CS229647B2 - High-voltage inlet bushing - Google Patents

Description

(54)

Vysokonapětová průchodka k zavádění vodičů

Vynález se týká vyso^kona^pě£ové průchodky k zaváděni vodičů, která ve srovnání se známým provedením vykazuje mnohem příznivější podmínky pro výrobu a zvláště příznivé podmínky pro montáž a přioom splňuje beze zbytku - požadavky kladené na elektrickou pevnost a bezpečnost.

Izolační těleso obklopuje dutinu, jejíž podélná osa probíhá rovnoběžně s podélnou osou vodiče (vodičů) a vzduchový prostor dutiny je rozdělen poděl roviny kolmé na podélnou osu déěici stěnou na dva díly·

Izolační těleso podle ' vynálezy má nejméně dvě nebo více stěn poděl dvou vzájemně protilehlých cest pláště průchozí ho prostoru dutiny, které jsou uspořádány tak, že vnější stěna obklopuje nejméně jednu vnitřní stěnu, dále,že izolační těleso je tvořeno dvěma k sobě přiléhajícími polovinami tělesa podél dílčích ploch, dílčí plochy vytvořené ve vnější stěně jsou oppoti dílčím plocháta vytvořeným ve vnitřní stěně posunuty podél obvodu stěn· Déěici stěna je tvořena krómě. vnější stěny větším mnoostvím stěnových dílů uspořádaných mmzi stěnami a uvnntř vnitřní stěny, přičemž vždy dva souseedcí díly jsou posunuty pnUi sobě podél podélné osy dutiny.

229 647

228 647

Vynález se týká vysokoriapěťové průchodky к zavádění vodičů, jejíž izolační těleso může být zhotoveno z libovolného, v oboru známého materiálu a a použitím libovolné technologie, například lisováním a vypálením z keramiky, porcelánu nebo ze syntetické pryskyřice ve vakuu pomocí tzv. tlakového lití.

Je dobře známo, že požadavky na elektrickou pevnost a snadnou montáž se dají u těchto výrobků těžko uvést do souladu, U montovaných vodičových systémů musí upevňovací armatura zhotovená z izolačního materiálu upevňovaný vodič úplně obklopovat, současně ale vznikají v případě děleného izolátoru a při montáži na místě nežádoucí izolační vzdálenosti v dělicí rovině. Z tohoto důvodu ae v technice vysokého napětí až dosud od používání dělených izolátorů upustilo. Izolátory odpovídající dneěnímu stavu techniky se skládají v zásadě z jediného kusu, a to v tom smyslu, že přinejmenším plochy probíhající přibližně rovnoběžně 8 delSí osou vodiče jsou nedělené. V dalším bud>u uvažovány vSechny dílčí plochy, jejichž orientace se odchyluje od směru podélné osy jen v přípustné míře nebo jen z důvodu výrobní technologie jako prakticky paralelně orientované к podélné oáe vodiče. Jestliže se průchodka к zavádění vodičů při pokládání vodičového systému montuje, musí se vodič určený к upevnění - tvořený většinou kontaktní sběrnicí - provléknout

-2.229 647 izolátorem ve směru podélné osy. Zvláště u delších vodičů je tento pracovní úkon spojen s potížemi a nevýhodami, přičemž vysoká pracnost při montáži vede к méně produktivní technologii. Podobné problémy mohou nastat, má-li se u hotového spínacího zařízení dodaťečně průchodka pro vodiče vyměnit.

Vynález si klade za cíl vytvořit vysokonapěťové izolační těleso, s jehož použitím by byla montáž rychlá, snadná a ekonomická, a to jak při montáži, tak i při dodatečné výměně průchodky к zavádění vodičů·

Vynález spočívá na poznatku, že požadovaná elektrická pevnost a provozní bezpečnost může být zajištěna takovou vysokonapěťovou průchodkou к zavádění vodičů, která je tvořena dvěma polovinami tělesa, jejichž dílčí plochy lícují prakticky paralelně s podélnou osou vodiče, jestliže izolační tělese obklopuje vodič - přinejmenším podél dvou proti sobě ležících cest obvodu - více než jednou stěnou, a to tak, že vždy sousedící dílčí plochy^vytvořené vůči sobě ve vnitřní stěně, popřípadě vnější stěně stěnového obvodujjsou tak vzájemně posunuty, že hodnota průrazného napětí,příslušející izolačním vzdálenostem dělené průchodky к zavádění vodičů,přesahuje hodnotu, která je pro daný izolátor předepsaná jako zkušební napětí, dále je dělicí stěna půlící vzdušný prostor dutiny obklopující izolátor v rovině kolmé к podélné ose, se rovněž skládá z více dílů, a to tak, že vždy sousedící díly jsou proti sobě posunuty podél podélné osy.

