Кирова и Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (11) Заявители (54 ) СЕКЦИОНИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ИЗОЛЯТОР
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим изоляторам, предназначенным для использования в конструкциях генераторов высокого напряжения, ускорителях заряженных частиц и в других вакуумных высоковольтных установках.
Известны изоляторы высокого напряжения, выполненные в виде чередующихся друг с другом диэлектрических слоев и проводящих прокладок, за счет чего уменьшается эффект полного напряжения и осуществляется ограничение пути распространения частичных разря- 15 дов f1).
К недостаткам указанной конструкции следует отнести неравномерное распределение потенциала ао изоляци- 20 онным слоям, что снижает электрическую прочность изолятора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является секционированный 25 электрический изолятор, содержащий чередующиеся изоляционные и электропроводящие слои и делитель напряжения, размещенный в теле изолятора путем создания в изоляционных слоях сквозных полостей, параллельных оси изолятора, которые заполнены электропроводящей жидкостью 2 .
Известное устройство позволяет равномерно распределить напряжение по секциям только при постоянном напряжении. При импульсном напряжении, когда распределение потенциала по длине изолятора обусловлено, в основном, емкостными связями между секциями, описанное устройство не обеспечивает равномерного распределения, что-может явиться причиной пробоя изолятора на фронте импульса.
Цель. изобретения — увеличение электрической прочности изолятора эа счет равномерного распределения импульсного напряжения по длине изолятора.
Указанная цель достигается тем что в секционированном электрическом изоляторе, содержащем чередующиеся изоляционные и электропроводящие слои и делитель напряжения, размещенный в теле изолятора путем со— здания в изоляционных слоях сквозных, параллельных оси изолятора, полостей, последние заполнены материалом, диэлектрическая проницаемость которого выше, чем у материала изгМ7684 ляционных слоев, а площади полоСтей выбраны в соответствии с выражением
Ф (к-C mig )d
К войт-Е„> с) S — площадь поперечного сечения
5 к полости в К-ом изоляционном слоеу
С вЂ” емкость -oA секции изолятоk ра с заполненной полостью, при которой напряжение по длине изолятора распределено равномерно;
С1„,„ - емкость секции без полостей; р — диэлектрическая постоянная; — диэлектрическая проницаемость с1 материала изоляционного слоя; — диэлектрическая проницаемость материала, заполняющего полость;
20 д — толщина изоляционного слоя.
На фиг. 1 приведена конструкция предлагаемого изолятора; на фиг. 2 кривые распределения потенциала по длине изоЛятора.
Изолятор состоит из изоляционных слоев 1-5, разделенных электропроводящими слоями 6. В изоляционных слоях 1-5 выполнены полости, заполненные диэлектрической жидкостью 7.
Сечение полости в каждом из изоляционных слоев определяют по формуле (С «СИМА l3
«Ео(Ед-Е„
35 где « — площадь поперечного сечения в к-ом изоляционном слое;
С« — емкость к -ой секции с -заполненной полостью, при которой напряжение распределя- 40 ется равномерно по длине изолятора; емкость секции беэ полостей, определяемая из геометриразмеров и конструк 45 ции секции; — диэлектрическая постоянная; — диэлектрическая проницаемость материала изоляцион. ного слоя 50
8 — диэлектрическая проницаемость материала, заполняющего полость;
4 — толщина изоляционного слоя
Значение емкостей С рассчитывается по схеме замещения изолятора, исходя иэ требований равномерного распределения потенциала по длине изолятора ° Расчет емкостей ведется по известной методике. 60
Разработана конструкция изолятор из пяти секций, каждая иэ которых содержит полиэтиленовое кольцо с диэлектрической проницаемостьь
2,2 толщиной 4 = 30 мм и алюми 65 нневую прокладку. В полиэтиленовых кольцах имеются полости, оси кото ых параллельны оси и золятора. Площади сечения указанных полостей определены по формуле(1 ), причем входящие в формулу значения емкостей каждой секции найдены по известной методике, исходя из требования равномерного распределения потенциала по длине изолятора. Онн равны: С = 160 пф, С = 125 пф, C> = 105 пф, Сд = 100 пф, С = 110 пФ.
Значение емкости секций без полостии С щ „„определено, и сходят из геометрических размеров элементов секций С„„„„ = 100 пФ. Для заполнения полостей использован глицерин Я = 40.
Расчет площадей поперечных сечений полостей каждого из пяти полиэти" леновых колец по выражению (4) ает следующие значения: 5i= 8,5 см
5 = 3,5 см, 5 = 1,4 см, 96 = 0,7 см .
Кривые распределения потенциала по длине изолятора, находящегося под напряжением, в период времени нарастания переднего фронта импульса приведены на фиг. 2. Кривая A соответствует распределению потенциала в предлагаемом изоляторе, кривая Б— распределению в изоляторе, взятом в качестве прототипа. Как видно (фиг. 2) запас электрической прочности в предлагаемом устройстве возрос вдвое.
Таким образом, использование в электрическом проходном секционированном изоляторе заполненных диэлектрической жидкостью полостей с различным поперечным сечением позволяет осуществить емкостное распределение потенциала по длине изолятора, что увеличивает вдвое электрическую прочность последнего в момент изменения значения напряжения по сравнению с известным изолятором, взятым в качестве прототипа.
Формула изобретения
Секционированный электрический изолятор, содержащий чередующиеся изоляционные и электропроводящие слои и делитель напряжения, выполненный в виде образованных в изоляционных слоях сквозных, параллельных оси изолятора, полостей, заполненных материалом, отличным от материала изоляционных слоев, о т л и ч а юшийся тем, что, с.целью увеличения электрической прочности изолятора, полости заполнены материалом, диэлектрическая проницаемость которого выше, чем у материала изоляционных слоев, а площади полостей выбраны в соответствии с выражением (C«-c „„)d ео(% -8,)
987684 ф - диэлектрическая проницаемость материала, заполняющего полость;
Д вЂ” толщина изоляционного слоя где Я„ вин
Ео.
Ел
Составитель В. Подъячев
Редактор A. Ворович Техред А. Бабинец Еорректор С. Шекмар
Заказ 10315/40 Тираж 701. Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 площадь поперечного сечения в IL-ом изоляционном слое; емкость k-оя с@кции с заполненной полостью, прн которой напряжение по длине изолятора распределено равномерно; емкость секции без полостей; диэлектрическая постоянная диэлектрическая проницаемость материала изоляционного слоя»
r/, 4F
4У
0l
47
@Г
dg
4У
@7
-4V
5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 636687, кл. Н 01 В 17/32, 1977. !
2. Авторское свидетельство СССР
Р 803017, кл. Н 01 В 17/26, 1978.
