RU161914U1

RU161914U1 - PASS INSULATOR

Info

Publication number: RU161914U1
Application number: RU2015154266/07U
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Залезский; Сергей Иванович Толстяков; Алексей Александрович Губин; Виталий Зиновьевич Трифонов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Электротех-НН"
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2016-05-20

Abstract

1. Проходной изолятор, состоящий из токовода из немагнитного материала кольцевого сечения и имеющего на концах контактные площадки, изоляционного тела с фланцем из диэлектрика, закрепленного на тоководе, изоляционной оболочки с оребрением, изготовленной из эластичного материала, отличающийся тем, что изоляционное тело с фланцем в виде диска выполнено из жесткого диэлектрика, на фланце изоляционного тела установлен накидной крепежный фланец в виде кольца для фиксации изолятора в месте крепления, причем проходной диаметр места крепления должен быть не менее проходного диаметра накидного крепежного фланца, при этом минимальное расстояние между тоководом и накидным крепежным фланцем должно быть не менее 13% расстояния между накидным крепежным фланцем и ближайшей контактной площадкой токовода.2. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что токовод из немагнитного материала кольцевого сечения содержит стальной сердечник.3. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что изоляционная оболочка выполнена из силиконовой резины.1. The bushing, consisting of a current lead of non-magnetic material of circular cross section and having contact pads at the ends, an insulating body with a dielectric flange mounted on the current lead, an insulating shell with fins made of an elastic material, characterized in that the insulating body with a flange in the form of a disk is made of a rigid dielectric, a cap fastening flange in the form of a ring is installed on the flange of the insulating body to fix the insulator at the attachment point, and the passage diameter of the attachment point must be at least the bore diameter of the union mounting flange, while the minimum distance between the current lead and the union mounting flange must be at least 13% of the distance between the union mounting flange and the nearest contact area of the current lead. 2. An insulator according to claim 1, characterized in that the current lead of a non-magnetic material of circular cross section contains a steel core. The insulator according to claim 1, characterized in that the insulating sheath is made of silicone rubber.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к высоковольтным проходным изоляторам (вводам) воздушных линий электропередачи, кабельных линий, распределительных устройств на напряжение преимущественно 6-110 кВ.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular, to high-voltage bushings (bushings) of overhead power lines, cable lines, switchgears for voltage mainly 6-110 kV.

Проходные изоляторы предназначены для ввода электрического тока в устройства или внутрь помещения. Проходные изоляторы соединяют внешние и внутренние стороны установок, выполняют фиксаторную и опорную роль для токоведущей системы и одновременно ее изоляции от стен помещения или стенок устройства. Проходные изоляторы должны быть механически прочными, чтобы выдерживать нагрузки натяжения проводов при ветре и коротких замыканиях, и сохранять при этом герметичность.Feedthrough insulators are designed to introduce electric current into devices or inside the room. Bushing insulators connect the external and internal sides of the installations, perform a fixing and supporting role for the current-carrying system and at the same time its isolation from the walls of the room or the walls of the device. The bushing insulators must be mechanically strong to withstand the stresses of the wires in the wind and short circuits, while maintaining tightness.

Традиционно проходные изоляторы изготавливают либо из электротехнического фарфора, либо из полимерных материалов. Основной проблемой и основной причиной выходя из строя проходных изоляторов является пробой изоляционного тела вследствие локальных перенапряжений, которым способствуют малые радиусы кривизны токоведущих и заземленных поверхностей, границы перехода от диэлектрика к диэлектрику, имеющиеся дефекты структуры изоляционного тела (воздушные включения, пыль и т.д.), а так же близкое расположение токоведущих и заземленных элементов. Технические решения, направленные на увеличение надежности работы проходных изоляторов, в основном касались либо использования материалов с большей электрической прочностью и большей толщины, либо создания конструкции изолятора с относительно равномерным падением потенциала от токовода к заземленным элементам.Traditionally, bushing insulators are made either from electrical porcelain or from polymeric materials. The main problem and the main reason for failure of bushing insulators is a breakdown of the insulating body due to local overvoltages, which are facilitated by the small radii of curvature of current-carrying and grounded surfaces, the boundary of the transition from dielectric to dielectric, existing structural defects of the insulating body (air inclusions, dust, etc. ), as well as the proximity of live and grounded elements. Technical solutions aimed at increasing the reliability of bushing insulators mainly concerned either the use of materials with greater electric strength and greater thickness, or the creation of an insulator design with a relatively uniform drop in potential from the current lead to the grounded elements.