Podle toho je dělená průchodka к zavádění vodičů podle vynálezu vytvořena tak, že je tvořena dvěma polovinami tělesa, které mohou к sobě lícovat i podél dělicí plochy prakticky paralelně probíhající к podélné ose, přičemž uvedené Doloviny tělesa tvoří hrebenovitě se překrývající izolační kloboučky; po pro- 3 229 647 vedené montáži se mohou zbylé malé mezery podél lícujících dílčích ploch uzavírat jen přes dlouhou vzdálenost vzduchem, popřípadě plazivé cesty - z hlediska elektrických průrazných jevů - se spolu sčítají do série. Při montáži polovin izolačních těles je možno provést upevnění vložek, které přicházejí do styku s vodiči podle tvaru, к čemuž se obšírné objasnění zdá být zbytečné, protože takové upevnění je pro odborníka dobře známé. Izolační těleso obklopuje dutinu, jejíž podélná osa probíhá paralelně s podélnou osou vodiče, podél prakticky souvislého obvodu, neboť vzduchová mezera vyplývající z rozdělení na dílčí ploše tvoří jen malou část obvodu.

Vodiče mají obvykle tvar obdélníka, kruhu, krukového prstence nebo U-profilu. Podle toho je možné volit tvar izolátoru v souladu s uvedenými tvary vodičů, i když to není Žádný požadavek. V tomto případě tvoří profil průřezu stříškových prvků kolmý na podélnou osu vodiče kruhový prstenec, nebo v jiném případě se překrývající do sebe zapuštěný U-profil nebo libovolný jiný profil podobného charakteru.

U takového uspořádání mohou být vodiče ve směru kolmém na podélnou osu ihned zasunuty na požadované místo, izolační těleso se montuje přímo na vodiče, zasouvání v podélném směru odpadá.

Ještě předtím, než budou blíže popsány strukturální charakteristiky izolátoru podle vynálezu a jeho provedení pomocí obrázků, je žádoucí odvodit, rovněž podle obrázku, úvahu, která tvoří základ myšlenky vynálezu.

Na obr. 1 vidíme jako příklad izolátor v monolitickém provedení, který odpovídá dnešnímu stavu techniky, ve smontovaném stavu, přitom představuje obr. la pohled kolmý na podélnou osu

- 4 229 647 vodiče nakresleného v řezu, obr® lb podélný řez. Obrázek 2 představuje zjednodušený plenární řez probíhající paralelně s dělicí stěnou průchodky к zavádění vodičů. Na obr. 3 je provedení průchodky к zavádění vodičů podle vynálezu, u níž jak vnější stěna, tak i vnitřní stěna mají tvar rotačního tělesa. Na obr. 4 je příklad provedení izolátoru podle vynálezu s paralelogramovým průřezem. Obr. 5 představuje dělený izolátor podle vynálezu, odvozený z tvaru izolátoru na obr. 1, který odpovídá dnešnímu stavu techniky.

Základem myšlenky vynálezu je následující úvaha: izolátory к zavádění vodičů mají za úkol protáhnout jeden nebo více vodičů, které jsou při provozu pod napětím nebo mohou být pod napětím, přes uzemněnou dělicí stěnu, ve většině případů zhotovenou z vodivých materiálů, např. plechu. Vzhledem к vysokým nárokům na elektrickou pevnost musí průchodka к zavádění vodičů vydržet značné mechanické zatížení. U izolátoru odpovídajícího současnému stavu techniky obklopuje izolační těleso 1£ v okolí dělicí stěny 13 alespoň jeden vodič 11 jako trubkové, deskové nebo kraj bičové těleso. Jako podpora může sloužit dělicí stěna lg vytvořená v izolačním tělese nebo vložka přiléhající к izolačnímu tělesu 12 nebo mezi dvěma vodiči 11. Dále budou možné varianty provedení podpěr jednotně označovány jako dělicí stěny 18, protože ve smontovaném stavu nakonec plní podpěry úlohu takové stěny. Prostorové oddělení se vztahuje rovněž na vzdušný prostor vně izolačního tělesa, obklopující dutinu. Jak je jasně vidět z obr. 1, přiléhá vnější nalitek dělicí stěny к dělicí stěně 13.

