RU2608836C2 - Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки - Google Patents

Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки Download PDF

Info

Publication number
RU2608836C2
RU2608836C2 RU2013104945A RU2013104945A RU2608836C2 RU 2608836 C2 RU2608836 C2 RU 2608836C2 RU 2013104945 A RU2013104945 A RU 2013104945A RU 2013104945 A RU2013104945 A RU 2013104945A RU 2608836 C2 RU2608836 C2 RU 2608836C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glaze
insulating sleeve
strip
tubular insulation
resistant high
Prior art date
Application number
RU2013104945A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013104945A (ru
Inventor
Джеймс Цзюнь СЮЙ
Лин ЧЗАН
Венката Субраманья Сарма ДЕВАРАКОНДА
Роландо Луис МАРТИНЕС
Original Assignee
Дженерал Электрик Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дженерал Электрик Компани filed Critical Дженерал Электрик Компани
Publication of RU2013104945A publication Critical patent/RU2013104945A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2608836C2 publication Critical patent/RU2608836C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/42—Means for obtaining improved distribution of voltage; Protection against arc discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/24—Insulators apertured for fixing by nail, screw, wire, or bar, e.g. diabolo, bobbin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulators (AREA)

Abstract

Изобретение относится к узлам высоковольтных изоляционных втулок, а именно к узлам короностойких высоковольтных изоляционных втулок. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки (1) включает трубчатую изоляцию (20), окружающую проводник, фланец (30), расположенный на внешней поверхности трубчатой изоляции (20), и первую полосу полупроводящей глазури (61), расположенную на внешней поверхности трубчатой изоляции на расстоянии от конца трубчатой изоляции. Изобретение обеспечивает повышение стойкости к коронному разряду. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Description

ПРЕДСЫЛКА СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрытый в тексте данного описания объект изобретения относится к узлам высоковольтных изоляционных втулок (бушингов), а более конкретно к узлам короностойких высоковольтных изоляционных втулок, применяемым в крупногабаритном, охлаждаемом водородом турбогенераторе.
Если к устройству или конструкции подводят электроэнергию, можно использовать узел изоляционной втулки для того, чтобы способствовать изоляции силовой линии от здания или конструкции. Например, изоляционные втулки применяют для подачи высокого напряжения к турбинам. Изоляционные втулки включают проводник, трубчатую изоляцию вокруг проводника и устройство для закрепления трубчатой изоляции на здании или конструкции. Проводник проходит через трубчатую изоляцию и в здание или конструкцию.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному из аспектов данного изобретения, узел изоляционной втулки содержит: трубчатую изоляцию, которая окружает проводник, фланец, расположенный на внешней поверхности трубчатой изоляции, и первую полосу полупроводящей глазури, расположенную на внешней поверхности трубчатой изоляции на расстоянии от первого конца трубчатой изоляции, где первая полоса полупроводящей глазури включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления.
Согласно другому аспекту данного изобретения, устройство высоковольтной изоляционной втулки содержит изоляционную втулку, имеющую трубчатую изоляцию, окружающую проводник, и фланец на внешней поверхности трубчатой изоляции для прикрепления изоляционной втулки к конструкции; при этом внешняя поверхность трубчатой изоляции имеет по меньшей мере одну полосу полупроводящей глазури, расположенную на расстоянии от конца трубчатой изоляции, где по меньшей мере одна полоса полупроводящей глазури включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления; а также трансформатор тока, расположенный на расстоянии от изоляционной втулки, для контроля тока, протекающего по проводнику.
Согласно еще одному аспекту данного изобретения, узел высоковольтной изоляционной втулки содержит трубчатую изоляцию, окружающую проводник по меньшей мере одну полосу полупроводящей глазури на поверхности трубчатой изоляции, где по меньшей мере одна полоса включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления, и неполупроводящую глазурь на участках поверхности трубчатой изоляции, которые не содержат по меньшей мере одну полосу из полупроводящей глазури.
Эти и другие преимущества и отличительные признаки станут более ясными из последующего описания в сочетании с чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Объект, который рассматривают как изобретение, конкретно указан и четко заявлен в формуле изобретения, приведенной в заключение описания. Вышеупомянутые и прочие отличительные признаки и преимущества изобретения видны из последующего подробного описания, рассматриваемого в сочетании с сопровождающими чертежами, где:
Фиг.1 иллюстрирует изоляционную втулку по одному из воплощений данного изобретения;
Фиг.2 иллюстрирует вид в сечении изоляционной втулки по одному из воплощений данного изобретения;
Фиг.3 иллюстрирует вид в сечении части изоляционной втулки по одному из воплощений данного изобретения;
Фиг.4 и 5 иллюстрируют электрические поля, формируемые током, протекающим в проводнике изоляционной втулки;
Фиг.6 представляет собой график, иллюстрирующий распределение напряжения на поверхности изоляционной втулки.
