EA020304B1 - Through passage insulator - Google Patents
Through passage insulator Download PDFInfo
- Publication number
- EA020304B1 EA020304B1 EA201300292A EA201300292A EA020304B1 EA 020304 B1 EA020304 B1 EA 020304B1 EA 201300292 A EA201300292 A EA 201300292A EA 201300292 A EA201300292 A EA 201300292A EA 020304 B1 EA020304 B1 EA 020304B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- dielectric layer
- thickness
- insulator
- insulator according
- dielectric
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим изоляторам, в частности к проходным изоляторам, предназначенным для ввода электрического тока и/или напряжения внутрь зданий или корпусов электрических устройств и одновременно для изоляции токоведущих частей от стенок этих зданий или электрических устройств.The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical insulators, in particular to bushing insulators designed to introduce electric current and / or voltage into buildings or buildings of electrical devices and at the same time to isolate current-carrying parts from the walls of these buildings or electrical devices.
Предшествующий уровень техникиPrior art
Из патента КП 2369932 известен проходной изолятор, содержащий электрический проводник, окруженный слоем диэлектрика, выполненным в виде слоистого материала с пропиткой, и установленный (например, путем приклеивания) на этом слое диэлектрика крепежный узел, выполненный, например, в виде втулки (преимущественно, металлической), с помощью которого проходной изолятор механически крепится к несущей конструкции, через которую вводится электрический ток и/или напряжение, например, к стене или стенке. Благодаря тому что слой диэлектрика выполнен в виде слоистого материала с пропиткой, удается достичь хороших изоляционных и теплопроводных свойств слоя диэлектрика, значительной механической прочности проходного изолятора в целом, что обеспечивает надежность решения задачи, стоящей перед изолятором.From patent KP 2369932, a bushing insulator is known that contains an electrical conductor surrounded by a dielectric layer made in the form of an impregnated laminate material and mounted (for example, by gluing) on this dielectric layer a fixing unit made, for example, in the form of a sleeve (mainly metal). ), with which the bushing is mechanically attached to the supporting structure through which electrical current and / or voltage is introduced, for example, to a wall or wall. Due to the fact that the dielectric layer is made in the form of a laminated material with impregnation, it is possible to achieve good insulating and heat-conducting properties of the dielectric layer, significant mechanical strength of the bushing insulator as a whole, which ensures reliability of the solution of the problem facing the insulator.
Недостатками указанного изолятора является высокая трудоемкость его изготовления ввиду того, что для изготовления слоя диэлектрика необходимо наматывать плоский изоляционный материал, например бумагу, пропитанный изолирующей и обеспечивающей монолитность слоя диэлектрика пропиткой, например смолой, причем, желательно, в вакуумной среде - для исключения воздушных включений в слое диэлектрика. После такого длительного и весьма прецизионного процесса требуется операция сушки полученного слоя диэлектрика и дальнейшей его токарной обработки для получения необходимых размеров, что приводит к необходимости закупки и размещения на производственном участке соответствующего дорогостоящего, уникального оборудования, а также вводу в производственный процесс действий рабочего персонала по перемещению и размещению изделия.The disadvantages of this insulator is the high complexity of its manufacture due to the fact that for the manufacture of a dielectric layer it is necessary to wind a flat insulating material, for example paper, impregnated with an insulating and monolithic dielectric layer impregnation, such as resin, and, preferably, in a vacuum environment to avoid air inclusions in dielectric layer. After such a long and very precise process, the operation of drying the resulting dielectric layer and its further turning to obtain the required dimensions is required, which leads to the need to purchase and place the corresponding expensive, unique equipment at the production site, as well as to enter the production personnel and product placement.
Вследствие различных коэффициентов теплового расширения материала проводника и слоя диэлектрика целостность границы раздела проводник/диэлектрик нарушается при колебаниях температуры окружающего воздуха или при повышении температуры проводника при больших токах, и герметичность соединения пропадает. Для устранения этого недостатка и сохранения герметичности соединения в НИ 2369932 между слоем твердого диэлектрика и проводником применяются втулки с уплотняющим материалом, по сути, - прокладки.Due to the different thermal expansion coefficients of the conductor material and the dielectric layer, the integrity of the conductor / dielectric interface is disturbed when the ambient temperature fluctuates or when the conductor temperature rises at high currents, and the leak-tightness of the connection disappears. To eliminate this drawback and preserve the tightness of the connection in NI 2369932 between the layer of solid dielectric and the conductor are used bushings with sealing material, in fact - gaskets.
Кроме того, после окончания изготовления проходного изолятора обычно требуется нанесение внешнего слоя, предназначенного для защиты от внешних воздействующих факторов естественного и техногенного характера, таких как грязь, дождь, туман и т.п. Обычно такой внешний слой выполняется с использованием устойчивых к погодным воздействиям материалов, например, с помощью кремнийорганической (силиконовой) резины. Размещение такого слоя может быть несложной операцией, однако ее осуществление также требует дополнительных усилий, что увеличивает трудоемкость процесса и повышает требования к имеющемуся оборудованию.In addition, after the completion of the manufacture of the bushing insulator, it is usually necessary to apply an external layer designed to protect against external influencing factors of a natural and man-made nature, such as dirt, rain, fog, etc. Typically, such an outer layer is made using weather-resistant materials, for example, using silicone (silicone) rubber. Placing such a layer can be a simple operation, but its implementation also requires additional efforts, which increases the laboriousness of the process and increases the requirements for existing equipment.
В случаях, когда прочности проводника достаточно для восприятия механических нагрузок к изолятору, совмещение функций диэлектрического слоя, защитной оболочки и уплотняющих элементов в одной детали, изготовленной из эластичного диэлектрического материала, стойкого к окружающей среде, например силиконовой резины, позволяет существенно упростить технологический процесс изготовления изолятора, снизить его трудоемкость и уменьшить количество необходимого оборудования, обеспечивая при этом высокую устойчивость проходного изолятора к погодным воздействиям и сохраняя хорошую теплопроводность слоя диэлектрика. Такой изолятор состоит из трех деталей: проводника, диэлектрического слоя и фланца для крепления к стенкам, а процесс изготовления изолятора, по сути, сводится к одной или двум операциям - заливки силиконовой резины в пресс-форму с предварительно заложенными в нее проводником и фланцем, или с последующим приклеиванием фланца к отлитому на проводнике диэлектрическому слою.In cases where the strength of the conductor is sufficient for the perception of mechanical loads to the insulator, combining the functions of the dielectric layer, protective sheath and sealing elements in one piece made of an elastic dielectric material that is resistant to the environment, such as silicone rubber, can significantly simplify the manufacturing process of the insulator , reduce its complexity and reduce the amount of necessary equipment, while ensuring high resistance of the bushing to weathering and maintaining good thermal conductivity of the dielectric layer. Such an insulator consists of three parts: a conductor, a dielectric layer and a flange for fastening to the walls, and the process of manufacturing an insulator essentially amounts to one or two operations - pouring silicone rubber into a mold with a conductor and a flange previously embedded in it, or followed by gluing the flange to the dielectric layer cast on the conductor.
В то же время в ходе термомеханических испытаний был выявлен существенный недостаток этой конструкции - недостаточная механическая прочность и герметичность проходного изолятора в условиях пониженной температуры окружающей среды даже без приложения механических нагрузок. Этот недостаток обусловлен тем, что при понижении температуры силиконовая резина, из которой выполнен слой диэлектрика, сжимается сильнее, чем металлическая втулка, которая приклеена к слою диэлектрика, изза различия в десятки раз коэффициентов теплового расширения материалов, из которых изготовлены слой диэлектрика и втулка. Такое неодинаковое сжатие приводит к возникновению отрывающих усилий в клеевом слое между диэлектриком и втулкой и клеевое соединение разрушается. Вследствие разрушения клеевого слоя герметичность и механическая прочность изолятора нарушаются, а проводник с расположенным на нем слоем диэлектрика может начать перемещаться относительно втулки, что потенциально может привести к электрическому соединению втулки и электрического проводника под напряжения, а это создает опасность для жизни и здоровья персонала, если втулка закреплена на металлической стенке или имеется другая возможность передачи электрического потенциала на втулке человеку.At the same time, in the course of thermomechanical testing, a significant disadvantage of this design was revealed - insufficient mechanical strength and tightness of the bushing under conditions of low ambient temperature, even without the application of mechanical loads. This disadvantage is due to the fact that as the temperature decreases, the silicone rubber that the dielectric layer is made of shrinks more strongly than the metal sleeve that is glued to the dielectric layer due to the difference in thermal expansion coefficients of the materials from which the dielectric layer and the sleeve are made. Such unequal compression leads to tearing forces in the adhesive layer between the dielectric and the sleeve, and the adhesive bond is destroyed. Due to the destruction of the adhesive layer, the tightness and mechanical strength of the insulator are broken, and a conductor with a dielectric layer may begin to move relative to the sleeve, which can potentially lead to electrical connection of the sleeve and the electrical conductor under voltage, and this creates a danger to life and health of personnel if the sleeve is mounted on a metal wall or there is another possibility of transmitting electrical potential on the sleeve to a person.