Na obr. lb jsou označeny: nejkratší vzdálenost mezi vodičem 11 a dělicí stěnou 13, vzdálenost Lj, která vyjadřuje sílu stěny izolačního tělesa 12 v této rovině; dále je označena nej229 647 kratší vzdálenost ve vzdušném dielektriku mezi vodičem 11 a dělicí stěnou 11. Stěna izolačního tělesa 1£ uvedeného jako příklad je ve tvaru rotačního tělesa, osa rotace je současně podélnou osou co dutiny obklopující izolační těleso.

Izolační těleso 12 může plnit svou funkci teprve tehdy, jestliže elektrická pevnost vzdálenosti mezi vodičem 11 a dělicí stěnou 13 daná výsledkem měření elektrické pevnosti podél vzdálenosti ve srovnání se vzduchem a dielektrikem o vyšší hodnotě na traee - L_d je větší než jmenovitá hodnota průrazné pevnosti dle normy a vzdálenost jako nejkratší vzdušná cesta, iterá je určena v zásadě délkou stěny H izolačního tělesa 12, zaručuje elektrickou pevnost, která dosahuje nebo přesahuje jmenovitou hodnotu elektrické pevnosti podle погщу. Obecně jsou tyto požadavky za oboustranných vztahů splněny, přičemž při splnění podmínek je elektrická pevnost příslušná ke vzdálenosti nižší, než podél trasy charakterizované vzdáleností L^, takže případný přeskok nenastane v materiálu izolačního tělesa, ale ve vzduchu, který izolační těleso obklopuje.

Za neméně důležitou charakteristiku izolačního tělesa může být považována cesta plazivých proudů: je to nejmenší vzdálenost, která může být naměřena mezi uzemněnou dělicí stěnou 13 a vodičem 11, přičemž minimální délka je dána vzdáleností Lg. Obecně dosahuje délka cesty plazivých proudů u běžných průchodek к zavádění vodičů hodnotu uvedenou v normě pro daný izolátor.

Pro odborníka je jasné, že při zhotovení izolačního tělesa 12 ze dvou polovin a po montáži obou polovin spolupůsobí vzniklá vzduchová mezera při vytváření hodnoty průrazné pevnosti. Taková elektrická pole vytvářejí multivariantní pole; proto je při dělení snaha o maximální symetrii. Současně se ale v libovolné

- 6 229 947 dělicí rovině jednoznačně symetrického dělení vlivem proti sobě ležících vzduchových mezer zkrátí izolační vzdálenost natolik, že po zvážení této jasné nevýhody se od použití dělených těles upustilo.

Bylo však zjištěno, že tento výchozí bod jako předčasný závěr není správný. Obě poloviny tělesa mohou'vzájemně tvořit zrcadlový obraz a ve smyslu multivariantních polí na daném místě použití mohou tvořit vyrovnaný zrcadlový mechanismus i tehdy,, jestliže polovina tělesa není plně plošně symetrická. Jestliže nyní izolační těleso 22 je tvořeno přinejmenším podél dvou vzájemně protilehlých cest větším nnožstvím paralelních stěn a dílčí plochy jsou navzájem u dvou sousedících vnitřních, případně vnějších stěn vůči sobě uspořádány posunuté, může se izolační vzdálenost příslušně prodloužit. Toto uspořádání je zřejmé z obrázku 3» Vzdálenost * vyplývá ze součtu následujících cest:

= nejmenší vzdálenost mezi vodičem 31 a vzduchovou mezerou vzniklou na dílčích plochách 37a, 37b uspořádaných na vnitřní stěně = délka vzduchové mezery, = nejmenší vzdálenost mezi vzduchovými mezerami vzniklými ve vnitřní stěně 35 a vnější stěně JI,

L_p '= délka vzduchové mezery ve vnější stěně

Liy = nejkratší cesta mezi vnější stěnou 34 izolačního tělesa 32 a dělicí stěnou 33, pak platí:

4c '⁼ 4> ^{+ L}r ^{+ L}t ^{+ L}r '⁺ 4г · líčelným uspořádáním dílčích ploch 36a, 36b, 37a, 37b ve vnější stěně 34 a vnitřní stěně 35 lze dosáhnout toho, že 1^.