На сегодняшний день создание надежных проходных изоляторов при сохранении простоты их конструкции и изготовления является актуальной задачей.Today, the creation of reliable bushing insulators while maintaining the simplicity of their design and manufacture is an urgent task.

Известен керамический проходной изолятор, защищенный патентом РФ на полезную модель №32921, кл. Н01В 17/26, опубл. 27.09.2003 г.Known ceramic bushing insulated by RF patent for utility model No. 32921, class. НВВ 17/26, publ. 09/27/2003

Известный изолятор содержит изолирующую покрышку, токопровод, фланец опорный, колпак, шайбу центрирующую. Колпак изолятора выполнен со ступенчатым отверстием для токопровода и дополнительно снабжен прижимной пластиной, а между токопроводом и колпаком установлена уплотнительная прокладка.The known insulator contains an insulating tire, a current lead, a support flange, a cap, a centering washer. The insulator cap is made with a stepped hole for the current lead and is additionally equipped with a pressure plate, and a gasket is installed between the current lead and the cap.

Основным недостатком таких конструкций является необходимость использования для проходных изоляторов фарфоровых покрышек большой толщины и с большим диаметром. Это необходимо для создания достаточной электрической прочности промежутка между фланцем, концентрически охватывающим изоляционное тело, и внутренним тоководом. Электрическая прочность этого промежутка складывается из прочности на пробой фарфорового тела и воздушного слоя между фарфором и тоководом. Электрическая прочность воздуха в сравнении с другими электроизоляционными материалами достаточно мала и составляет около 5 кВ/см. С увеличением толщины фарфорового тела его относительная электрическая прочность уменьшается в силу увеличения количества внутренних дефектов с увеличением толщины. Кроме этого, учитывая, что фарфор является материалом хрупким, нестойким к динамическим воздействиям, в месте соединения изоляционного тела с фланцем дополнительно увеличивают толщину изоляционного тела для придания прочности. Исходя из этого, при изготовлении проходных изоляторов на напряжения более 6 кВ используются фарфоровые покрышки большой толщины и больших радиусов.The main disadvantage of such structures is the need to use porcelain tires of large thickness and large diameter for bushings. This is necessary to create sufficient electrical strength of the gap between the flange concentrically covering the insulating body and the internal current lead. The electric strength of this gap is the sum of the breakdown strength of the porcelain body and the air layer between the porcelain and the current lead. The electric strength of air in comparison with other electrical insulating materials is quite small and is about 5 kV / cm. With an increase in the thickness of a porcelain body, its relative electric strength decreases due to an increase in the number of internal defects with an increase in thickness. In addition, given that porcelain is a brittle material, unstable to dynamic stresses, at the junction of the insulating body with the flange, the thickness of the insulating body is additionally increased to give strength. On this basis, in the manufacture of bushing insulators for voltages of more than 6 kV, porcelain tires of large thickness and large radii are used.

Известен высоковольтный проходной изолятор, защищенный патентом РФ на полезную модель 73119, кл. Н01В 17/26, опубл. 10.06.2008 г.Known high-voltage bushing, protected by a patent of the Russian Federation for utility model 73119, class. НВВ 17/26, publ. 06/10/2008

Изолятор содержит стеклопластиковую трубу с внешним оребрением и контактирующим с внутренней ее поверхностью изоляционным элементом, выполненных из кремнийорганической резины, опорный металлический фланец, закрепленный на внешней поверхности трубы и центрирующие крышки для установки в стеклопластиковой трубе токоведущей шины. Крышки установлены внутри трубы, торцы которой снабжены элементами из кремнийорганической резины, при этом внешнее оребрение и торцовые элементы выполнены как одно целое, а изоляционный элемент, контактирующий с внутренней поверхностью трубы, размещен в месте установки опорного металлического фланца и выполнен цельнолитым и охватывающим токоведущую шину, причем металлический. Фланец в основании снабжен заплечиками, скругленными в местах контакта с внешним оребрением.The insulator contains a fiberglass pipe with an external finning and an insulating element in contact with its inner surface made of silicone rubber, a supporting metal flange mounted on the outer surface of the pipe and centering covers for installation in the fiberglass pipe of the busbar. The covers are installed inside the pipe, the ends of which are equipped with elements of silicone rubber, while the external fins and end elements are made as a whole, and the insulating element in contact with the inner surface of the pipe is placed at the installation site of the supporting metal flange and is made of solid and covering the current-carrying bus, moreover, metal. The base flange is equipped with shoulders rounded at the points of contact with the external fins.