- 1 020304- 1 020304
Сущность изобретенияSummary of Invention
Задачей настоящего изобретения является обеспечение механической прочности и герметичности проходного изолятора при эксплуатации во всем диапазоне рабочих температур, в том числе и при предельно низкой температуре окружающей среды, сохраняя при этом пониженную трудоемкость изготовления такого изолятора, наблюдаемую в случае изготовления слоя диэлектрика из эластичного материала, например силиконовой (кремнийорганической) резины. Другими словами, задача изобретения состоит в обеспечении механической прочности и герметичности проходного изолятора, слой диэлектрика которого выполнен с использованием эластичного материала (силиконовой резины), во всем температурном диапазоне окружающей среды, в которой эксплуатируется указанный проходной изолятор (например, при эксплуатации на открытом воздухе диапазон температур окружающего воздуха составляет от минус 60 до плюс 50°С). В частности, необходимо обеспечить механическую надежность установки крепежного узла проходного изолятора на слое диэлектрика для всех эксплуатационных температур. Кроме того, необходимо учитывать температуру, при которой изолятор изготавливался, так, например, в случае приклеивания фланца к изолятору после нанесения диэлектрического слоя на проводник при температуре на производстве до плюс 30°С разница температуры изготовления и эксплуатации может составить 90°С, а в случае отливки диэлектрического слоя в пресс-форме с заложенными в нее проводником и фланцем при температуре до плюс 170°С разница температуры изготовления и эксплуатации может составлять 230°С. Для наружного диаметра диэлектрического слоя 100 мм, являющегося наиболее типичным для токов до 1 кА, в случае изготовления изолятора при комнатной температуре разница уменьшения диаметров силиконового диэлектрического слоя и внутреннего диаметра алюминиевого фланца при низшей эксплуатационной температуре составляет величину до 2,5 мм, а в случае закладки фланца в пресс-форму - до 6 мм.The present invention is to provide mechanical strength and tightness of the bushing insulator during operation over the entire range of operating temperatures, including at extremely low ambient temperatures, while maintaining the reduced labor intensity of manufacturing such an insulator, observed in the case of manufacturing a dielectric layer of an elastic material, for example silicone (silicone) rubber. In other words, the object of the invention is to provide mechanical strength and tightness of the bushing insulator, the dielectric layer of which is made using an elastic material (silicone rubber), in the entire temperature range of the environment in which the specified bushing insulator is operated (for example, during operation in the open air) ambient temperatures range from minus 60 to plus 50 ° C). In particular, it is necessary to ensure the mechanical reliability of the installation of the fixing unit of the bushing insulator on the dielectric layer for all operating temperatures. In addition, it is necessary to take into account the temperature at which the insulator was made, for example, if the flange is glued to the insulator after the dielectric layer is applied to the conductor at the production temperature up to + 30 ° C, the temperature difference between manufacturing and operation can be 90 ° C, and In the case of casting a dielectric layer in a mold with a conductor embedded in it and a flange at a temperature of up to + 170 ° C, the difference between the manufacturing and operating temperatures can be 230 ° C. For an outer diameter of the dielectric layer of 100 mm, which is most typical for currents up to 1 kA, in the case of manufacturing an insulator at room temperature, the difference in the reduction of the diameters of the silicone dielectric layer and the inner diameter of the aluminum flange at a lower operating temperature is up to 2.5 mm laying the flange into the mold - up to 6 mm.
Дополнительной задачей изобретения является обеспечение возможности корректировки (выравнивания) распределения электрического поля, протекающего по электрическому проводнику изолятора тока. Другой дополнительной задачей является повышение механической прочности проходного изолятора, слой диэлектрика которого выполнен с использованием силиконовой резины. Кроме того, представляется полезным обеспечить повышенную устойчивость проходного изолятора к влажным погодным условиям (в частности, дождям) и загрязнению поверхности.An additional object of the invention is to provide the possibility of correcting (equalizing) the distribution of the electric field flowing through the electrical conductor of the current insulator. Another additional task is to increase the mechanical strength of the bushing insulator, the dielectric layer of which is made using silicone rubber. In addition, it seems useful to provide increased resistance of the bushing to wet weather conditions (particularly rains) and surface contamination.
Задача изобретения решается с помощью проходного изолятора, содержащего электрический проводник, слой диэлектрика и крепежный узел, причем слой диэлектрика выполнен с использованием эластичного диэлектрического материала и расположен между электрическим проводником и крепежным узлом. Крепежный узел преимущественно содержит по меньшей мере один сжимающий слой диэлектрика элемент (например, металлический), причем толщина слоя диэлектрика между сжимающим элементом и электрическим проводником меньше толщины слоя диэлектрика в этом же месте без сжимающего элемента не менее чем на 1%. В некоторых вариантах толщина слоя диэлектрика между сжимающим элементом и электрическим проводником меньше толщины слоя диэлектрика в этом же месте без сжимающего элемента на величину 2-20%. Предпочтительно, чтобы толщина слоя диэлектрика между сжимающим элементом и электрическим проводником меньше толщины слоя диэлектрика в этом же месте без сжимающего элемента не менее чем на 4%. В указанных вариантах выполнения проходного изолятора будет обеспечено то, что толщина слоя диэлектрика между сжимающим элементом и электрическим проводником будет меньше толщины слоя диэлектрика в этом месте при наименьшей эксплуатационной температуре (температуре из диапазона эксплуатационных температур) без сжимающего элемента (в одном из вариантов - после удаления сжимающего элемента).The objective of the invention is solved using a bushing insulator containing an electrical conductor, a dielectric layer and a mounting node, the dielectric layer is made using an elastic dielectric material and is located between the electrical conductor and the mounting node. The mounting assembly advantageously comprises at least one compressive dielectric layer element (for example, metallic), and the thickness of the dielectric layer between the compressive element and the electrical conductor is less than the thickness of the dielectric layer at the same place without the compressive element by at least 1%. In some embodiments, the thickness of the dielectric layer between the compressive element and the electrical conductor is less than the thickness of the dielectric layer in the same place without a compressing element by an amount of 2-20%. Preferably, the thickness of the dielectric layer between the compressing element and the electrical conductor is less than the thickness of the dielectric layer in the same place without the compressing element by at least 4%. In these embodiments of the bushing insulator, it will be ensured that the thickness of the dielectric layer between the compressing element and the electrical conductor will be less than the thickness of the dielectric layer in this place at the lowest operating temperature (temperature from the range of operating temperatures) without compressing element (in one of the options - after removal compressing element).
Эластичный диэлектрический материал в одном из вариантов представляет собой кремнийорганическую (силиконовую) резину, которая может содержать в своем составе от 30 до 60% минерального наполнителя. Кроме того, эластичный диэлектрический материал также может представлять собой этиленпропиленовую резину или полиуретан (или быть выполнен в виде комбинации вышеуказанных материалов).Elastic dielectric material in one embodiment is a silicone (silicone) rubber, which may contain from 30 to 60% mineral filler. In addition, the elastic dielectric material can also be an ethylene-propylene rubber or polyurethane (or be made as a combination of the above materials).
В одном из вариантов крепежный узел выполнен в виде металлической втулки, причем сжимаемый элемент в таком случае представляет собой опрессовываемую часть втулки, выполненную с возможностью охвата по меньшей мере части слоя диэлектрика. Указанная втулка в описываемом варианте также содержит крепежную часть, выполненную с возможностью закрепления на поверхности объекта, в котором устанавливается изолятор.In one embodiment, the fastening assembly is made in the form of a metal sleeve, and the compressible element in this case is a compression part of the sleeve, made with the possibility of covering at least part of the dielectric layer. The specified sleeve in the described embodiment also contains a mounting part, made with the possibility of mounting on the surface of the object in which you install the insulator.
В другом варианте крепежный узел дополнительно содержит фланец, установленный на сжимаемом элементе и выполненный с возможностью прикрепления к объекту, в котором устанавливается изолятор.In another embodiment, the mounting node further comprises a flange mounted on the compressible element and adapted to be attached to the object in which the insulator is installed.
