RU2285967C1

RU2285967C1 - High-voltage bushing insulator

Info

Publication number: RU2285967C1
Application number: RU2005109383/09A
Authority: RU
Inventors: нский Александр Николаевич Замор (RU); Александр Николаевич Заморянский
Original assignee: Зао "Микрозонд"
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; basic components of electrical equipment.

SUBSTANCE: proposed bushing insulator that can be used for high-voltage metrological gas and vacuum capacitors has current-carrying stick with spherical bulge whose diameter amounts to 1.5 to 3 diameters of current-carrying stick, center of the latter being spaced ±1.5 diameters of this stick from supporting surface of flange. Insulator incorporates provision for eliminating unpredicted displacement of current-carrying stick relative to supporting surface of flange under impact of thermal deformations causing thermal expansion of its length.

EFFECT: enhanced operating reliability independent of temperature conditions.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к основным элементам электротехнического оборудования, в частности к электрическим проходным изоляторам для метрологических газовых и вакуумных высоковольтных конденсаторов.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to the main elements of electrical equipment, in particular to electrical bushings for metrological gas and vacuum high-voltage capacitors.

Известен стержневой полимерный изолятор, содержащий стержень, защитную ребристую оболочку из последовательно установленных ребер разных диаметров, периодически расположенных вдоль стержня, и металлические оконцеватели, защитная ребристая оболочка которых выполнена монолитной, соединена со стержнем адгезивом на полимерной основе при вулканизации, период ребер составляет не менее двух, при этом углы наклона ребер 2°-60°, отношение вылета наибольшего ребра к расстоянию между основаниями ребер 0,4-1,5, а расстояние от первого ребра до оконцевателя не менее 0,4 вылета ребра (патент РФ №2172994, Н 01 B 17/00, H 01 B 3/00, опубликованный 27.08.2001).A rod polymer insulator is known, comprising a rod, a protective ribbed sheath of successively installed ribs of different diameters, periodically spaced along the rod, and metal terminators, the protective ribbed sheath of which is made monolithic, connected to the rod with a polymer-based adhesive during vulcanization, the rib period is at least two while the angles of inclination of the ribs 2 ° -60 °, the ratio of the departure of the largest ribs to the distance between the bases of the ribs of 0.4-1.5, and the distance from the first rib to the window at least 0.4 departure of the rib (RF patent No. 2172994, H 01 B 17/00, H 01 B 3/00, published on 08.27.2001).

Недостатком этого стержневого изолятора является возможность неконтролируемого осевого смещения токоведущего стержня относительно корпуса при нагревании и охлаждении изолятора (из-за разности коэффициентов теплового расширения материалов полимерной оболочки и токоведущего стержня).The disadvantage of this rod insulator is the possibility of uncontrolled axial displacement of the current-carrying rod relative to the housing during heating and cooling of the insulator (due to the difference in the thermal expansion coefficients of the materials of the polymer shell and the current-carrying rod).

Результатом этого будет разъюстировка прибора, в котором он используется.This will result in misalignment of the device in which it is used.

Этот недостаток усугубляется при использовании современных полимерных изоляторов с оболочками из полиэтилена, фторопласта, поливинилхлорида, и т.п., которые обладают высокими электроизоляционными свойствами, но при этом имеют высокую температурную и временную текучесть (ползучесть). В результате, через определенное время, происходит необратимое и непредсказуемое по величине взаимное перемещение опорной (на корпус) поверхности изолятора и токоведущего стержня.This disadvantage is compounded when using modern polymer insulators with shells made of polyethylene, fluoroplastic, polyvinyl chloride, etc., which have high electrical insulating properties, but at the same time have high temperature and temporary fluidity (creep). As a result, after a certain time, there is an irreversible and unpredictable in magnitude mutual displacement of the supporting (onto the housing) surface of the insulator and the current-carrying rod.