Подробное описание разъясняет воплощения данного изобретения, а также преимущества и отличительные особенностями, посредством примера и со ссылкой на чертежи.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 иллюстрирует изоляционную втулку 1, имеющую первый конец 2 и второй конец 3, согласно воплощению данного изобретения. Изоляционная втулка 1 включает трубчатую изоляцию 20, окружающую проводник 10. В одном из воплощений трубчатая изоляция 20 сделана из фарфора. Например, трубчатая изоляция 20 может быть изготовлена из высококачественного фарфора С-120/С-130 на основе оксида алюминия. Фланец 30 окружает трубчатую изоляцию 20. В одном из воплощений фланец 30, который изготовлен из немагнитного материала, например из нержавеющей стали, закреплен на неподвижной поверхности так, что один конец изоляционной втулки 1 расположен на одной стороне поверхности, а другой конец изоляционной втулки 1 расположен на другой стороне неподвижной поверхности. Например, неподвижная поверхность может быть корпусом турбины. В этом случае первый конец 2 изоляционной втулки расположен вне корпуса турбины (воздушная сторона), а второй конец 3 изоляционной втулки расположен внутри корпуса турбины, или, более конкретно, узла несущей конструкции статора генератора (водородная сторона).
На первом конце 2 изоляционной втулки 1, между незащищенной частью проводника 10 и фланцем 30, расположены первый комплект кольцеобразных ребер или выступов 21 и первая полоса 61 полупроводящей глазури (или первая покрытая полупроводящей глазурью полоса). Покрытый неполупроводящей глазурью участок 25 расположен между незащищенной частью проводника 10 и выступами 21. На втором конце 3 изолирующей втулки 1 находятся второй комплект кольцеобразных ребер или выступов 24 и вторая полоса 62 полупроводящей глазури (или вторая покрытая полупроводящей глазурью полоса). Покрытый неполупроводящей глазурью участок 26 расположен между вторым комплектом выступов 24 и незащищенной частью проводника 10. По ходу описания и формулы изобретения детали 21 и 24 описывают как ребра, выступы, комплекты ребер/выступов, участки в виде ребер/выступов, кольцеобразные ребра/выступы и т.п.
Первая покрытая полупроводящей глазурью полоса 61 включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления. Этот комплект подзон расположен так, чтобы формировать градиент удельного сопротивления от покрытой неполупроводящей глазурью части 25 до первой подзоны 63 и до второй подзоны 64. Другими словами, покрытый неполупроводящей глазурью участок 25 имеет большее удельное сопротивление, чем каждая из подзон 63 и 64 первого покрытого полупроводящей глазурью участка 61, и первая подзона 63 имеет большее удельное сопротивление, чем вторая подзона 64.
Подобным образом, вторая покрытая полупроводящей глазурью полоса 62 включает комплект подзон, имеющих различные удельные сопротивления. Комплект подзон выполнен так, чтобы формировать градиент удельного сопротивления от покрытого неполупроводящей глазурью участка 26 до третьей подзоны 65 и до четвертой подзоны 66. Другими словами, покрытый неполупроводящей глазурью участок 26 имеет большее удельное сопротивление, чем каждая из подзон 65 и 66 второй покрытой полупроводящей глазурью полосы 62, и третья подзона 65 имеет большее удельное сопротивление, чем четвертая подзона 66.
Хотя Фиг.1 изображает только две подзоны в каждой из первой и второй полос 61 и 62 полупроводящей глазури, согласно альтернативным воплощениям можно использовать количество подзон, превышающее два. Например, в одном из воплощений, первая или вторая покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 включают три или более подзон, имеющих различные удельные сопротивления. Эти три или более подзон расположены так, чтобы формировать градиент удельного сопротивления от покрытых неполупроводящей глазурью участков 25 и 26, соответственно, до фланца 30.
Фланец 30 включает часть 31 основы, имеющую по существу цилиндрическую или коническую форму, и выступающую часть 32, выдающуюся из части 31 основы. В одном из воплощений выступающая часть имеет по существу дискообразную форму. В некоторых воплощениях фланец 30 включает дополнительные отличительные особенности, например поддерживающие скобы и отверстия для монтажа или крепления фланца 30 к поверхности. В другом воплощении часть 31 основы фланца 30 является параллельной к поверхности трубчатой изоляции 20. Например, каждая из внешних поверхностей трубчатой изоляции 20 и части 31 основы фланца 30 могут иметь цилиндрическую или коническую форму, а часть 31 основы фланца 30 может располагаться вдаль части внешней поверхности трубчатой изоляции 20 и окружать трубчатую изоляцию 20.
Первая и вторая полосы 61 и 62 полупроводящей глазури представляют собой части изоляционной втулки 1, в которых полупроводящие материалы внедрены в глазурь, составляющую внешний слой трубчатой изоляции 20. В некоторых воплощениях участки изоляционной втулки 1, которые не содержат полосы 61 и 62 полупроводящей глазури, например ребристые части 21 и 24 и части 25 и 26, покрыты неполупроводящей глазурью. Нанесение полупроводящей глазури на трубчатую изоляцию 20 связывает полупроводящий материал с трубчатой изоляцией 20 сильнее, чем в случае его нанесения в виде слоя другими способами, например химическим осаждением или нанесением полупроводящих материалов на предварительно глазированную поверхность или неглазированную поверхность, не фиксируя материал на поверхности путем глазурования. В некоторых воплощениях глазурь из полупроводника можно сформировать в печи для изготовления фарфора, температура обжига в которой может составлять столь большую величину, как 1200°С.
Покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 расположены по обе стороны фланца 30. В одном из воплощений покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 расположены в непосредственной близости к фланцу 30. Другими словами, в одном из воплощений между фланцем 30 и покрытыми полупроводящей глазурью полосами 61 и 62 отсутствует покрытый неполупроводящей глазурью участок. При расположении покрытых полупроводящей глазурью полос 61 и 62 в непосредственной близости к фланцу 30 существенно возрастает стойкость изоляционной втулки 1 к образованию коронного разряда и поверхностному пробою.
В воплощении, проиллюстрированном на Фиг.1, первая и вторая покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 расположены между ребрами 21 и 24 и фланцем 30, соответственно. Однако в альтернативных воплощениях части ребер 21 и/или 24 также покрыты полупроводящей глазурью. В других воплощениях части внешней поверхности трубчатой изоляции ниже фланца 30 покрыты неполупроводящей глазурью.
Покрытые полупроводящей глазурью полосы 61 и 62 представляют собой полосы, которые опоясывают трубчатую изоляцию 20 по окружности.
Глазурованные части трубчатой изоляции 20 на обеих сторонах покрытых полупроводящей глазурью полос 61 и 62 включают обычную глазурь, которая не содержит полупроводящих материалов. Обычная глазурь имеет относительно высокое поверхностное сопротивление, например поверхностное удельное сопротивление в диапазоне 0,11×(1012÷1014) Ом/м2 [(1012÷1014) Ом/100 кв.футов]. Согласно одному из воплощений поверхностное удельное сопротивление первой и третьей подзон 63 и 65 находится в интервале 0,11×(108÷109) Ом/м2 [(108÷109) Ом/100 кв.футов], а поверхностное удельное сопротивление второй и четвертой подзон 64 и 66 находится в интервале 0,11×(106÷107) Ом/м2 [(106÷107) Ом/100 кв.футов]. В одном примере воплощения каждая подзона 63, 64, 65 и 66 является однородной, или каждая подзона содержит только одну полосу, имеющую одно удельное сопротивление, а не многочисленные полосы, имеющие различные удельные сопротивления.
Согласно одному из воплощений, полупроводящая глазурь увеличивает поверхностную температуру фарфора на несколько градусов Цельсия, из-за природы основанного на удельном сопротивлении выравнивания распределения напряжения, что предотвращает конденсацию влаги и осаждение загрязнений из окружающей среды, что дополнительно улучшает короностойкость изоляционной втулки 1.
В некоторых воплощениях в полупроводящую глазурь вводят выравнивающие распределение напряжения материалы, имеющие поверхностное удельное сопротивление, которое снижается при увеличении электрических полей или температур. Пример выравнивающих распределение напряжения материалов включает оксид железа-титана. Другие примеры включают оксид олова, карбид кремния, нитрид кремния, нитрид алюминия, нитрид бора, оксид бора, оксид молибдена, дисульфид молибдена, Ва2О3 и карбид алюминия. В одном из воплощений линейное термическое расширение полупроводящей глазури меньше, чем у материала основы, например фарфора, трубчатой изоляции 20.
В одном из воплощений данного изобретения на оба конца фланца 30, в непосредственной близости к полосам 61 и 62 из полупроводящей глазури, наносят электропроводящий адгезив 40. Электропроводящий адгезив 40 электрически соединяет фланец 30 с полосами 61 и 62 полупроводящей глазури.
Фиг.2 иллюстрирует сечение половины изоляционной втулки 1. Трубчатая изоляция 20 изоляционной втулки 1 включает основу, или основную часть 27, сделанную из изолирующего материала, например фарфора. Кольца 50 расположены внутри основы 27, чтобы устанавливать проводник 10 внутри трубчатой изоляции 20. Согласно различным воплощениям кольца 50 могут быть или частью основы 27, или они могут представлять собой независимые структуры, которые вставлены в полость основы 27. В одном из воплощений кольца изготовлены из электропроводящего материала, например металла, а более конкретно - представляют собой пружины из нержавеющей стали. На концах трубчатой изоляции 20 также обеспечена прокладка 51.
Фланец 30 закреплен на основе 27 с помощью в высокой степени теплоизолирующего материала 52 (рассчитанного на высокую тепловую мощность), на основе отвержденной эпоксидной смолы. В одном из воплощений основа 27 включает выступающую часть 28, которая упирается в выступ фланца 30, чтобы удерживать фланец 30 в определенном положении по отношению к основе 27. Теплоизолирующая эпоксидная смола 52 заполняет пространство между основой 27 и основой 31 фланца 30, соответствующее высоте выступающей части 28. Фланец 30 дополнительно включает по меньшей мере шесть отверстий 33 для прикрепления изоляционной втулки 1 к поверхности.
Полосы полупроводящей глазури имеют длину d2 и d1, соответственно. В одном из воплощений объединенная длина d1+d2 составляет не более 30,48 см (12 дюймов). Например, в одном из воплощений первая полоса 61 полупроводящей глазури имеет длину 13,97 см (5,5 дюймов), а вторая полоса полупроводящей глазури имеет длину 8,89 см (3,5 дюймов). Первая подзона и вторая подзона имеют длины d3 и d4, соответственно. Третья подзона 65 и четвертая подзона 66 имеют длины d5 и d6, соответственно. Согласно одному из воплощений длина d3 первой подзоны 63 больше, чем длина d4 второй подзоны 64; а длина d5 третьей подзоны 65 больше, чем длина d6 четвертой подзоны 66. Специалистам известно, что длина или ширина полупроводящей полосы может иметь связанные с техническими условиями процесса изготовления фарфора пределы или допуски. Однако связанные с техническими условиями пределы и допуски являются умеренными, и существуют различные полупроводящие полосы для того, чтобы дополнительно снизить электрическое поле и избежать запуска коронного разряда.