В изоляторе, в частности в диэлектрическом элементе изолятора, может быть предусмотрен по меньшей мере один слой материала с проводимостью выше, чем проводимость эластичного диэлектрического материала, использованного для изготовления слоя диэлектрика, причем указанный слой проводящего материала, расположен по меньшей мере, частично вокруг электрического проводника и предпочтительно отделен от проводника и от фланца слоем диэлектрика. Указанный материал с проводимостью выше, чем проводимость эластичного диэлектрического материала, использованного для изготовIn the insulator, in particular in the dielectric element of the insulator, at least one layer of material with a conductivity higher than the conductivity of the elastic dielectric material used to make the dielectric layer can be provided, the specified layer of conductive material being at least partially around the electrical conductor. and preferably separated from the conductor and from the flange by a dielectric layer. The specified material with a conductivity higher than the conductivity of the elastic dielectric material used to make
- 2 020304 ления слоя диэлектрика, может представлять собой эластичный токопроводящий материал, например композитный материал на основе смеси порошка из проводящего материала и силиконовой резины.- 2 020304 of the dielectric layer may be an elastic conductive material, for example, a composite material based on a mixture of a powder of a conductive material and silicone rubber.
В одном из вариантов выполнения изолятора в нем могут быть предусмотрены два или более стержня, по меньшей мере, частично расположенных в слое диэлектрика около проводника и соединенных между собой с помощью по меньшей мере двух соединительных элементов, установленных, по меньшей мере, частично в слое диэлектрика. Соединительные элементы могут представлять собой втулки, которые могут быть установлены на электрическом проводнике. Стержни могут быть выполнены из диэлектрического или токопроводящего материала. Кроме того, слой диэлектрика на поверхности может содержать ребра.In one embodiment of an insulator, two or more rods may be provided therein, at least partially located in the dielectric layer near the conductor and interconnected by means of at least two connecting elements installed at least partially in the dielectric layer . The connecting elements may be sleeves that can be mounted on an electrical conductor. The rods can be made of dielectric or conductive material. In addition, a dielectric layer on the surface may contain ribs.
Благодаря изобретению удается достигнуть технический результат, заключающийся в обеспечении механической надежности установки крепежного узла проходного изолятора на слое диэлектрика для всех эксплуатационных температур. Вследствие этого во всем температурном диапазоне окружающей среды, в которой эксплуатируется указанный проходной изолятор, удается обеспечить механическую прочность и герметичность проходного изолятора, слой диэлектрика которого выполнен с использованием эластичного материала (силиконовой резины), в целом. Это означает, что механическая прочность и герметичность проходного изолятора при эксплуатации в условиях пониженной температуры окружающей среды обеспечена одновременно с сохранением пониженной трудоемкости (или даже ее снижением) изготовления такого изолятора, что характерно для изготовления слоя диэлектрика как единого элемента с защитной оболочкой из кремнийорганической (силиконовой) резины.Thanks to the invention, it is possible to achieve a technical result consisting in ensuring the mechanical reliability of the installation of the fixing unit of the bushing insulator on the dielectric layer for all operating temperatures. As a result, in the entire temperature range of the environment in which the specified bushing is operated, it is possible to ensure the mechanical strength and tightness of the bushing, whose dielectric layer is made using an elastic material (silicone rubber), as a whole. This means that the mechanical strength and leaktightness of the bushing insulator during operation at low ambient temperatures is provided simultaneously with the reduced labor intensity (or even its reduction) of manufacturing such an insulator, which is typical for the manufacture of a dielectric layer as a single element with a protective shell of silicone ) rubber.
Также обеспечены дополнительные технические результаты, заключающиеся в обеспечении возможности корректировки (выравнивания) распределения электрического поля протекающего по электрическому проводнику изолятора тока, что повышает электрическую прочность изолятора, дополнительном повышении механической прочности проходного изолятора, слой диэлектрика которого выполнен с использованием силиконовой резины (в частности, в повышении механической прочности самого слоя диэлектрика), и в обеспечении повышенной устойчивости проходного изолятора к влажным погодным условиям (в частности, дождям) и загрязнению поверхности.Additional technical results are also provided, which consist in providing the possibility of correcting (leveling) the distribution of the electric field of a current insulator flowing through an electrical conductor, which increases the dielectric strength of the insulator, further increasing the mechanical strength of the bushing insulator, the dielectric layer of which is made using silicone rubber increasing the mechanical strength of the dielectric layer itself), and in providing increased stability to the passage an insulator to wet weather conditions (in particular, rains) and surface contamination.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 показан первый вариант проходного изолятора в частичном разрезе, крепежный узел которого состоит из одной детали - фланца, который имеет обжимаемую на диэлектрическом слое часть и не обжимаемую часть для крепления к стенкам электроустановок.FIG. 1 shows the first variant of the bushing insulator in partial section, the fastening assembly of which consists of one part — a flange, which has a part that is squeezed on the dielectric layer and a not compressible part for fastening to the walls of electrical installations.
На фиг. 2 показан вид с торца первого варианта проходного изолятора.FIG. 2 shows an end view of the first embodiment of the bushing.
На фиг. 3 показан второй вариант проходного изолятора в частичном разрезе, имеющий крепежный элемент, состоящий из обжимаемой на диэлектрическом слое втулки и приклеенной к ней не обжимаемой части - фланце для крепления к стенкам электроустановок.FIG. 3 shows a second variant of the bushing insulator in partial section, having a fastening element consisting of a sleeve that is pressed out on the dielectric layer and a non-pressed part glued to it — a flange for fixing to the walls of electrical installations.
На фиг. 4 показан третий вариант проходного изолятора в частичном разрезе, имеющий крепежный элемент, состоящий из двух обжимаемых на диэлектрическом слое втулок и приклеенной к ним не обжимаемой части - фланце.FIG. 4 shows a third variant of the bushing insulator in partial section, having a fastening element consisting of two sleeves that are pressed out on the dielectric layer and a non-pressed part glued to them - a flange.
На фиг. 5 показан вид с торца второго и третьего вариантов проходного изолятора.FIG. 5 shows the end view of the second and third variants of the bushing.
На фиг. 6 показан четвертый вариант проходного изолятора в частичном разрезе, имеющего проводящие слои, расположенные внутри диэлектрического слоя.FIG. 6 shows a fourth embodiment of a bushing insulator in partial section, having conductive layers located inside the dielectric layer.
На фиг. 7 показано сечение А-А четвертого варианта проходного изолятора, изображенного на фиг. 6.FIG. 7 shows section A-A of the fourth embodiment of the bushing shown in FIG. 6
На фиг. 8 показан разрез пятого варианта проходного изолятора, в диэлектрическом слое которого расположены армирующие стержни, повышающие механическую прочность изолятора.FIG. 8 shows a section of the fifth variant of the bushing insulator, in the dielectric layer of which reinforcing rods are located, which increase the mechanical strength of the insulator.
На фиг. 9 показано сечение А-А пятого варианта проходного изолятора, изображенного на фиг. 8.FIG. 9 shows a section A-A of the fifth embodiment of the bushing insulator shown in FIG. eight.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
На фиг. 1 представлен вид первого варианта осуществления проходного изолятора с частичным разрезом, а на фиг. 2 показан вид этого изолятора с торца. Проходной изолятор в соответствии с первым вариантом осуществления содержит электрический проводник 1, слой 2 диэлектрика и крепежный узел, состоящий из элементов 3 и 4.FIG. 1 shows a view of a first embodiment of a bushing insulator with a partial cut, and FIG. 2 shows the view of this insulator from the end. The bushing in accordance with the first embodiment comprises an electrical conductor 1, a dielectric layer 2 and a fixing assembly consisting of elements 3 and 4.
Электрический проводник обычно изготавливается из металла, обладающего достаточной электропроводностью и механической прочность, например из медных, алюминиевых или стальных сплавов. Электрический проводник преимущественно представляет собой продолговатый предмет, например, как показано на фиг. 2, круглого сечения. В то же время электрический проводник может иметь и другие сечения, а также обладать или не обладать осью симметрии, проходящей вдоль проводника. На концах электрического проводника могут быть предусмотрены средства для присоединения электрических проводов (в данном патенте не рассматриваются), по которым передается электроэнергия.The electrical conductor is usually made of metal with sufficient electrical conductivity and mechanical strength, such as copper, aluminum or steel alloys. The electrical conductor is preferably an elongated object, for example, as shown in FIG. 2, round section. At the same time, the electrical conductor may have other sections, and also may or may not have an axis of symmetry that runs along the conductor. At the ends of the electrical conductor may be provided means for connecting electrical wires (in this patent are not considered), through which electricity is transmitted.