Известен высоковольтный проходной изолятор, все элементы которого скреплены между собой клеящим компаундом. Он содержит диэлектрический корпус с фланцем, имеющим опорную поверхность, и токоведущим стержнем, расположенным внутри диэлектрического тела. Внутренняя часть диэлектрического тела выполнена с упором по торцам, препятствующим осевому перемещению токопроводящего стержня. Сам стержень имеет упорный выступ и специальную зажимную гайку для крепления в теле изолятора (заявка РФ №2001116789, Н 01 B 17/26, опубликована 20.07.2003).Known high-voltage bushing, all of the elements of which are fastened together by an adhesive compound. It contains a dielectric housing with a flange having a supporting surface, and a current-carrying rod located inside the dielectric body. The inner part of the dielectric body is made with emphasis on the ends, preventing axial movement of the conductive rod. The rod itself has a persistent protrusion and a special clamping nut for fastening in the body of the insulator (RF application No. 20011116789, H 01 B 17/26, published on July 20, 2003).

Недостатком этого изолятора является то, что даже наличие упорного выступа на токопроводящем стержне при изменении температуры окружающей среды (из-за разности коэффициентов теплового расширения материалов диэлектрического корпуса и токопроводящего стержня), не обеспечивает устранения микроперемещений стержня относительно плоскости упорного фланца корпуса, что приводит к разъюстировке прибора.The disadvantage of this insulator is that even the presence of a persistent protrusion on the conductive rod when the ambient temperature changes (due to the difference in the coefficients of thermal expansion of the materials of the dielectric housing and the conductive rod) does not eliminate the microdisplacement of the rod relative to the plane of the persistent flange of the housing, which leads to misalignment instrument.

Разделительный слой между корпусом и токоведущим стержнем в данном патенте назван клеящим компаундом (иногда его еще называют адгезивом на полимерной основе) и представляет собой резиноподобный диэлектрический материал. В конструкции прототипа, из-за своей пластичности, такой разделительный слой не может исключить микроперемещения стержня относительно корпуса.The separation layer between the housing and the current-carrying rod in this patent is called an adhesive compound (sometimes it is also called a polymer-based adhesive) and is a rubber-like dielectric material. In the design of the prototype, due to its ductility, such a separation layer cannot exclude micromotion of the rod relative to the housing.

Кроме того, из-за разности коэффициентов теплового расширения материалов диэлектрического корпуса изолятора (обычно он изготавливается из эпоксидного или дианового компаунда) и металлического токоведущего стержня, в диэлектрическом корпусе, зажатом между упорным выступом стержня и зажимной гайкой, образуются значительные термические напряжения. Эти напряжения, со временем, обеспечивают появление в изоляторе микротрещин, что приводит к непредсказуемым отказам и связанным с этим авариям прибора, а именно: к утечке газа из внутреннего объема газового конденсатора, либо к нарушению вакуума в вакуумном конденсаторе. Такие аварии всегда кончаются высоковольтным пробоем конденсатора и необратимым его разрушением.In addition, due to the difference in the thermal expansion coefficients of the materials of the insulator dielectric body (usually it is made of epoxy or diane compound) and the metal current-carrying rod, significant thermal stresses are formed in the dielectric body sandwiched between the rod stop protrusion and the clamping nut. These voltages, over time, cause microcracks to appear in the insulator, which leads to unpredictable failures and related instrument failures, namely, gas leakage from the internal volume of the gas condenser, or a violation of the vacuum in the vacuum capacitor. Such accidents always end with high-voltage breakdown of the capacitor and its irreversible destruction.

В основу предлагаемого изобретения положена задача создания высоковольтного проходного изолятора, в котором обеспечивается исключение возможности непредсказуемого перемещения токоведущего стержня относительно опорной поверхности фланца под действием тепловых деформаций при термическом изменении их длины.The basis of the present invention is the task of creating a high-voltage bushing, which eliminates the possibility of unpredictable movement of the current-carrying rod relative to the supporting surface of the flange under the influence of thermal deformations with a thermal change in their length.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что токоведущий стержень выполнен со сферическим утолщением диаметром от 1.5 до 3 диаметров токоведущего стержня, центр которого расположен на расстоянии от плоскости опорной поверхности фланца ±1.5 диаметра этого стержня.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that the current-carrying rod is made with a spherical thickening with a diameter of 1.5 to 3 diameters of the current-carrying rod, the center of which is located at a distance from the plane of the supporting surface of the flange ± 1.5 of the diameter of this rod.

В случаях, когда предъявляются повышенные требования к точности размещения устройств, ток к которым подводится через указанный проходной изолятор (например, обкладка метрологического конденсатора), на поверхность сферического утолщения не наносится слой разделительного резиноподобного материала.In cases where increased demands are placed on the accuracy of placement of devices whose current is supplied through the specified bushing (for example, the lining of a metrological capacitor), a layer of rubber-like material is not applied to the surface of the spherical thickening.