Согласно одному из воплощений внутреннюю поверхность или стенку 29 основы 27 покрывают полупроводящей глазурью. Полупроводящая глазурь на внутренней поверхности 29 имеет поверхностное удельное сопротивление, которое не превышает поверхностное сопротивление второй и четвертой подзон 64 и 66. Например, в то время как поверхностное удельное сопротивление второй и четвертой подзон 64 и 66 составляет в интервале 0,11×(106÷107) Ом/м1 [(106÷107) Ом/100 кв.футов], поверхностное удельное сопротивление полупроводящей глазури на внутренней поверхности 29 может составлять в интервале 0,11×(105÷107) Ом/м2 [(105÷107) Ом/100 кв.футов]. Непроводящая глазурь, или каждая глазированная часть трубчатой изоляции 20, которая не содержит полупроводящей глазури, включая участки 25 и 26, и ребристые участки 21 и 24, могут иметь поверхностное удельное сопротивление в интервале 0,11×(1012÷1014) Ом/м2 [(1012÷1014) Ом/100 кв.футов].
Фиг.3 иллюстрирует увеличенный участок части изоляционной втулки 1. Основа 27 трубчатой изоляции 20 имеет глазурованные участки, соответствующие части внешней поверхности трубчатой изоляции 20, имеющей кольцеобразные выступы 24, части внешней поверхности, не имеющей кольцеобразных выступов 26, внутренней поверхности 29 трубчатой изоляции 20 и второй полосе 62 изолирующей глазури. Вторая полоса 62 полупроводящей глазури включает третью и четвертую подзоны 65 и 66. Глазурь 71 покрывает внешнюю поверхность кольцеобразных выступов 24 и участок 26, не имеющий кольцеобразных выступов. Глазурь 71 является неполупроводящей глазурью. Глазурь 72 покрывает внутреннюю поверхность или стенку 29 трубчатой изоляции 20. В одном из воплощений толщина глазури 71, 72, 65 или 66 составляет от 1/20 до 1/40 толщины основы 27.
Электропроводящий адгезив 40 наносят на концевую поверхность 35 фланца 30. Электропроводящий адгезив 40, имеющий столь низкое поверхностное удельное сопротивление, как 0,44×10-3 Ом/м2 (4×10-3 Ом/100 кв. футов), соединяет фланец со второй подзоной 66. В одном из воплощений адгезив представляет собой матрицу на основе силикона или эпоксидной смолы, наполненную сажей или, для более высокой износостойкости, наполненную частицами серебра, для достижения требуемого поведения.
Таблица 1 иллюстрирует сравнение распределения электрического поля на внешней поверхности изоляционной втулки, имеющей полосу, покрытую полупроводящей глазурью, и изоляционной втулки, не имеющей полосы, покрытой полупроводящей глазурью.
Величины в Таблице 1 соответствуют изоляционной втулке, присоединенной к конструкции, заполненной водородом (Н2), например к турбогенератору, так, чтобы часть изоляционной втулки на одной стороне фланца контактировала с воздухом, а часть изоляционной втулки на другой стороне фланца контактировала с водородом. Величины в Таблице 1 соответствуют стороне, контактирующей с водородом, при проведении испытаний на номинальное напряжение 24 кВ.
Таблица 1
Электрическое поле на внешней поверхности фарфора (сторона Н2), кВ/см (кВ/дюйм)
Напряжение при испытании 14,6 кВ 68 кВ
Полупроводящая глазурь отсутствует 2,54×(1012-1014) Ом-см (1012-1014 Ом-дюйм) 19,9(51) 93,2 (239)
Пример 1: 3,7 (9,5) 17,2 (44)
Полоса полупроводящей глазури из 2 подзон (2,54×107 Ом-см (1×107 Ом-дюйм) и 12,7×108 Ом-дюйм (5×108 Ом-дюйм))
Пример 2: 2,2 (5,7) 10,9 (28)
Полоса полупроводящей глазури из 2 подзон (2,54×107 Ом-см (1×107 Ом-дюйм) и 2,54×109 Ом-см (1×109 Ом-дюйм))
В примерах, проиллюстрированных в Таблице 1, напряжение, подаваемое на проводник 10 (14,6 кВ), соответствует испытательному напряжению, которое составляет 1,05х максимальное номинальное напряжение 24 кВ/1,732, согласно требованиям IEC 60137, а напряжение 68 кВ соответствует высокому испытательному напряжению (High Potential, Hipot), имитирующему всплеск потенциала, который может произойти при работе и который примерно в три раза превышает номинальное напряжение изоляционной втулки. В каждом примере, соответствующем примерам воплощения данного изобретения, в которых изоляционная втулка 1 включает подзоны 65 и 66, имеющие различные удельные сопротивления, чтобы сформировать градиент удельного сопротивления от покрытой неполупроводящей глазурью части 26 к фланцу 30, электрическое поле, создаваемое на внешней поверхности изоляционной втулки 1, существенно меньше, чем при использовании неполупроводящей глазури, что значительно снижает тенденцию поверхностного пробоя и коронного разряда (напряженность поля запуска примерно 29,25 кВ/см (75 кВ/дюйм)).