Слой 2 диэлектрика преимущественно выполнен с использованием силиконовой резины, которая может содержать в своем составе от 30 до 60% минерального наполнителя. Кроме того, эластичный диэлектрический материал также может представлять собой этиленпропиленовую резину или полиуретан (или быть выполнен в виде комбинации вышеуказанных материалов). Слой 2 диэлектрика расположен между электрическим проводником 1 и крепежным узлом. В показанном на фиг. 1 и 2 варианте осущестThe dielectric layer 2 is preferably made using silicone rubber, which may contain from 30 to 60% mineral filler. In addition, the elastic dielectric material can also be an ethylene-propylene rubber or polyurethane (or be made as a combination of the above materials). The dielectric layer 2 is located between the electrical conductor 1 and the mounting assembly. In the embodiment shown in FIG. 1 and 2 options
- 3 020304 вления изобретения слой 2 диэлектрика прилегает к электрическому проводнику 1 и крепежному узлу, что обеспечивает наименьшую трудоемкость изготовления такого проходного изолятора, однако в некоторых случаях между электрическим проводником и слоем диэлектрика и/или крепежным узлом и слоем диэлектрика могут быть предусмотрены вспомогательные элементы, выполненные из других материалов. В описываемом варианте осуществления слой 2 диэлектрика получают путем размещения электрического проводника 1 в форме и заполнением этой формы силиконовой резиной в вязком состоянии с последующим отверждением (вулканизацией) этой резины (с приданием упругих свойств в необходимой степени). Показанный на фиг. 1 и 2 слой 2 диэлектрика имеет осесимметричную (трубчатую) форму, хотя могут быть предусмотрены и другие сечения, в том числе без симметрии. Форма для изготовления может содержать кольцеобразные углубления, в результате чего изготавливаемый слой 2 диэлектрика может иметь выступы в виде ребер 5, как это показано на фиг. 1. Указанные ребра предназначены для повышения длины утечки тока, что выполняет полезную роль во влажных или загрязненных условиях благодаря снижению вероятности электрического перекрытия по поверхности проходного изолятора.- 3 020304 of the invention, the dielectric layer 2 is adjacent to the electrical conductor 1 and the fixing unit, which ensures the least laboriousness of manufacturing such a bushing, but in some cases auxiliary elements can be provided between the electrical conductor and the dielectric layer and / or the fixing unit and the dielectric layer made from other materials. In the described embodiment, the dielectric layer 2 is obtained by placing the electrical conductor 1 in the form and filling this form with silicone rubber in a viscous state, followed by curing (vulcanization) of this rubber (giving the elastic properties to the required degree). Shown in FIG. 1 and 2, dielectric layer 2 has an axisymmetric (tubular) shape, although other sections may be provided, including without symmetry. The manufacturing form may comprise annular recesses, as a result of which the dielectric layer 2 to be produced may have protrusions in the form of fins 5, as shown in FIG. 1. These fins are designed to increase the length of the leakage current, which plays a useful role in wet or contaminated conditions by reducing the likelihood of electrical overlap on the surface of the bushing.
Крепежный узел на фиг. 1 выполнен в виде втулки, предпочтительно металлической, и состоящей из спрессовываемой части 3 и крепежной части 4. Крепежная часть 4 втулки на фиг. 1 и 2 представляет собой плоский фланец, установленный перпендикулярно оси изолятора и имеющий крепежные отверстия 6, в которых могут быть размещены болты, винты, заклепки или другие крепежные изделия. Однако, в зависимости от конфигурации объекта, в котором устанавливается проходной изолятор, а также от способа установки в нем, крепежная часть может иметь не плоскую поверхность и располагаться под углом к оси проходного изолятора.The mounting assembly in FIG. 1 is made in the form of a sleeve, preferably a metal one, and consisting of a press-fit part 3 and a fixing part 4. The fixing part 4 of the sleeve in FIG. 1 and 2 is a flat flange mounted perpendicular to the axis of the insulator and having fastening holes 6 in which bolts, screws, rivets or other fasteners can be placed. However, depending on the configuration of the object in which the bushing is installed, as well as the method of installation in it, the fixing part may have a non-flat surface and be positioned at an angle to the axis of the bushing.
Опрессовываемая часть 3 на фиг. 1 представляет собой сжимающий элемент, предназначенный для сжатия слоя 2 диэлектрика, выполненного с использованием силиконовой резины. Поскольку силиконовая (кремнийорганическая) резина является упругим и сжимаемым материалом, то сжимающий элемент, входящий в состав крепежного узла и выполненный в этом варианте в виде опрессовываемой части 3 втулки, может сжимать слой 2 диэлектрика. В показанном на фиг. 1 варианте крепежный узел установлен примерно посередине проходного изолятора, однако он может быть установлен и со смещением вдоль продольной оси изолятора к одному из концов. Длина показанной на фиг. 1 опрессовываемой части 3 (сжимаемого элемента) вдоль проходного изолятора (например, вдоль его оси) может составлять незначительную часть, которой будет достаточно для надежного удержания крепежного узла на слое диэлектрика, например, от 20 до 150% от поперечного размера слоя диэлектрика и электрического проводника в том сечении, где устанавливается узел крепления. При определении длины сжимаемого элемента крепежного узла также может учитываться толщина объекта, в котором будет устанавливаться проходной изолятор, например, стены, поскольку длину сжимаемого элемента с точки зрения безопасности и механической надежности имеет смысл делать не меньше толщины такого объекта для того, чтобы объект, через который проходит изолятор, имел контакт преимущественно с крепежным узлом, а не другими элементами проходного изолятора.The crimp part 3 in FIG. 1 is a compression element intended to compress a dielectric layer 2, made using silicone rubber. Since silicone (silicone) rubber is an elastic and compressible material, the compressing element, which is part of the fixing unit and made in this embodiment in the form of a crimped part 3 of the sleeve, can compress the dielectric layer 2. In the embodiment shown in FIG. In a variant, a fastening assembly is installed approximately in the middle of the bushing insulator, however, it can also be installed with an offset along the longitudinal axis of the insulator to one of the ends. The length shown in FIG. 1 of the pressing part 3 (compressible element) along the bushing (for example, along its axis) may be a small part, which will be enough to securely hold the fixing unit on the dielectric layer, for example, from 20 to 150% of the transverse size of the dielectric layer and the electrical conductor in the section where the mount is installed. When determining the length of the compressible element of the fixing unit, the thickness of the object in which the bushing insulator will be installed, for example, walls, can also be taken into account, since it makes sense to make the length of the compressible element not less than the thickness of such an object so that the object can be which passes the insulator, had contact mainly with the fixing unit, and not with other elements of the bushing insulator.
С целью обеспечения механической надежности установки крепежного узла на слое диэлектрика для всех эксплуатационных температур необходимо, чтобы толщина слоя диэлектрика между сжимающим элементом и электрическим проводником (в сжатом виде) была меньше толщины слоя диэлектрика в этом месте при наименьшей температуре диапазона эксплуатационных температур без сжимающего элемента (в свободном состоянии). В результате этого, даже при наименьшей температуре сжимающий элемент будет надежно охватывать (сжимать) слой диэлектрика, что исключит возможность смещения слоя диэлектрика и/или электрического проводника относительно крепежного узла и/или объекта, в котором установлен изолятор.In order to ensure the mechanical reliability of the installation of the fastening assembly on the dielectric layer for all operating temperatures, it is necessary that the thickness of the dielectric layer between the compressive element and the electrical conductor (in a compressed form) be less than the thickness of the dielectric layer at this place at the lowest temperature of the operating temperature range without a compressive element ( in free state). As a result, even at the lowest temperature, the compressive element will reliably cover (compress) the dielectric layer, which eliminates the possibility of displacing the dielectric layer and / or the electrical conductor relative to the fixing unit and / or the object in which the insulator is installed.
В том случае, когда сжимающий элемент и электрический проводник непосредственно контактируют со слоем диэлектрика, толщина этого слоя между сжимающим элементом и электрическим проводником в сжатом виде может быть определена также по внутреннему размеру сжимающего элемента в эксплуатационном виде и внешнему размеру электрического проводника. Если между сжимающим элементом и слоем диэлектрика и/или электрическим проводником и слоем диэлектрика имеются какиелибо дополнительные элементы, толщина слоя диэлектрика может определяться с учетом размеров этих дополнительных элементов.In the case when the compressing element and the electrical conductor directly contact with the dielectric layer, the thickness of this layer between the compressing element and the electrical conductor in a compressed form can also be determined by the internal size of the compressing element in its operational form and the external size of the electrical conductor. If there are any additional elements between the compressing element and the dielectric layer and / or the electrical conductor and the dielectric layer, the thickness of the dielectric layer can be determined taking into account the dimensions of these additional elements.