U příkladu provedení podle obr. 3 mají obě stěny jé, 35 tvar rotačního tělesa, přičemž osa rotace rotačních těles tvoří současně podélnou osu ^ш dutiny, a vnější dílčí plochy 36a, 36b veJ^něj

- 7 229 647 ší stěně 34 jsou vytvořeny podél dvou vzájemně protilehlých linií procházejících osou rotace dělicí roviny rotačního tělesa, zatímco vnitřní dílčí plochy 37a, 37b ve vnitřní stěaě 35 soustředné s vnější stěnou 34 jsou vytvořeny podél dvou protilehlých linií procházejících osou rotace dělicí roviny β svírající s dělicí rovinou úhel . Za předpokládaných geometrických poměrů je natočení v rozmezí 165° Z cL. 15°· Jestliže se nyní takto vytvořené poloviny tělesa 32a, 3Jb_k sobě upevní podél dílčích ploch 36a, 36b, 37a, 37b, nemá za následek toto dělené uspořádání žádné snížení elektrické pevnosti pod normou stanovenou hodnotu; současně se dosáhne zjednodušené výrobní a montážní technologie.

U příkladu provedení znázorněného na obr. 4 vytváří příčný řez v rovině kolmé к podélné ose dutiny, a to jak vnějších, tak vnitřních stěn 44 a 45 paralelogram, obdélník, vhodně se zaoblenými rohy. Ve vzájemně protilehlých stranách 44a a 44b vnější stěny 44 jsou vytvořeny vnější dílčí plochy 36a a 36 b; v paralelně probíhajících vnitřních stěnách 45a a 45b jsou vytvořeny vnitřní dílčí plochy 37a a 37 b, a to tak, že vždy ze sousedících vnějších, případně vnitřních dílčích ploch připadá vnější dílčí plocha - například 36a - do jedné poloviny prostoru λ g vyříznutého dělicí rovinou <f kolmo probíhající na stranách 44 a. 44b a 45a. 45b. zatímco vnější dílčí plocha β78 spadá do druhé poloviny prostoru λ Pro lepší názornost nejsou dílčí plochy 36a. 36b, 37a. 37b znázorněny důsledně na všech dílčích obrázcích. Pozice nezakreslené na obr. a jsou podobné jako na obr. b, kde jsou zakresleny, přičemž význam dílčích ploch J6b a 37b nenakreslených na obr. 4 obsahuje obr. 3»

Na obr. 4b a 4c jsou znázorněny příklady provedení, u nichž

- 8 229 647 v izolačním tělese 42 tvoří obvod průřezu v rovině kolmé к dutině v podélné ose ω paralelogram, vhodně obdélník se zaoblenými rohy, podél jehož protilehlých stran je vytvořena vnější stěna 11 a uvnitř této stěny a s ní paralelně se nachází jedna nebo více vnitřních stěn 45, 46. Vždy ve vnější stěně a ve s ní proto sousedící vnitřní stěně jsou vytvořeny vnější, popřípadě vnitřní dílčí plochy J6a, j6b a J7&, JJb tak, že vnější dílčí plocha 36a připadá na jednu polovinu prostoru λ vyříznutého dělicí rovinou cT kolmo probíhající ke stěnám 4£, 45. 46, zatímco vnitřní dílčí plocha 37a spadá do druhé poloviny prostoru λ

Jak je vidět z obrázku, mohou být průchodky к zavádění vodičů považovány za izolace vrstvené v příčném směru. U izolačních materiálů vrstvených v příčném směru se dělí napětí na izolátorech v obráceném poměru к dielektrické konstantě. Jestliže se přiloží provozní napětí na elektrody omezené vrstvenou izolací, může se dostat na vzduchovou mezeru řazenou do série s pevným dielektrik em v malé míře napětí překračující napětí průrazné, takže může dojít к dílčím výbojům. Jestliže se u vrstvené izolace zařadí do série úzká vzduchová mezera s větší vzduchovou mezeře 1, bude při určité hodnotě výsledné průrazné napětí vzduchových mezer větší než podíl, který na to připadá z provozního napětí.