Таблица 2 иллюстрирует сравнение распределения электрического поля на внешней поверхности изоляционной втулки, имеющей полосу, покрытую полупроводящей глазурью, и изоляционной втулки, не имеющей полосы, покрытой полупроводящей глазурью.
Величины в Таблице 2 соответствуют изоляционной втулке, присоединенной к конструкции, заполненной водородом (Н2), например турбине, так, чтобы часть изоляционной втулки на одной стороне фланца контактировала с воздухом, а часть изоляционной втулки на другой стороне фланца контактировала с водородом. Величины в Таблице 2 соответствуют стороне, контактирующей с воздухом.
Таблица 2
Электрическое поле на внешней поверхности фарфора (сторона воздуха), кВ/см (кВ/дюйм)
Напряжение при испытании 14,6 кВ 68 кВ
Полупроводящая глазурь отсутствует (2,5×1012-1014 Ом-см (1012-1014 Ом-дюйм)) 33,5 (85) 144,9 (368)
Пример 1: 4,7(12) 22 (56)
Полоса полупроводящей глазури из 2 подзон (2,5×107 Ом-см (1×107 Ом-дюйм) и 12,5×108 Ом-см (5×108 Ом-дюйм))
Пример 2: 2,2 (5,6) 10,6 (27)
Полоса полупроводящей глазури из 2 подзон (2,54×107 Ом-см (1×107 Ом-дюйм) и 2,54×109 Ом-см (1×109 Ом-дюйм))
В примерах, проиллюстрированных в Таблице 2, напряжение, подаваемое на проводник 10 (14,6 кВ), соответствует испытательному напряжению, которое составляет 1,05х максимальное номинальное напряжение 24 кВ/1,732, согласно требованиям IEC 60137, а напряжение 68 кВ соответствует высокому испытательному напряжению (High Potential, Hipot), имитирующему всплеск потенциала, который может произойти при работе и который примерно в три раза превышает номинальное напряжение изоляционной втулки. В каждом примере, соответствующем примерам воплощения данного изобретения, в которых изоляционная втулка 1 включает подзоны 63 и 64, имеющие различные удельные сопротивления, чтобы сформировать градиент удельного сопротивления от покрытой неполупроводящей глазурью части 25 к фланцу 30, электрическое поле, создаваемое на внешней поверхности изоляционной втулки 1, существенно меньше, чем при использовании неполупроводящей глазури, что значительно снижает тенденцию поверхностного пробоя и коронного разряда на воздушной стороне. Без градиента напряжения в вышеописанных примерах воплощения изоляционная втулка, покрытая неполупроводящей глазурью, имела бы достаточно высокий потенциал для запуска коронного разряда, так как она имеет электрическое поле, превышающее напряженность поля начала коронного разряда (29,5 кВ/см (75 кВ/дюйм)).
Фиг.4 иллюстрирует электрическое поле, представленное пунктирными линиями, которое образуется при протекании тока по проводнику 81 изоляционной втулки 80. Трансформатор 90 тока помещен вне изоляционной втулки 80. В одном из воплощений трансформатор 90 тока контролирует величину тока по проводнику 81 изоляционной втулки 80, которая может достигать 25000 А. В примере воплощения, проиллюстрированном на Фиг.4, на участке 85 внешней поверхности изоляционной втулки 80, между фланцем 82 и кольцеобразными выступами 84, отсутствует полупроводящая глазурь. Следовательно, электрическое поле, создаваемое при прохождении тока по проводнику 81, достигает трансформатора 90 тока на конце 83 фланца 82. Это может привести к искажению электрического поля за счет работы трансформатора 90 тока и к неточному значению тока, измеренному трансформатором 90 тока.
В противоположность этой ситуации, польза данной конструкции изоляционной втулки по вышеописанным примерам воплощения проиллюстрирована на Фиг.5. Изоляционная втулка 1 включает первую полосу полупроводящей глазури 61, включающую первую и вторую подзоны 63 и 64 между фланцем 30 и кольцеобразными выступами 21. Когда ток протекает по проводнику 10, электрическое поле, представленное пунктирными линиями, не распространяется от изоляционной втулки 1 непосредственно у фланца 30. Вместо этого электрическое поле проходит внутри основы 27, вдоль части основы, соответствующей первой полосе 61 полупроводящей глазури, и отходит от изоляционной втулки 1 только на конце первой полосы 61 полупроводящей глазури. Другими словами, электрическое поле отклоняется от трансформатора тока. Следовательно, трансформатор 90 тока не искажает электрическое поле.