В показанном на фиг. 1 и 2 варианте осуществления электрический проводник, слой диэлектрика и опрессовываемая часть 3 крепежного элемента имеют форму цилиндра, соответственно, для определения толщины слоя диэлектрика можно пользоваться таким размерами, как диаметры соответствующих элементов. Кроме того, толщину слоя диэлектрика в таком варианте возможно определить путем одного непосредственного измерения этой толщины. Однако если какой-либо из этих составных компонентов проходного изолятора (или все компоненты) имеет не круговое сечение, а, например, эллиптическое, квадратное, прямоугольное или даже не осесимметричное, то толщина слоя диэлектрика может определяться в каждой точке периметра слоя диэлектрика вокруг электрического проводника. Необходимое сжатие также может определяться в относительных величинах и/или быть неодинаковым для разных участков слоя диэлектрика.In the embodiment shown in FIG. 1 and 2 of the embodiment, the electrical conductor, the dielectric layer and the pressing part 3 of the fastening element have the shape of a cylinder, respectively, to determine the thickness of the dielectric layer, dimensions such as the diameters of the respective elements can be used. In addition, the thickness of the dielectric layer in this embodiment, it is possible to determine by one direct measurement of this thickness. However, if any of these composite components of the bushing (or all components) is not circular, but, for example, elliptical, square, rectangular, or even non-axisymmetric, then the thickness of the dielectric layer can be determined at each point of the perimeter of the dielectric layer around the electrical conductor . The required compression can also be determined in relative values and / or be different for different parts of the dielectric layer.
Определение необходимой величины сжатия слоя диэлектрика с помощью сжимающего элементаDetermination of the required amount of compression of the dielectric layer using a compressing element
- 4 020304 может быть осуществлено следующим образом. Исходя из разницы температуры изготовления изолятора и наиболее низкой ожидаемой температуры внешней среды, в которой будет эксплуатироваться проходной изолятор, и с учетом коэффициентов теплового расширения (сжатия) силиконовой резины, из которой будет изготовлен слой диэлектрика, определяют максимальное ожидаемое сжатие слоя диэлектрика проектируемой толщины по отношению к условиям изготовления. Сжатие слоя диэлектрика может быть определено как в абсолютных величинах, так и в относительных (с последующим пересчетом в абсолютные величины для заданной толщины слоя диэлектрика). Т.е. величина ожидаемого температурного сжатия слоя диэлектрика может быть определена по следующей формуле:- 4 020304 can be implemented as follows. Based on the difference in the temperature of manufacturing the insulator and the lowest expected temperature of the external environment in which the bushing will operate, and taking into account the coefficients of thermal expansion (compression) of silicone rubber, from which the dielectric layer will be made, determine the maximum expected compression of the dielectric layer of the designed thickness relative to to the conditions of manufacture. Compression of the dielectric layer can be defined both in absolute values and in relative values (with subsequent recalculation into absolute values for a given thickness of the dielectric layer). Those. The magnitude of the expected temperature compression of the dielectric layer can be determined by the following formula:
Дк=к-а-(То-Тт1П) где Δά - величина сжатия слоя диэлектрика;Dk = K -a- (To-T t1P ) where Δά is the amount of compression of the dielectric layer;
к - толщина слоя диэлектрика до опрессовки сжимаемого элемента при температуре, при которой происходит опрессовка;K is the thickness of the dielectric layer prior to crimping the compressible element at the temperature at which the crimping occurs;
α - коэффициент линейного теплового расширения материала слоя диэлектрика;α is the coefficient of linear thermal expansion of the material of the dielectric layer;
То - температура, при которой происходит опрессовка сжимаемого элемента и слоя диэлектрика;That is the temperature at which the compression of the compressible element and the dielectric layer is crimped;
Ттш - минимальная эксплуатационная температура.T tsh - the minimum operating temperature.
Кроме температурных деформаций при расчете величины необходимого сжатия слоя диэлектрика, обеспечивающего работоспособность изолятора при низких температурах, необходимо учитывать такое свойство эластичных материалов, как способность не полностью восстанавливать первоначальный размер после освобождения от сжатия при низких температурах. Это свойство характеризуется коэффициентом морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия - Км, вычисляемым экспериментально в соответствии с ГОСТ 13808-79 Резина. Метод определения морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия по формуле КМ=(кГк сж)/(к-к сж), где к сж - толщина слоя диэлектрика в сжатом сжимающим элементом состоянии;In addition to temperature deformations, when calculating the required compression of the dielectric layer, which ensures the insulator performance at low temperatures, it is necessary to take into account the property of elastic materials, such as the ability to not fully restore the original size after release from compression at low temperatures. This property is characterized by a frost resistance coefficient of elastic recovery after compression - K m , calculated experimentally in accordance with GOST 13808-79 Rubber. Method for determining frost resistance by elastic recovery after compression by the formula K M = (k G to szh) / ( kk szh), where k sz is the thickness of the dielectric layer in a state compressed by a compressing element;
ά - толщина слоя диэлектрика после снятия сжимающей нагрузки при наименьшей эксплуатационной температуре.ά is the thickness of the dielectric layer after removing the compressive load at the lowest operating temperature.
Коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению после сжатия - комплексная величина, учитывающая не только температурную деформацию материала, но и его эластические свойства, - способность восстанавливаться после сжатия.The coefficient of frost resistance for elastic recovery after compression is a complex value that takes into account not only the thermal deformation of the material, but also its elastic properties, the ability to recover after compression.
Соответственно, для достижения технического результата необходимо, чтобы толщина сжатого слоя диэлектрика была меньше величиныAccordingly, to achieve a technical result, it is necessary that the thickness of the compressed dielectric layer be less than
Ό сж=(Км-к-к,)/(Км+1)Ό SG = (K m -kk) / (K m +1)
Определение необходимой величины сжатия слоя диэлектрика должно производиться с учетом температурного сжатия электрического проводника и крепежного элемента, однако в том случае, когда они выполнены металлическими, то их влиянием можно пренебречь ввиду значительной разницы коэффициентов теплового расширения (на порядок и более).Determining the required amount of compression of the dielectric layer should be made taking into account the temperature compression of the electrical conductor and the fastener, but in the case when they are made of metal, their influence can be neglected due to the significant difference in thermal expansion coefficients (an order of magnitude or more).
Величина сжатия слоя диэлектрика с помощью сжимающего элемента должна быть увеличена по сравнению с полученным расчетным и экспериментальным путем значением для того, чтобы даже в том случае, когда температура окружающей среды, в которой эксплуатируется проходной изолятор, достигнет минимального значения, крепежный элемент надежно удерживался на слое диэлектрика и был способен воспринимать механические нагрузки. Это дополнительное сжатие может соответствовать обычному сжатию сжимаемого элемента, применяемому для обеспечения механической прочности изолятора при приложении механических нагрузок при нормальной температуре без учета температурного сжатия слоя диэлектрика. Т.е. получаемая величина сжатия может соответствовать сумме величин сжатия, применяемых для 1) обеспечения механической прочности изолятора при приложении механических нагрузок при нормальной температуре и 2) для компенсации температурного сжатия слоя диэлектрика и его неполного эластического восстановления при низкой температуре. В соответствии с этим полученная величина сжатия слоя диэлектрика может быть увеличена на 10-100% или же толщина слоя диэлектрика в сжатом виде может быть дополнительно уменьшена на величину сжатия, применяемую для обеспечения удержания крепежного элемента на слое диэлектрика без учета температурного сжатия слоя диэлектрика и его неполного эластического восстановления при низкой температуре, которая может достигать 10-100% от величины сжатия для компенсации температурного сжатия слоя диэлектрика.The amount of compression of the dielectric layer by means of a compressing element must be increased compared with the calculated and experimentally obtained value so that even in the case when the ambient temperature in which the bushing is in operation reaches the minimum value, the fastening element is reliably kept on the layer dielectric and was able to perceive mechanical loads. This additional compression can correspond to the usual compression of a compressible element used to ensure the mechanical strength of the insulator under the application of mechanical loads at normal temperature without taking into account the temperature compression of the dielectric layer. Those. The resulting amount of compression can correspond to the sum of the values of compression used to 1) ensure the mechanical strength of the insulator under the application of mechanical loads at normal temperature and 2) to compensate for the temperature compression of the dielectric layer and its incomplete elastic recovery at low temperature. Accordingly, the resulting amount of compression of the dielectric layer can be increased by 10-100%, or the thickness of the dielectric layer in a compressed form can be further reduced by the amount of compression used to ensure the retention of the fastener on the dielectric layer without taking into account the temperature compression of the dielectric layer and its incomplete elastic recovery at low temperature, which can reach 10-100% of the amount of compression to compensate for the temperature compression of the dielectric layer.