Dělený vysokonapěťový izolátor podle vynálezu umožňuje, že může být dodržena jmenovitá hodnota počátečního napětí částečného výboje podle погщу, protože uvedená malá vzduchová mezera je zapojena do série s velkou vzduchovou mezerou.

Tato výhodná vlastnost existuje nezávisle na tom, jakou má izolační těleso geometrii průřezu podle geometrie vodiče, který má izolovat.

Na obr. 5 je znázorněn případ, u kterého je realizováno dě~

229 647 lení podle vynálezu na tradičním tělese uvedeném na obr₀ 1·

Na obr. 5a vidíme nárys, na obr. 5b řez smontovaného systému v půdorysu.

čtyři vodiče 51 jsou udržovány ve vhodné normované vzdálenosti pomocí distančních držáků 52 i průchozí dutina s vodiči je obklopena průchodkou složenou z obou polovin tělesa 52a a 52b. Izolační těleso je upevněno na dělicí stěně 53 pomocí šroubu 54» matice 55 a podložky 53« Při montáži se provádí upevnění distančních držáků 52 podle tvaru vodičů. Vodiče různých rozměrů mohou být vloženy do rozměrově jednotných izolačních těles 52» pouze rozměr distančních držáků 57 musí být volen v souladu s použitým vodičem.

Na obr. 5 je znázorněna další vlastnost soustavy podle vynálezu. Zatímco vnější a vnitřní dílčí plochy 36a. 36b, popřípadě 37a. j2b obou polovin tělesa (tato čísla pozic nejsou na obr. 5 opakovaně uvedena) - tak, jak je vidět na obr. 5 - jsou podél obvodu stěn proti sobě vzájemně posunuta, je dělicí stěna 18 (obr. 1), která rozděluje vzdušný prostor dutiny podél roviny kolmé к podélné ose ω na dva díly, podle vynálezu rozdělena na více dílů (jak znázorňuje obr. 5b), a to tak, že sousedící díly jsou vzájemně proti sobě posunuty podél podélné osy dutiny. К vnější stěně izolačního tělesa 52 přiléhá prostor uzavírající vnější stěna 58a zevně (u našeho příkladu vyčnívá z vnější stěny), z vnitřku přiléhá vnitřní prostor uzavírající stěna 58b, zatímco к vnitřní stěně izolačního tělesa 52 zevnitř je připojena prostor uzavírající vnitřní stěna 58c. Vždy sousedící obě stěny - z jedné strany stěna 58a á 58b, z druhé strany stěny 58b a 58c jsou vzájemně proti sobě posunuty podél podélné osy aj ·

Na obrázku 5 je zřejmá zvětšená izolační cesta získaná posunutým uspořádáním dílčích ploch a stínění. Soustředným posunu1

229 647 tím dělicích stěn 58a, 58b, 58c bylo dosaženo rovněž vhodné délky cesty plazivého výboje, jakož i sériového zapojení větší vzduchové mezery s milou vzduchovou mezerou.

Významnou předností vysokonapěťové průchodky k zavádění vodičů je, že v protikladu ke tradičním izo]^í^i^nm tělssům může být snadno a jednoduše provedena mntáž přímo na místě, aniž by byla tato snacdnjjí na úkor elektrické nebo mechanické nebo provozní spoSelhivosSi. Rovněž tak snadná je i pozdější výměna izolačního tělesa.

Zvláštní výhodou je, že samotné - poloviny tělesa mohou být vytvořeny geomeericky velmi příznivě, výroba je -snadná, izolační těleso může být použito jako oboustranně výměnný prvek k vodičům různých velikostí. Pouze distanční držáky , musí být vždy voleny v souladu s rozměry použitého vodiče. Průchodka k zavádění vodičů nepotřebuje žádnou /vláštní údržbu-.