Фиг.6 представляет собой график распределения напряжения по внешней поверхности изоляционной втулки 1 на стороне фланца 30, имеющей вторую полосу 62 полупроводящей глазури, второй комплект выступов 24 и часть 26, глазурованную непроводящей глазурью. Линия N представляет изоляционную втулку, имеющую обычную глазурь, или неполупроводящую глазурь. Линии Е1 и Е2 представляют примеры, в которых третья и четвертая подзоны 65 и 66 имеют поверхностные удельные сопротивления 0,11×107 Ом/м2 (1×107 Ом/100 кв. футов) (третья подзона 65), 0,11×109 Ом/м2 (1×109 Ом/100 кв. футов) (четвертый подзона 66, Е1) и 0,55×108 Ом/м2 (5×108 Ом/100 кв. футов) (четвертая подзона 66, Е2). Как проиллюстрировано на Фиг.6, напряжение по внешней поверхности изоляционной втулки 1, вдоль четвертой подзоны 66, снижается почти до нуля вольт, и напряжение возрастает вдоль участка внешней поверхности изоляционной втулки 1, соответствующей третьей подзоне 65. Однако, как указывает наклон линий Е1 и Е2, скорость, с которой напряжение возрастает вдоль участка внешней поверхности изоляционной втулки 1, соответствующей третьей подзоне 65, меньше, чем скорость, с которой напряжение возрастает при отсутствии покрытия полупроводящей глазурью.
Согласно вышеприведенным примерам воплощения, изоляционная втулка обладает существенно улучшенной стойкостью по отношению к коронному разряду и поверхностному пробою при глазуровании изоляционной втулки полупроводящей глазурью. Внешняя поверхность изоляционной втулки включает полосы полупроводящей глазури на каждой стороне фланца; при этом полосы включают подзоны, имеющие различные удельные сопротивления, с целью формирования градиента удельного сопротивления. Внутренняя поверхность изоляционной втулки включает полупроводящую глазурь, имеющую удельное сопротивление, отличное от удельного сопротивления по меньшей мере одной из полос на внешней поверхности изоляционной втулки. На концы фланца наносят электропроводящий адгезив, чтобы электрически соединить фланец с покрытыми полупроводящей глазурью полосами.
В то время как данное изобретение подробно описано лишь в связи с ограниченным числом примеров воплощения, следует понимать, что данное изобретение не ограничено раскрытыми примерами воплощения. Напротив, данное изобретение можно модифицировать с включением любого количества вариаций, изменений, замен или эквивалентных устройств, которые не описаны в данном тексте, но соответствуют сущности и объему данного изобретения. Кроме того, в то время как были описаны различные воплощения данного изобретения, следует понимать, что аспекты данного изобретения могут включать только некоторые описанные воплощения. Соответственно, данное изобретение не следует рассматривать, как ограниченное вышеприведенным описанием, поскольку оно ограничено только сущностью объемом прилагаемой формулы изобретения.

Claims (29)

1. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки, включающий:
трубчатую изоляцию, окружающую проводник, где трубчатая изоляция состоит из высокопрочного фарфора на основе оксида алюминия;
фланец, расположенный на внешней поверхности трубчатой изоляции, и
первую полосу полупроводящей глазури, расположенную на внешней поверхности трубчатой изоляции на расстоянии от первого конца трубчатой изоляции, где первая полоса включает первый комплект подзон из полупроводящей глазури, имеющих различное удельное сопротивление.
2. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором первая полоса полупроводящей глазури расположена между фланцем и первым концом трубчатой изоляции.
3. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором первая подзона из первого комплекта имеет удельное сопротивление 0,11×(108÷109) Ом/м2 ((108÷109) Ом/100 кв. футов), а вторая подзона из первого комплекта имеет удельное сопротивление 0,11×(106÷107) Ом/м2 ((106÷107) Ом/100 кв. футов).
4. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.3, в котором вторая подзона из первого комплекта расположена между первой подзоной из первого комплекта и фланцем.
5. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором количество подзон в первом комплекте равно двум.
6. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором удельное сопротивление первого комплекта подзон возрастает в направлении от фланца к концу трубчатой изоляции.
7. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, дополнительно включающий вторую полосу полупроводящей глазури на внешней поверхности трубчатой изоляции, на противоположной стороне фланца относительно первой полосы полупроводящей глазури.
8. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.7, в котором вторая полоса полупроводящей глазури включает второй комплект подзон из полупроводящей глазури, имеющих различные удельные сопротивления.
9. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.8, в котором первая подзона из второго комплекта имеет удельное сопротивление 0,11×(108÷109) Ом/м2 ((108÷109) Ом/100 кв. футов), а вторая подзона второго комплекта имеет удельное сопротивление 0,11×(106÷107) Ом/м2 ((106÷107) Ом/100 кв. футов).
10. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, в котором трубчатая изоляция включает внутренние стенки, определяющие просвет для приема проводника, и
узел изоляционной втулки дополнительно включает третью полосу полупроводящей глазури на внутренних стенках.
11. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.10, в котором третья полоса полупроводящей глазури проходит от первого конца трубчатой изоляции до второго конца трубчатой изоляции.
12. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.10, в котором третья полоса полупроводящей глазури имеет удельное сопротивление 0,11×(105÷107) Ом/м2 ((105÷107) Ом/100 кв. футов).
13. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, дополнительно включающий электропроводящий адгезив, соединяющий фланец с первой полосой полупроводящей глазури.
14. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.1, дополнительно включающий участок, покрытый неполупроводящей глазурью, между первой полосой полупроводящей глазури и первым концом трубчатой изоляции.
15. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.14, дополнительно включающий кольцеобразные выступы, расположенные в области, покрытой неполупроводящей глазурью.
16. Узел изоляционной втулки по п.1, дополнительно включающий в высокой степени теплоизолирующую эпоксидную смолу, класса 155 по допустимой тепловой мощности, между фланцем и трубчатой изоляцией.
17. Устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки, включающее:
изоляционную втулку, имеющую трубчатую изоляцию, окружающую рассчитанный на высокие токи проводник, и немагнитный фланец на внешней поверхности трубчатой изоляции, для закрепления изоляционной втулки на конструкции; при этом внешняя поверхность трубчатой изоляции имеет по меньшей мере одну полосу полупроводящей глазури, расположенную на расстоянии от конца трубчатой изоляции; и по меньшей мере одна полоса полупроводящей глазури имеет комплект подзон из полупроводящей глазури, имеющих различные удельные сопротивления, и
трансформатор тока, расположенный на расстоянии от изоляционной втулки, для контроля тока в проводнике.
18. Устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.17, дополнительно включающее полосу неполупроводящей глазури, расположенную между по меньшей мере одной полосой полупроводящей глазури и концом трубчатой изоляции.
19. Устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки по п.17, в котором конец полосы полупроводящей глазури проходит мимо конца трансформатора тока, по отношению к концу трубчатой изоляции.
20. Узел короностойкой высоковольтной изоляционной втулки, включающий:
трубчатую изоляцию, окружающую проводник;
по меньшей мере одну полосу полупроводящей глазури на поверхности трубчатой изоляции, где по меньшей мере одна полоса полупроводящей глазури включает комплект подзон из полупроводящей глазури, имеющих различные удельные сопротивления, и
неполупроводящую глазурь на участках поверхности трубчатой изоляции, которые не включают по меньшей мере одну полосу из полупроводящей глазури.
RU2013104945A 2012-02-08 2013-02-06 Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки RU2608836C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/368,777 2012-02-08
US13/368,777 US8716601B2 (en) 2012-02-08 2012-02-08 Corona resistant high voltage bushing assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013104945A RU2013104945A (ru) 2014-08-20
RU2608836C2 true RU2608836C2 (ru) 2017-01-25

Family

ID=47747398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013104945A RU2608836C2 (ru) 2012-02-08 2013-02-06 Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8716601B2 (ru)
EP (1) EP2626869B1 (ru)
KR (1) KR20130091689A (ru)
RU (1) RU2608836C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790632C1 (ru) * 2022-06-09 2023-02-28 Общество с ограниченной ответственностью "Индастриал Восток Инжиниринг" Высоковольтное устройство ввода

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10218161B2 (en) * 2014-02-25 2019-02-26 Abb Schweiz Ag Integrated compact bushing structure combining the functionality of primary contact with a current transformer primary conductor and a post insulator
US9601912B2 (en) 2014-06-23 2017-03-21 Schneider Electric USA, Inc. Compact transformer bushing
EP3639282B1 (de) * 2017-07-12 2024-07-03 HSP Hochspannungsgeräte GmbH Steckbare hochspannungsdurchführung und elektrisches gerät mit steckbarer hochspannungsdurchführung
EP3544028B1 (en) * 2018-03-22 2022-01-05 Hitachi Energy Switzerland AG A bushing with a tap assembly
KR102669370B1 (ko) * 2021-12-20 2024-05-28 에이스파워주식회사 변압기 고압부싱 체결용 플랜지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB623511A (en) * 1947-05-08 1949-05-18 Taylor Tunnicliff And Co Ltd Improvements in electric lead-through or bushing insulators
US3055968A (en) * 1960-12-14 1962-09-25 Mc Graw Edison Co Condenser bushing
SU1008801A1 (ru) * 1981-03-09 1983-03-30 Научно-Исследовательский Институт Высоких Напряжений При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Им.С.М.Кирова Подвесной тарельчатый изол тор
GB2289803A (en) * 1994-05-06 1995-11-29 Whipp & Bourne Ltd Outdoor insulating bushing

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3791859A (en) * 1972-02-04 1974-02-12 Westinghouse Electric Corp Stress grading coatings for insulators
US3888796A (en) 1972-10-27 1975-06-10 Olaf Nigol Semiconductive glaze compositions
US3819851A (en) * 1972-12-08 1974-06-25 O Nigol High voltage electrical insulator having an insulator body the entire surface of which is covered by a semiconductive glaze
US3982048A (en) * 1975-11-03 1976-09-21 General Electric Company Method of making an insulator with a non-linear resistivity coating of glass bonded silicon carbide
GB1579245A (en) 1977-05-02 1980-11-19 Ngk Insulators Ltd Electrical insulator with semiconductive glaze
US4447492A (en) 1977-11-21 1984-05-08 Occidental Chemical Corporation Articles having an electrically conductive surface
US4237415A (en) * 1978-11-13 1980-12-02 General Electric Company Method and apparatus for measuring conductivity in electrical feedthrough
EP0068067B1 (de) 1981-06-26 1985-11-06 Manoranjan Prasad Dr.-Ing. Verma Hochspannungswiderstand für Freiluft-Isolieranordnungen
JPS59169004A (ja) * 1983-03-16 1984-09-22 日本碍子株式会社 高電圧用磁器碍子
US4584429A (en) * 1983-03-21 1986-04-22 Cooper Industries, Inc. Electrical assembly including a metal enclosure and a high voltage bushing