В известном изоляторе используются новые материалы для изоляционного тела на основе стеклопластика и силиконовой резины. Это позволяет изготовить изолятор значительно более устойчивый к механическим воздействиям. Но стеклопластик имеет электрическую прочность, сопоставимую с электрофарфором, а иногда и меньшую. Поэтому при изготовлении изолятора необходимо делать изоляционное тело большого диаметра с большим воздушным промежутком, что малопригодно для изоляторов, рассчитанных на большие напряжения и токи.In the known insulator, new materials are used for the insulating body based on fiberglass and silicone rubber. This allows you to make the insulator is much more resistant to mechanical stress. But fiberglass has an electric strength comparable to electrophore, and sometimes less. Therefore, in the manufacture of the insulator it is necessary to make an insulating body of large diameter with a large air gap, which is unsuitable for insulators designed for high voltages and currents.

Известен высоковольтный проходной изолятор для наружной установки, описанный в патенте РФ №2473997, кл. Н01В 17/28, опубл. 27.01.2013 г., содержащий проводник, проходящий вдоль оси, сердечник и электрически изолированный полимерный корпус для защиты от атмосферных воздействий, отформованный на сердечнике. Сердечник содержит электрически изолирующую ленту, которая намотана по спирали вокруг проводника, конденсаторные вводы, расположенные между соседними витками ленты, и отверждаемое полимерное изолирующее связующее, пропитывающее намотанную ленту и конденсаторные вводы.Known high-voltage bushing for outdoor installation, described in RF patent No. 2473997, class. НВВ 17/28, publ. 01/27/2013, containing a conductor running along the axis, a core and an electrically insulated polymer housing for weather protection, molded on the core. The core comprises an electrically insulating tape that is wound in a spiral around the conductor, capacitor inlets located between adjacent turns of the tape, and a curable polymeric insulating binder impregnating the wound tape and capacitor inlets.

Применение конденсаторных вводов описано во многих патентах на изобретения и полезные модели, однако их изготовление сложно и, соответственно, дорого.The use of capacitor bushings is described in many patents for inventions and utility models, however, their manufacture is complicated and, accordingly, expensive.

Известен проходной изолятор, защищенный патентом РФ на полезную модель №132248, кл. Н01В 17/28, опубл. 10.09.2013 г., выбранный в качестве прототипа.Known bushing, protected by a patent of the Russian Federation for utility model No. 132248, class. НВВ 17/28, publ. 09/10/2013, selected as a prototype.

Проходной изолятор состоит из токовода, изоляционного тела из эластичного материала, и крепежного узла. 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.The bushing insulator consists of a current lead, an insulating body of elastic material, and a mounting unit. In cases where the strength of the conductor is sufficient for the perception of mechanical stresses on the insulator, the combination of the functions of the dielectric layer, the protective sheath and the sealing elements in one part made of an elastic dielectric material that is resistant to the environment, for example, silicone rubber, can significantly simplify the manufacturing process insulator, reduce its complexity and reduce the number of necessary equipment, while ensuring high stability of the bushing to weather effects.

Однако наличие эластичного материала между крепежным узлом и тоководом не обеспечит жесткой фиксации токовода в пространстве даже при небольших поперечных нагрузках, и в данной конструкции не предотвращается преждевременное старение материала изоляционного тела под действием локальных перенапряжений.However, the presence of elastic material between the mounting unit and the current lead will not provide rigid fixation of the current lead in space even with small transverse loads, and in this design the premature aging of the material of the insulating body under the influence of local overvoltages is not prevented.

Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является совершенствование проходного изолятора.The task to which this utility model is directed is to improve the bushing.

Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении надежности работы проходного изолятора при сохранении простоты его конструкции и изготовления.The technical result from the use of the utility model is to increase the reliability of the bushing while maintaining the simplicity of its design and manufacture.