Claims (2)

11 P ň E D JI S T VY N a'LEZU 229 947

1. Vysokonapěíová průchodka k zavádění vodičů pro elektrická ve-dení, zvláště pro elektrické sběrnice, jejíž izolační tělesoobklopuje dutinu, jejíž podélná osa probíhá prakticky rovno-běžně s podélnou osou vodiče či vodiči, prakticky podél sou-visejícího obvodu, zatímco vzdušný prostor dutiny je rozdělenna dvě části podpěrou či podpěrami, uspořádanou či uspořáda-nými podél roviny kolmé k podélné ose, například dělicí stě-na, distanční držák, vyznačující se tím, že izolační těleso(32) přinejmenším podél dvou proti sobě ležících cest pláštěprůchozí dutiny sestává ze dvou nebo více stěn, a to tak, ževnější stěna (34) obklopuje alespoň jednu vnitřní stěnu (35)a izolační těleso (32) je tvořeno dvěma polovinami tělesa(32a, 32b) přiléhajícími k sobě podélně přiléhajícími dílčí-mi plochami (36a, 36b, 37a, 37b), a to tak, že vnější dílčíplochy(36a, 36b) vytvořené ve vnější stěně (34) jsou posunutyproti vnitřním dílčím plochám (37a, 37b) vytvořeným v souse-dící vnitřní stěně (35) podél obvodu stěn (34, 35), dále ževnější a vnitřní dělicí stěny (58a, 58b) vytvořené ve vnějšístěně izolačního tělesa (52) nebo přiléhající k vnější stěnějsou proti sobě vzájemně posunuty, dále, že vnitřní dělicístěna (58b) přiléhající k vnější stěně (34) je rovněž posunu-ta podél podélné osy dutiny vůči vnitřní dělicí stěně (58c)zevnitř přiléhající k vnitřní stěně (35) izolačního tělesa (52) 20 Vysokonapětová průchodka k zavádění vodičů podle bodu 1, vy-značující se tím, že vnější stěna (34) i vnitřní stěna (35)mají tvar rotačního tělesa, přičemž osa rotace rotačních tě-les tvoří současně podélnou osu ( u; ) dutiny a vnější dílčíplochy (35a, 35b) jsou vytvořeny ve vnější stěně (34) podél 12. 229 647 dvou vzájemně protilehlých linií vyříznutých z jedné dělicíroviny ( ja ) procházející osou rotace, zatímco vnitřní díl-čí plochy (37a, 37b) jsou vytvořeny podél dvou vzájemně pro-tilehlých linii vyříznutých z druhé dělicí roviny ( Zi ) sví-rající. s první dělicí rovinou ( ) úhel ( oó ) v rozmezí 165° 2 - 15° a procházející osou rotace. 3o Vysokonapěíová průchodka k zavádění vodičů podle bodu 1, vy-značující se tím, že příčný řez kolmý k podélné ose ( u? )dutiny vytváří jak na vnější stěně (44), tak na vnitřní stě-ně (45) paralelogram, vhodně obdélník se zaoblenými rohy,přičemž vnější dílčí plochy (36a, 36b) jsou vytvořeny v pro-tilehlých stranách (44a, 44b) vnější stěny (44), dále, že vevnitřní stěně (45) jsou vnitřní dílčí plochy (37a, 37b) vy-tvořeny tak, že vždy ze sousedících vnějších, popřípaděvnitřních dílčích ploch (36a, 37a) vnější dílčí plocha (36a)zasahuje do jedné poloviny prostoru ( λ^) vyříznutého děli-cí rovinou ( oT ) probíhající kolmo na uvedených stranách, zntímco vnitřní dílčí plocha (37a) zasahuje do druhé polovinyprostoru ( λρ.

4. Vysokonapěíová průchodka k zavádění vodičů podle bodu 1, vy-značující se tím, že v izolačním tělese (42) omezuje obvodprůřezu v rovině kolmé k podélné ose (ω ) dutiny paralelo-gram, vhodně obdélník se zaoblenými rohy, jehož vnější stě-na (44) je vytvořena podél jeho protilehlých stran a uvnitřnichž, s nimi rovnoběžně probíhá jedna nebo více vnitřníchstěn (45, 46), dále, že vždy ve vnější stěně a vu vnitřní,s ní sousedící stěně jsou vytvořeny vnější, popřípadě vnitř-ní dílčí plochy tak, že vnější dílčí plocha (36a) spadá do 13 229 647 poloviny prostoru ( Ag) vyříznutého dělicí rovinou ( ) probíhající kolmo ke stěném (44, 45, 46), zatímco vnitřnídílčí plocha (37b) spadá do druhé poloviny prostoru ( 4 *ýkre«y