Величины сжатия зависят от размеров и формы слоя диэлектрика, а также свойств резины, используемой для изготовления слоя диэлектрика, в связи с чем невозможно дать абсолютные или относительные величины сжатия или размеры сжатых элементов без конкретных характеристик проходного изолятора и условий эксплуатации. Рекомендации по их определению приведены выше. В одном из вариантов изготовления диэлектрического слоя из силиконовой резины, содержащей около 50% минерального наполнителя, обычно используемой для изготовления защитных оболочек высоковольтных изоляторов, и опрессовки сжимающего элемента изолятора при нормальной температуре, относительная величина линейного сжатия, обеспечивающая компенсацию температурных деформаций и эластических свойств при наименьшей эксплуатационной температуре минус 60°С, составляет около 3%. Для обеспечения механи- 5 020304 ческой прочности изолятора необходимо сжать слой диэлектрика еще на 1-3%. Таким образом, суммарное сжатие слоя диэлектрика из силиконовой резины может составить 4-6% и более. Необходимо учитывать, что сжатие слоя диэлектрика может осуществляться не по всей окружности вокруг электрического проводника и слоя диэлектрика, а лишь в некоторых местах.The values of compression depend on the size and shape of the dielectric layer, as well as the properties of rubber used to manufacture the dielectric layer, and therefore it is impossible to give absolute or relative values of compression or dimensions of compressed elements without specific characteristics of the bushing and operating conditions. Recommendations for their definition are given above. In one of the options for the manufacture of a dielectric layer of silicone rubber containing about 50% mineral filler, usually used for the manufacture of protective sheaths of high-voltage insulators, and crimping the compressive element of the insulator at normal temperature, the relative value of linear compression, which compensates for thermal deformation and elastic properties at the lowest operating temperature minus 60 ° C, is about 3%. To ensure the mechanical strength of the insulator, it is necessary to compress the dielectric layer by another 1-3%. Thus, the total compression of the dielectric layer of silicone rubber can be 4-6% or more. It should be borne in mind that the compression of the dielectric layer may not be carried out around the entire circumference around the electrical conductor and the dielectric layer, but only in some places.
Следует принимать во внимание, что сжатие слоя диэлектрика предпочтительно осуществляется с использованием противоположных относительно электрического проводника участков слоя диэлектрика. Соответственно, суммарное сжатие, обеспечиваемое крепежным узлом, в частности сжимающим элементом, должно быть определено с учетом того, что слой диэлектрика сжимается как с одной стороны от электрического проводника, так с и другой стороны от электрического проводника, т.е. полученная в соответствии с приведенными ранее рекомендациями величина сжатия слоя диэлектрика с одной стороны от электрического проводника предпочтительно должна быть удвоена для определения величины, на которую сжимает сжимающий элемент.It should be taken into account that the compression of the dielectric layer is preferably carried out using opposite sections of the dielectric layer with respect to the electrical conductor. Accordingly, the total compression provided by the fixing unit, in particular the compressive element, must be determined taking into account that the dielectric layer is compressed both on the one side of the electrical conductor and on the other side of the electrical conductor, i.e. The compression value of the dielectric layer obtained on the one side of the electrical conductor, obtained in accordance with the recommendations given earlier, should preferably be doubled to determine the magnitude by which the compressing element is compressed.
Если же в ходе расчетов определяется толщина слоя диэлектрика, которую необходимо обеспечить, то поперечный внутренний размер сжимающего элемента крепежного узла может быть определен как удвоенная полученная толщина слоя диэлектрика с одной стороны от электрического проводника плюс поперечный размер электрического проводника. В том случае, если толщины слоев с разных сторон от электрического проводника не совпадают, то может использоваться их сумма, а не удвоенное значение одной из них. Кроме того, при определении поперечного внутреннего размера сжимающего элемента крепежного узла может учитываться тепловое сжатие электрического проводника, происходящее при понижении температуры эксплуатации; в то же время оно может отбрасываться ввиду малости по сравнению с изменением толщины слоя диэлектрика.If during the calculations the thickness of the dielectric layer is determined, which is necessary to ensure, then the transverse internal size of the clamping element of the fixing unit can be defined as twice the obtained thickness of the dielectric layer on one side of the electrical conductor plus the transverse dimension of the electrical conductor. In that case, if the thickness of the layers from different sides of the electrical conductor do not match, their sum can be used, and not the double value of one of them. In addition, when determining the transverse internal size of the compressing element of the fixing unit, the thermal compression of the electrical conductor that occurs when the operating temperature is lowered can be taken into account; At the same time, it can be discarded due to its smallness compared with a change in the thickness of the dielectric layer.
При определении толщины слоя диэлектрика при минимальной температуре эксплуатации экспериментальным способом в случае использования в качестве экспериментального образца проходного изолятора без крепежного узла возможно определить максимальный поперечный внутренний размер (например, диаметр для круглой формы) сжимающего элемента путем непосредственного измерения диаметра диэлектрического слоя при минимальной температуре эксплуатации с последующей корректировкой его величины для учета неполного эластичного восстановления слоя диэлектрика и для обеспечения механической прочности. Уменьшение поперечного внутреннего размера сжимающего элемента по сравнению с максимальным поперечным внутренним размером для обеспечения механической прочности изолятора при крайней низкой температуре эксплуатации может быть определено исходя из экспериментальных данных в процентном отношении к замеренному поперечному размеру слоя диэлектрика. Если сжимающий элемент крепежного узла не прилегает непосредственно к слою диэлектрика, а, например, отделен каким-либо дополнительным элементом (например, прокладкой), толщина и сжимаемость этого дополнительного элемента должны учитываться при определении поперечного внутреннего размера сжимающего элемента.When determining the thickness of a dielectric layer at a minimum operating temperature using an experimental method, if a bushing insulator without a fixing unit is used as an experimental sample, it is possible to determine the maximum transverse internal size (for example, the diameter for a round shape) of the compressive element by directly measuring the diameter of the dielectric layer at the minimum operating temperature with the subsequent adjustment of its value to account for the incomplete elastic recovery layer dielectric and to provide mechanical strength. The reduction in the transverse internal size of the compressive element compared to the maximum transverse internal size to ensure the mechanical strength of the insulator at extremely low operating temperatures can be determined based on experimental data as a percentage of the measured transverse size of the dielectric layer. If the clamping element of the fixing unit does not fit directly to the dielectric layer, but, for example, is separated by some additional element (for example, a gasket), the thickness and compressibility of this additional element must be taken into account when determining the transverse internal size of the compression element.
Расчеты и эксперименты показывают, что для достижения необходимой степени сжатия, обеспечивающей эксплуатацию проходного изолятора в заданном диапазоне температур в соответствии с вышеприведенным описанием, относительное линейное сжатие слоя диэлектрика, т.е. отношение разности толщины слоя диэлектрика между сжимающим элементом и электрическим проводником и толщины слоя диэлектрика в этом же месте без сжимающего элемента к одной из этих толщин, должно быть не менее чем 1%. Указанное относительное линейное сжатие слоя диэлектрика может быть определено, например, как относительная разность толщин слоя диэлектрика, измеренных до установки сжимающего элемента (или до его сжатия) и после установки сжимающего элемента и сжатия с его помощью слоя диэлектрика.Calculations and experiments show that to achieve the required degree of compression, ensuring the operation of the bushing insulator in a given temperature range in accordance with the above description, the relative linear compression of the dielectric layer, i.e. the ratio of the difference between the thickness of the dielectric layer between the compressing element and the electrical conductor and the thickness of the dielectric layer in the same place without the compressing element to one of these thicknesses should be not less than 1%. The specified relative linear compression of the dielectric layer can be defined, for example, as the relative difference in thickness of the dielectric layer, measured before the compression element is installed (or before it is compressed) and after the compression element is installed and the dielectric layer is compressed.
В том случае, когда необходимо определить величину относительного линейного сжатия слоя диэлектрика уже изготовленного проходного изолятора, это может быть сделано путем определения толщины сжатого слоя диэлектрика (непосредственно, если это возможно, или с использованием, например, данных о внешних размерах сжимающего элемента, а также данных о разнице между внешними и внутренними размерами сжимающего элемента), снятия сжимающего элемента и определения толщины слоя диэлектрика в свободном состоянии. При использовании последней величины необходимо учитывать способность материала диэлектрика восстанавливать свои начальные размеры после сжатия, а также имеющиеся данные о той температуре, при которой эксплуатировался проходной изолятор. Кроме того, при определении величины относительного линейного сжатия необходимо учитывать температуры, при которых происходили определения указанных толщин слоя диэлектрика. В настоящем патенте по умолчанию считается, что определение толщин осуществляется при нормальной температуре, например, при температуре в жилых производственных помещениях, рассчитанных на присутствие людей. В качестве такой температуры может приниматься температура из диапазона от 15 до 25°С.In the case when it is necessary to determine the value of the relative linear compression of the dielectric layer of an already manufactured bushing insulator, this can be done by determining the thickness of the compressed dielectric layer (directly, if possible, or using, for example, data on the external dimensions of the compression element, as well as data on the difference between the external and internal dimensions of the compressing element), removing the compressing element and determining the thickness of the dielectric layer in a free state. When using the latter value, it is necessary to take into account the ability of the material of the dielectric to restore its initial dimensions after compression, as well as the available data on the temperature at which the bushing was used. In addition, when determining the value of the relative linear compression, it is necessary to take into account the temperatures at which the indicated thicknesses of the dielectric layer were determined. In this patent, by default, it is assumed that the determination of thickness is carried out at a normal temperature, for example, at a temperature in residential premises intended for the presence of people. As such a temperature can be taken from the temperature range from 15 to 25 ° C.