Указанный результат достигается тем, что в проходном изоляторе, состоящем из токовода из немагнитного материала кольцевого сечения и имеющего на концах контактные площадки, изоляционного тела с фланцем из диэлектрика, закрепленного на тоководе, изоляционной оболочки с оребрением, изготовленной из эластичного материала, изоляционное тело с фланцем в виде диска выполнено из жесткого диэлектрика, на фланце изоляционного тела установлен накидной крепежный фланец в виде кольца для фиксации изолятора в месте крепления, причем проходной диаметр места крепления должен быть не менее проходного диаметра накидного крепежного фланца, при этом минимальное расстояние между тоководом и накидным крепежным фланцем должно быть не менее 13% расстояния между накидным крепежным фланцем и ближайшей контактной площадкой токовода.This result is achieved by the fact that in the bushing, consisting of a current lead of non-magnetic material of circular cross section and having contact pads at the ends, an insulating body with a dielectric flange mounted on the current lead, an insulating shell with fins made of elastic material, an insulating body with a flange in the form of a disk is made of a rigid dielectric, a cap fastening flange in the form of a ring is installed on the flange of the insulating body to fix the insulator in the place of attachment, and the bushing the meter of the mounting location must be at least the bore diameter of the sleeve mounting flange, while the minimum distance between the current lead and the sleeve mounting flange must be at least 13% of the distance between the sleeve mounting flange and the nearest contact area of the current lead.

Токовод из немагнитного материала кольцевого сечения содержит стальной сердечник. Изоляционная оболочка выполнена из силиконовой резины.The current lead of a non-magnetic material of circular cross section contains a steel core. The insulation shell is made of silicone rubber.

На фиг. схематично изображен проходной изолятор, в соответствии с настоящей полезной моделью, где:In FIG. a schematic illustration of a bushing, in accordance with this utility model, where:

1 - токовод кольцевого или цилиндрического сечения;1 - current lead of circular or cylindrical section;

2 - контактные площадки;2 - contact pads;

3 - стальной сердечник;3 - steel core;

4 - опорный фланец изоляционного тела;4 - supporting flange of the insulating body;

5 - изоляционное тело;5 - insulating body;

6 - изоляционная оболочка с оребрением;6 - insulating shell with fins;

7 - накидной крепежный фланец;7 - cap mounting flange;

8 - место крепления изолятора;8 - place of fastening of the insulator;

9 - «h« - расстояние по прямой между поверхностью токовода 1 и ближайшей заземленной деталью, например, накидным крепежным фланцем 7;9 - "h" - the distance in a straight line between the surface of the current lead 1 and the nearest grounded part, for example, a cap mounting flange 7;

10 - «Н» - расстояние между накидным крепежным фланцем 7 и ближайшей неизолированной контактной площадкой 2 (воздушный промежуток).10 - "N" - the distance between the cap mounting flange 7 and the nearest uninsulated contact pad 2 (air gap).

Проходной изолятор работает следующим образом.The bushing works as follows.

Изолятор вставляют в отверстие стенки объекта и накидным крепежным фланцем 7 фиксируют необходимое положение изолятора в пространстве в месте крепления 8. К контактным площадкам 2 крепят шины или провода высокого напряжения. Токовод 1 электрически соединен с контактными площадками 2 и является основным силовым элементом для изолятора, при этом стальной сердечник 3 выполняет функцию механического усиления конструкции. Изоляционное тело 5 служит для механической связи опорного фланца 4 с тоководом 1. Оребрение изоляционной оболочки 6 необходимо для создания требуемой длины утечки тока.The insulator is inserted into the hole in the wall of the object and the required fixing position of the insulator in the space at the attachment location 8 is fixed with a cap mounting flange 7. High voltage busbars or wires are attached to the contact pads 2. The current lead 1 is electrically connected to the pads 2 and is the main power element for the insulator, while the steel core 3 performs the function of mechanical reinforcement of the structure. The insulating body 5 serves for mechanical connection of the support flange 4 with the current lead 1. Finning of the insulating shell 6 is necessary to create the required current leakage length.