SE437742B (sv) 1983-08-04 1985-03-11 Asea Ab Elektrisk hogspenningsgenomforing
US4760216A (en) 1987-01-28 1988-07-26 Westinghouse Electric Corp. High voltage bushing
US5200578A (en) 1991-11-27 1993-04-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High voltage feedthrough bushing
US5483023A (en) 1994-03-22 1996-01-09 General Electric Co. High voltage bushing flange and flange to insulator joint
US6340497B2 (en) 1997-07-02 2002-01-22 The Regents Of The University Of California Method for improving performance of highly stressed electrical insulating structures
JP3039513B2 (ja) 1998-05-12 2000-05-08 株式会社村田製作所 チタン酸バリウム粉末、および半導体セラミック、ならびに半導体セラミック素子
DE19942137C2 (de) 1999-09-03 2002-04-25 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines Porzellans, Porzellan sowie Verwendung des Porzellans als keramischer Isolator
US6346677B1 (en) 1999-09-08 2002-02-12 Electro Composites, Inc. High-voltage bushing provided with external shields
US6515232B2 (en) * 2000-12-15 2003-02-04 Mechanical Dynamics & Analysis, Llc. High voltage bushing and method of assembling same
GB0103255D0 (en) 2001-02-09 2001-03-28 Tyco Electronics Raychem Gmbh Insulator arrangement
PL206705B1 (pl) 2002-09-13 2010-09-30 Ngk Insulators Ltd Półprzewodnikowy wyrób w postaci szkliwa, sposób wytwarzania wyrobu w postaci szkliwa oraz zastosowanie wyrobu w postaci półprzewodnikowego szkliwa
US6951987B1 (en) 2003-01-31 2005-10-04 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High voltage bushing
ATE546818T1 (de) 2004-03-15 2012-03-15 Abb Research Ltd Hochspannungsdurchführung mit feldsteuermaterial
EP1622173A1 (en) 2004-07-28 2006-02-01 Abb Research Ltd. High-voltage bushing
US8222526B2 (en) * 2008-07-28 2012-07-17 Agt Services High voltage bushing and flange with interior seal
US8492656B2 (en) * 2010-09-07 2013-07-23 General Electric Company High voltage bushing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB623511A (en) * 1947-05-08 1949-05-18 Taylor Tunnicliff And Co Ltd Improvements in electric lead-through or bushing insulators
US3055968A (en) * 1960-12-14 1962-09-25 Mc Graw Edison Co Condenser bushing
SU1008801A1 (ru) * 1981-03-09 1983-03-30 Научно-Исследовательский Институт Высоких Напряжений При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Им.С.М.Кирова Подвесной тарельчатый изол тор
GB2289803A (en) * 1994-05-06 1995-11-29 Whipp & Bourne Ltd Outdoor insulating bushing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790632C1 (ru) * 2022-06-09 2023-02-28 Общество с ограниченной ответственностью "Индастриал Восток Инжиниринг" Высоковольтное устройство ввода

Also Published As

Publication number Publication date
EP2626869A3 (en) 2015-04-29
US20130199837A1 (en) 2013-08-08
KR20130091689A (ko) 2013-08-19
EP2626869A2 (en) 2013-08-14
US8716601B2 (en) 2014-05-06
RU2013104945A (ru) 2014-08-20
EP2626869B1 (en) 2018-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2608182C2 (ru) Узел высоковольтного ввода
RU2608836C2 (ru) Узел и устройство короностойкой высоковольтной изоляционной втулки
RU2380777C1 (ru) Высоковольтный ввод и высоковольтное устройство, содержащее такой ввод
JP4372845B2 (ja) 電力変圧器／誘導器
US10069285B2 (en) Gas-insulated switchgear
JP2017516276A (ja) センサ付き電気ジャンパ
US3646251A (en) Electrical bushing having stress-grading layer disposed within solid insulation including a ground layer term inated at each end with a layer of material having a voltage-dependent resistivity
RU2503106C2 (ru) Устройство для снижения опасности пробоя диэлектрика в высоковольтных устройствах, высоковольтный стенной проходной изолятор, содержащий такое устройство, и способ изготовления такого устройства
US1526023A (en) Insulated ventilating connecter
US3604830A (en) Space and temperature accommodating self-cleaning weather casing and high voltage insulating structure employing the same
US11783987B2 (en) Transformer and power module including the same
US3812284A (en) Electrical insulator having additional protective insulating portion
US11276514B2 (en) Insulator systems with corona suppression
US3684995A (en) Electrical bushing assembly
CN109564806A (zh) 利用单一组件中的两个变阻器和一个放电器防御过电压的器件及其应用
US3641251A (en) Scheme for reducing audible noise developed by an extra-high voltage transmission line
US11056873B2 (en) Cable termination system, termination assembly and method for installing such a termination assembly
KR20100131294A (ko) 몰드 변압기 및 몰드 변압기의 제조방법
US3819851A (en) High voltage electrical insulator having an insulator body the entire surface of which is covered by a semiconductive glaze
JP6415848B2 (ja) 変換器用変圧器
US3086073A (en) High voltage liquid-free insulating bushing with improved voltage distribution
RU2308107C1 (ru) Проходной изолятор
RU2319245C1 (ru) Кремнийорганический проходной изолятор
RU61463U1 (ru) Проходной изолятор с силиконовым изолирующим слоем
Ganga et al. FEM approach to design functionally graded transformer bushing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180207