В том случае, если определение толщины слоя диэлектрика в свободном состоянии осуществляется, например, при наименьшей эксплуатационной температуре, то относительное линейной сжатие может иметь и величину менее 1%, поскольку при этой температуре для обеспечения технического результата настоящего изобретения достаточно, чтобы толщина слоя диэлектрика между сжимающим элементом и электрическим проводником была меньше толщины слоя диэлектрика на этом месте без сжимающегоIn that case, if the determination of the thickness of the dielectric layer in the free state is carried out, for example, at the lowest operating temperature, then the relative linear compression can be less than 1%, since at this temperature, to ensure the technical result of the present invention, the thickness of the dielectric layer between the compressive element and the electrical conductor were less than the thickness of the dielectric layer at this place without compressive
- 6 020304 элемента (или после удаления сжимающего элемента), поскольку именно при таком условии сжимающий элемент обеспечивает сжатие слоя диэлектрика во всем диапазоне эксплуатационных температур. Однако наименьшая эксплуатационная температура является величиной неопределенной ввиду того, что один и тот же изолятор может использоваться в разных условиях и при разных температурах, согласно чему меняется и диапазон эксплуатационных температур.- 6 020304 element (or after removal of the compressing element), since it is under this condition that the compressing element provides compression of the dielectric layer in the entire range of operating temperatures. However, the lowest operating temperature is an indefinite value because the same insulator can be used in different conditions and at different temperatures, according to which the operating temperature range also changes.
При измерении толщин при нормальной температуре толщина слоя диэлектрика между сжимающим элементом и электрическим проводником преимущественно меньше толщины слоя диэлектрика в этом же месте без сжимающего элемента на величину 2-20%. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения предпочтительно, чтобы относительное линейное сжатие слоя диэлектрика составляло не менее 46%.When measuring thicknesses at normal temperature, the thickness of the dielectric layer between the compressing element and the electrical conductor is preferably less than the thickness of the dielectric layer in the same place without the compressing element by an amount of 2-20%. In addition, in some embodiments, it is preferable that the relative linear compression of the dielectric layer is at least 46%.
Сжимающий элемент может быть выполнен в различной форме. Как уже описывалось по отношению к фиг. 1, он может быть выполнен в виде опрессовываемой части 3 втулки - в этом случае втулка должна быть выполнена из материала, который поддается обработке давлением, например из металла. В то же время втулка может состоять из двух или более частей (например, в виде секторов), соединяемых между собой резьбовым или другим соединением с обеспечением сжатия слоя диэлектрика, например, когда соединяемые части втулки охватывают по меньшей мере часть слоя диэлектрика вокруг оси проходного изолятора предпочтительно вместе с расположенным под слоем диэлектрика электрическим проводником. В этом случае втулка необязательно выполнена из материала, поддающегося обработке давлением.The compressing element can be made in various forms. As already described with respect to FIG. 1, it can be made in the form of a crimping part 3 of the sleeve - in this case, the sleeve should be made of a material that can be processed by pressure, for example, of metal. At the same time, the sleeve may consist of two or more parts (for example, in the form of sectors), interconnected by a threaded or other connection to compress the dielectric layer, for example, when the connected parts of the sleeve cover at least part of the dielectric layer around the axis of the bushing preferably together with an electrical conductor located under the dielectric layer. In this case, the sleeve is not necessarily made of a material that can be processed by pressure.
Кроме того, сжимающий элемент может быть выполнен в виде стяжки, в таком случае втулка с крепежной частью (фланцем) может крепиться поверх сжимающего элемента. Такая установка втулки возможна и в тех случаях, когда сжимающий элемент, на который крепится втулка, выполнен в виде опрессовываемой детали или соединяемой из нескольких частей с охватом по меньшей мере части слоя диэлектрика вокруг оси проходного изолятора предпочтительно вместе с расположенным под слоем диэлектрика электрическим проводником. Так, на фиг. 3-5 показаны варианты выполнения проходного изолятора, в которых используются сжимающие элементы в виде опрессовываемых колец 7, на которые крепятся втулки, состоящие из соединительной части 8 и крепежной части 4 (фланца). Крепление втулок может осуществляться приклеиванием, посадкой в натяг или другими способами. На фиг. 1-9 одинаковые функциональные элементы обозначены одинаковыми цифрами и повторное описание ранее описанного элемента не приводится.In addition, the compressing element can be made in the form of a tie, in this case, the sleeve with the mounting part (flange) can be mounted on top of the compressing element. Such installation of the sleeve is also possible in those cases when the compressing element on which the sleeve is mounted is made in the form of a pressurized part or connected from several parts to cover at least part of the dielectric layer around the axis of the bushing, preferably with an electrical conductor located under the dielectric layer. Thus, in FIG. 3-5 shows embodiments of the bushing insulator, in which compressive elements are used in the form of compression rings 7, onto which bushings are mounted, consisting of the connecting part 8 and the fixing part 4 (flange). Fastening the sleeves can be carried out by gluing, landing in the tension or in other ways. FIG. 1-9, the same functional elements are denoted by the same numbers and the repeated description of the previously described element is not given.
Показанные на фиг. 3 и 4 проходные изоляторы различаются длиной ввиду того, что предназначены для восприятия различных механических нагрузок и/или для крепления в объектах разной толщины. Вследствие того, что объект, для установки в котором предназначен изолятор на фиг. 4, имеет большую толщину, чем объект, для установки в котором предназначен изолятор на фиг. 3, средняя часть изолятора на фиг. 4 и соединительная часть 8 втулки имеют большую длину. Кроме того, удлиненная соединительная часть втулки может быть применена для увеличения прочности изолятора на изгиб. Соответственно, для повышения механической надежности конструкции проходного изолятора введен дополнительный сжимающий элемент в виде опрессовываемого кольца 9, к которому прикреплена соединительная часть 8 втулки, также как и к опрессовываемому кольцу 7. Крепление втулки к опрессовываемому кольцу может быть выполнено различными способами, известными из уровня техники, например с помощью приклеивания. На фиг. 5 показан вид с торца проходного изолятора, который будет одинаков для изоляторов на фиг. 3 и 4.Shown in FIG. 3 and 4 bushing insulators differ in length due to the fact that they are intended for the perception of various mechanical loads and / or for fastening in objects of different thickness. Due to the fact that the object for installation in which the insulator in FIG. 4 has a greater thickness than the object for which the insulator in FIG. 3, the middle portion of the insulator in FIG. 4 and the connecting part 8 of the sleeve have a greater length. In addition, the elongated connecting part of the sleeve can be used to increase the bending strength of the insulator. Accordingly, in order to increase the mechanical reliability of the bushing insulator, an additional compressing element is introduced in the form of a compression ring 9, to which the connecting part 8 of the sleeve is attached, as well as to the compression ring 7. The mounting of the sleeve to the compression ring can be performed in various ways known from the prior art for example by gluing. FIG. 5 shows the end view of the bushing insulator, which will be the same for the insulators in FIG. 3 and 4.
Следует отметить, что закрепление проходного изолятора в объекте может быть выполнено с использованием одного или нескольких сжимающих элементов, таких как опрессовываемое кольцо или других, однако с точки зрения надежности конструкции предпочтительно использование втулки с фланцем.It should be noted that the fixing of the bushing insulator in the object can be performed using one or several compression elements, such as a compression ring or others, but from the point of view of the reliability of the design, it is preferable to use a sleeve with a flange.
На фиг. 6 и 7 показан проходной изолятор, содержащий токопроводящие слои 10, расположенные в слое диэлектрика 2 вокруг электрического проводника 1 (в то же время слои 10 могут не полностью охватывать проводник 1, например, в случае сечения проводника не цилиндрической формы). Указанные слои 10 предназначены для корректировки (выравнивания) распределения электрического поля, создаваемого протекающим по электрическому проводнику 1 изолятора током. Как показано на фиг. 6, слои 10 могут иметь неодинаковую длину вдоль изолятора, например, длина более дальнего слоя 10 меньше длины слоя 10, расположенного ближе к электрическому проводнику (соответственно, глубже относительно поверхности слоя 3 диэлектрика).FIG. 6 and 7 show a bushing containing conductive layers 10 located in a dielectric layer 2 around electrical conductor 1 (at the same time, layers 10 may not completely cover conductor 1, for example, in the case of non-cylindrical conductor cross-sections). These layers 10 are designed to correct (equalize) the distribution of the electric field created by the current flowing through the electrical conductor 1 of the insulator. As shown in FIG. 6, the layers 10 may have unequal length along the insulator, for example, the length of the more distant layer 10 is less than the length of layer 10 located closer to the electrical conductor (respectively, deeper relative to the surface of the dielectric layer 3).