Минимальное расстояние между тоководом 1 и накидным крепежным фланцем 7 должно быть не менее 13% расстояния между накидным крепежным фланцем 7 и ближайшей контактной площадкой 2 токовода 1. При этих условиях надежность изолятора повышается за счет уменьшения напряженности электрического поля, уменьшения появления частичных разрядов, повышения срока службы диэлектрика.The minimum distance between the current lead 1 and the sleeve fastening flange 7 must be at least 13% of the distance between the sleeve fastening flange 7 and the nearest contact pad 2 of the current lead 1. Under these conditions, the reliability of the insulator is increased by reducing the electric field, reducing the occurrence of partial discharges, increasing the term dielectric services.

При минимальном расстоянии между тоководом 1 и накидным крепежным фланцем 7 менее 13% расстояния между накидным крепежным фланцем 7 и ближайшей контактной площадкой 2 токовода 1 будет наблюдаться резкое падение надежности изолятора за счет увеличения напряженности электрического поля, увеличения появления частичных разрядов, уменьшения срока службы диэлектрика.With a minimum distance between the current lead 1 and the sleeve mounting flange 7 less than 13% of the distance between the sleeve fastening flange 7 and the nearest contact pad 2 of the current lead 1, a sharp decrease in the insulator reliability will be observed due to an increase in the electric field strength, an increase in the appearance of partial discharges, and a decrease in the dielectric life.

Изготовление изолятора в соответствии с заявляемой полезной моделью не встречает технических трудностей. Использование трубы или стержня соответствующего сечения из немагнитного материала позволяет изготавливать изоляторы на различные максимальные токи, а толщина и материал стального сердечника обеспечивают необходимую механическую прочность. В изоляторе отсутствуют полости, требующие специальной герметизации или заполнения их жидким диэлектриком. Опорный фланец изоляционного тела, а так же накидной крепежный фланец и место крепления могут быть изготовлены диаметров, практически исключающих электромагнитное старение диэлектрических материалов изолятора. Увеличение длины токовода и соответствующие увеличение диаметра опорного фланца изоляционного тела позволяют изготавливать изоляторы на различные высокие напряжения.The manufacture of the insulator in accordance with the claimed utility model does not meet technical difficulties. The use of a pipe or rod of the appropriate section from non-magnetic material allows the manufacture of insulators for various maximum currents, and the thickness and material of the steel core provide the necessary mechanical strength. There are no cavities in the insulator requiring special sealing or filling them with a liquid dielectric. The supporting flange of the insulating body, as well as the cap mounting flange and the attachment point, can be made in diameters that practically exclude electromagnetic aging of the insulator dielectric materials. The increase in the length of the current lead and the corresponding increase in the diameter of the support flange of the insulating body make it possible to produce insulators for various high voltages.

В соответствии с заявляемой полезной моделью был изготовлен проходной изолятор на 35 кВ, 1600 А, 8 Кн. Изолятор был испытан в соответствие с требованиями ГОСТа, с положительным результатом.In accordance with the claimed utility model, a 35 kV, 1600 A, 8 KN bushing was manufactured. The insulator was tested in accordance with the requirements of GOST, with a positive result.

Таким образом, предлагаемый проходной изолятор за счет уменьшения напряженности электрического поля в области между накидным крепежным фланцем и тоководом вследствие значительного увеличения расстояния между ними, приводит к уменьшению возможности появления частичных разрядов, увеличению срока службы диэлектрика и повышению надежности изолятора в целом.Thus, the proposed bushing insulator by reducing the electric field strength in the region between the sleeve mounting flange and the current lead due to a significant increase in the distance between them, reduces the possibility of partial discharges, increase the life of the dielectric and increase the reliability of the insulator as a whole.

Claims

1. The bushing, consisting of a current lead of non-magnetic material of circular cross section and having contact pads at the ends, an insulating body with a dielectric flange mounted on the current lead, an insulating shell with fins made of an elastic material, characterized in that the insulating body with a flange in the form of a disk is made of a rigid dielectric, a cap fastening flange in the form of a ring is installed on the flange of the insulating body to fix the insulator at the attachment point, and the passage diameter of the attachment point must be at least the bore diameter of the union mounting flange, while the minimum distance between the current lead and the union mounting flange must be at least 13% of the distance between the union mounting flange and the nearest contact area of the current lead.

2. The insulator according to claim 1, characterized in that the current lead of a non-magnetic material of circular cross section contains a steel core.

3. The insulator according to claim 1, characterized in that the insulating sheath is made of silicone rubber.