Наличие сферического утолщения в зоне фланца формирует упор токоведущего стержня относительно корпуса изолятора в целом, так как даже при сильном нагревании сфера не смещается относительно места крепления изолятора на приборе назначения. Выбранные размеры обеспечивают техническое выполнение поставленной задачи и минимизацию термических напряжений.The presence of a spherical thickening in the flange area forms an emphasis on the current-carrying rod relative to the insulator body as a whole, since even with strong heating the sphere does not shift relative to the place where the insulator is mounted on the destination device. The selected sizes ensure the technical fulfillment of the task and the minimization of thermal stresses.

Сферическая форма утолщения и ее рекомендуемые размеры, кроме решения поставленной задачи, обеспечивают и решение высоковольтной электротехнической проблемы, а именно исключение превышения допустимого уровня напряженности электрического поля в районе опорного фланца. Это исключает возникновение в этой зоне частичных разрядов, снижающих метрологические возможности прибора в целом.The spherical shape of the thickening and its recommended dimensions, in addition to solving the problem, provide a solution to the high-voltage electrical problem, namely the elimination of exceeding the permissible level of electric field strength in the region of the support flange. This eliminates the occurrence of partial discharges in this zone, reducing the metrological capabilities of the device as a whole.

Изобретение поясняется Фиг.1-3.The invention is illustrated Fig.1-3.

На Фиг.1 показана конструкция высоковольтного проходного изолятора, содержащего токоведущий стержень 1 со сферическим утолщением 2, слой разделительного резиноподобного материала 3 (например, кремнийорганическая резина), диэлектрический корпус 4, фланец 5 корпуса 4 с опорной поверхностью 6. Центр сферического утолщения 2 расположен на расстоянии ±1.5 диаметра токоведущего стержня 1 от опорной поверхности 6 фланца 5.Figure 1 shows the design of a high-voltage bushing containing a current-carrying rod 1 with a spherical thickening 2, a layer of a separating rubber-like material 3 (for example, silicone rubber), a dielectric housing 4, a flange 5 of the housing 4 with a supporting surface 6. The center of the spherical thickening 2 is located on distance ± 1.5 of the diameter of the current-carrying rod 1 from the supporting surface 6 of the flange 5.

На Фиг.2 показан вариант исполнения высоковольтного проходного изолятора, у которого на поверхности сферического утолщения 2 не нанесен слой разделительного резиноподобного материала 3.Figure 2 shows an embodiment of a high-voltage bushing, in which on the surface of the spherical thickening 2 is not applied a layer of a separating rubber-like material 3.

На Фиг.3 показан разрез токоведущего стержня 1 (имеющего диаметр Д), со сферическим утолщением 2 (имеющим диаметр от 1,5 до 3 Д). На торцах токоведущего стержня 1 выполнены крепежные резьбы 7 и 8.Figure 3 shows a section of a current-carrying rod 1 (having a diameter D), with a spherical thickening 2 (having a diameter of from 1.5 to 3 D). At the ends of the current-carrying rod 1, fixing threads 7 and 8 are made.

Предложенная конструкция высоковольтного проходного изолятора позволяет обеспечить подвод высокого напряжения без заметного смещения закрепленного на токоведущем стержне элемента прибора, к которому подводится это напряжение, при температуре окружающей среды от -10 до +40°С. Это существенно расширяет метрологические возможности приборов, использующих предлагаемый изолятор.The proposed design of a high-voltage bushing allows you to provide a high voltage supply without noticeable displacement of the device element to which this voltage is connected to a current-carrying rod at an ambient temperature from -10 to + 40 ° С. This significantly expands the metrological capabilities of devices using the proposed insulator.

Claims

A high voltage bushing insulator comprising a dielectric housing with a support flange, in which a current-carrying rod is located coaxially to the body, and a separation layer made of rubber-like material made between the body and the rod, characterized in that the current-carrying rod is made with a spherical thickening with a diameter from 1.5 to 3 diameters of the current-carrying rod, the center of which is located at a distance from the plane of the supporting surface of the flange ± 1.5 of the diameter of this rod.