Слои 10 могут быть выполнены с использованием материала, обладающего проводимостью выше, чем проводимость силиконовой резины, использованной для изготовления слоя диэлектрика.Layers 10 can be made using a material having a conductivity higher than that of the silicone rubber used to make the dielectric layer.
В предпочтительном варианте слои 10 изготавливаются с помощью силиконовой резины, проводимость которой выше, чем проводимость силиконовой резины, использованной для изготовления слоя диэлектрика. Такая силиконовая резина может быть получена введением соответствующих токопроводящих добавок, известных из уровня техники. Процесс изготовления проходного изолятора в таком случае может совпадать с описанным выше за исключением того, что слои 10 могут быть образованы путем нанесения силиконовой резины с повышенной проводимостью кистью, валиком, краскопультом или жеIn a preferred embodiment, the layers 10 are made using silicone rubber, the conductivity of which is higher than that of the silicone rubber used to make the dielectric layer. Such silicone rubber can be obtained by introducing appropriate conductive additives known in the art. The manufacturing process of the bushing insulator in this case may coincide with that described above, except that the layers 10 can be formed by applying silicone rubber with increased conductivity with a brush, roller, spray gun, or
- 7 020304 путем помещения заготовки проходного изолятора в форму с диаметром чуть большим, чем у имеющегося слоя диэлектрика и заполнением пустого пространства силиконовой резиной с повышенной электрической проводимостью.- 7 020304 by placing the blank of the bushing insulator in a form with a diameter slightly larger than the existing dielectric layer and filling the empty space with silicone rubber with high electrical conductivity.
На фиг. 8 и 9 показан проходной изолятор, содержащий в своем составе для повышения механической прочности слоя 2 диэлектрика два или более армирующих стержня 12, по меньшей мере, частично расположенных в слое 2 диэлектрика около проводника 1 и соединенных между собой с помощью по меньшей мере двух соединительных элементов 11, установленных, по меньшей мере, частично в слое диэлектрика 2. Соединительные элементы 11 могут представлять собой втулки, которые могут быть установлены, как это показано на фиг. 8 и 9, на электрическом проводнике 1. Стержни могут быть выполнены из диэлектрического или токопроводящего материала.FIG. 8 and 9 show a bushing insulator containing, in order to increase the mechanical strength of the dielectric layer 2, two or more reinforcing rods 12, at least partially located in the dielectric layer 2 near the conductor 1 and interconnected with at least two connecting elements 11 installed at least partially in the dielectric layer 2. The connecting elements 11 can be bushings that can be mounted, as shown in FIG. 8 and 9, on the electrical conductor 1. The rods can be made of a dielectric or conductive material.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201300292A EA020304B1 (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Through passage insulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201300292A EA020304B1 (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Through passage insulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201300292A1 EA201300292A1 (en) | 2014-08-29 |
| EA020304B1 true EA020304B1 (en) | 2014-10-30 |
Family
ID=51419756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201300292A EA020304B1 (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Through passage insulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA020304B1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304635A1 (en) * | Ю. С. Чатин С. Е. Восканов, А. Л. Арам , Г. С. Геворк | METHOD OF MANUFACTURING SECTIONS OF WINDINGS OF ELECTRIC MACHINE STATORS | ||
| SU530354A1 (en) * | 1972-07-06 | 1976-09-30 | Предприятие П/Я Р-6253 | High voltage insulator through passage |
| SU1277221A1 (en) * | 1985-01-15 | 1986-12-15 | Харьковское Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектно-Технологического Института Электроизоляционных Материалов И Фольгированных Диэлектриков | Pedestal insulator |
| EP1134750A2 (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-19 | PASSONI & VILLA S.p.A. | Monolithic insulating bushing |
| RU25244U1 (en) * | 2001-12-26 | 2002-09-20 | Закрытое акционерное общество "МедСил" | COMBINED HEAT TUBE TUBE |
| RU2195032C2 (en) * | 2000-12-28 | 2002-12-20 | Закрытое акционерное общество Московский завод "Изолятор" им. А.Баркова | High-voltage bushing |
| RU2005136680A (en) * | 2005-11-25 | 2007-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Альфа-Энерго" (RU) | SUPPORT INSULATOR |
| RU2308107C1 (en) * | 2006-02-14 | 2007-10-10 | Закрытое Акционерное Общество "Арматурно-Изоляторный Завод" | Bushing insulator |
| RU2453008C2 (en) * | 2009-07-03 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Славэнергопром" | Silicone through insulator and method for its production |
-
2013
- 2013-02-28 EA EA201300292A patent/EA020304B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304635A1 (en) * | Ю. С. Чатин С. Е. Восканов, А. Л. Арам , Г. С. Геворк | METHOD OF MANUFACTURING SECTIONS OF WINDINGS OF ELECTRIC MACHINE STATORS | ||
| SU530354A1 (en) * | 1972-07-06 | 1976-09-30 | Предприятие П/Я Р-6253 | High voltage insulator through passage |
| SU1277221A1 (en) * | 1985-01-15 | 1986-12-15 | Харьковское Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектно-Технологического Института Электроизоляционных Материалов И Фольгированных Диэлектриков | Pedestal insulator |
| EP1134750A2 (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-19 | PASSONI & VILLA S.p.A. | Monolithic insulating bushing |
| RU2195032C2 (en) * | 2000-12-28 | 2002-12-20 | Закрытое акционерное общество Московский завод "Изолятор" им. А.Баркова | High-voltage bushing |
| RU25244U1 (en) * | 2001-12-26 | 2002-09-20 | Закрытое акционерное общество "МедСил" | COMBINED HEAT TUBE TUBE |
| RU2005136680A (en) * | 2005-11-25 | 2007-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Альфа-Энерго" (RU) | SUPPORT INSULATOR |
| RU2308107C1 (en) * | 2006-02-14 | 2007-10-10 | Закрытое Акционерное Общество "Арматурно-Изоляторный Завод" | Bushing insulator |
| RU2453008C2 (en) * | 2009-07-03 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Славэнергопром" | Silicone through insulator and method for its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201300292A1 (en) | 2014-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2676945C (en) | Apparatus for a connection point between two electrical high-voltage cables | |
| US6812406B2 (en) | Cable gland assembly | |
| EP2102874B1 (en) | Electric bushing and a method of manufacturing an electric bushing | |
| EP2238649B1 (en) | Segmented decompression resistant cable splice and method of installation | |
| US3796821A (en) | High voltage cable termination | |
| SE446572B (en) | ISOLATOR AND SET TO MAKE AN ISOLATOR | |
| JP4621707B2 (en) | Insulation tube unit for air termination connection | |
| MX2013014497A (en) | Strengthening element for a mounting flange of a hollow cylindrical insulator housing. | |
| US10777988B2 (en) | Cable reinforcement sleeve for subsea cable joint | |
| RU132248U1 (en) | PASS INSULATOR | |
| US2781785A (en) | Radio shielding for ignition cable and method of making same | |
| EA020304B1 (en) | Through passage insulator | |
| US10367342B2 (en) | Dead end structure for supporting a cable | |
| RU2525227C1 (en) | Bushing | |
| US20230071110A1 (en) | Bushing with electrically conductive head mounted on condenser core | |
| RU2659648C2 (en) | Insulated current conducting cores in the electric submersible pump end cable couplings sealing method | |
| US20120125655A1 (en) | Seal for anode connection to cable and method of use | |
| RU155596U1 (en) | CONNECTING CLUTCH FOR SCREENED POWER CABLES WITH PLASTIC INSULATION | |
| KR20090009891U (en) | Lightening rod with voltage lead wire in one body | |
| CN104756337A (en) | Lightning protection device with insulated lead | |
| JP2006042421A (en) | Terminal connection of power cable | |
| US2650259A (en) | High-pressure seal for cable end terminals | |
| JP2018527873A (en) | Change joint | |
| JP5074930B2 (en) | Insulation structure for prefabricated joints | |
| KR101294370B1 (en) | Composite one body type line post inssulator and manufactureing method of the smae |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KG TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KZ |
|
| TC4A | Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY |
|
| PD4A | Registration of transfer of a eurasian patent in accordance with the succession in title |