RU2723637C1 - High-voltage insulator with invar geometrical stabilizer - Google Patents

High-voltage insulator with invar geometrical stabilizer Download PDF

Info

Publication number
RU2723637C1
RU2723637C1 RU2019143501A RU2019143501A RU2723637C1 RU 2723637 C1 RU2723637 C1 RU 2723637C1 RU 2019143501 A RU2019143501 A RU 2019143501A RU 2019143501 A RU2019143501 A RU 2019143501A RU 2723637 C1 RU2723637 C1 RU 2723637C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
insulation
invar
insulator
insulators
stabilizer
Prior art date
Application number
RU2019143501A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Глеб Германович Кравцов
Original Assignee
Глеб Германович Кравцов
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 Глеб Германович Кравцов filed Critical Глеб Германович Кравцов
Priority to RU2019143501A priority Critical patent/RU2723637C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723637C1 publication Critical patent/RU2723637C1/en
Priority to EP20189220.5A priority patent/EP3843111A1/en
Priority to DE202020005966.8U priority patent/DE202020005966U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/32Filling or coating with impervious material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/28Capacitor type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to high-voltage equipment, namely to high-voltage insulators, and is aimed at improvement of their operation reliability. Insulator comprises geometric stabilizer to compensate thermal expansions of conductor, which is performed by shell made of invar alloy. Invar shell retains stable dimensions at change of thermal mode of insulator, which allows maximum reduction of mechanical action on insulation and avoiding such damages as peeling and cracking.
EFFECT: invention provides maximum effect when using it for insulators with RIP insulation intended for operation in areas with cold climate.
1 cl, 2 dwg

Description

Область техники:Field of Technology:

Изобретение относится к высоковольтной технике, а именно, к высоковольтным изоляторам, обеспечивающим прохождение проводников сквозь перегородку, такую как стена, корпус электрической машины или аппарата и изолирующим проводники от нее. Изобретение направлено на повышение надежности изоляторов за счет использования геометрического стабилизатора. Наибольший эффект изобретение обеспечивает при применении его в изоляторах с твердой (сухой) изоляцией, выполненной из изоляционной бумаги, пропитанной смолой, и предназначенных для работы в местностях с холодным климатом.The invention relates to high-voltage technology, namely, to high-voltage insulators that allow conductors to pass through a partition, such as a wall, the body of an electric machine or apparatus, and insulate the conductors from it. The invention is aimed at improving the reliability of insulators through the use of a geometric stabilizer. The invention provides the greatest effect when applied to insulators with solid (dry) insulation made of insulating paper impregnated with resin, and designed to work in areas with a cold climate.

Уровень техники:The prior art:

Большую часть высоковольтных изоляторов, обеспечивающих прохождение проводников сквозь перегородку и изолирующих проводники от нее, составляют изоляторы с бумажномасляной изоляцией (OIP-изоляция). При всех положительных свойствах таких изоляторов, им присущ ряд недостатков, связанных, прежде всего, с контролем и уходом за ними во время эксплуатации. Также их недостатками являются взрыво- и пожароопасность. От этих недостатков избавлены изоляторы с твердой изоляцией - с бумажной изоляцией покрытой смолой (RBP-изоляция) или с бумажной изоляцией, пропитанной смолой (RIP-изоляция), входящие в употребление с конца прошлого века. При этом нельзя считать преимущественным какой-то определенный вид изоляции, поскольку у каждого вида есть свои положительные качества. Так бумажномаслянная изоляция лучше проявляет себя в сложных климатических условиях работы, при больших температурных перепадах окружающей среды. Масло, пропитывая бумагу, обеспечивает некоторую подвижность слоям изоляции, не допуская возникновения механических напряжений, которые могут вызвать появление разрывов изоляции. Поскольку твердая изоляция может концентрировать в себе все механические напряжения, связанные с температурными расширениями, то эксплуатация изоляторов с твердой изоляцией в условиях низких температур несет в себе определенные риски. Это является одной из причин, по которой российский стандарт ГОСТ Р 55187-2012 «ВВОДЫ ИЗОЛИРОВАННЫЕ НА НОМИНАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ СВЫШЕ 1000 В ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. Общие технические условия», разработанный на основе международного стандарта IEC 60137:2008 «Insulated bushings for alternating voltages above 1000V», в пункте 5.4.1, ограничивает максимальное превышение температуры контактных деталей изолятора над температурой окружающего воздуха величиной не более 65°С. В условиях низких температур окружающего воздуха, например, в условиях Крайнего Севера, данное обстоятельство осложняет эксплуатацию, вынуждая мириться с возможным снижением надежности.Most high-voltage insulators that allow conductors to pass through the bulkhead and insulate the conductors from it are made up of oil-paper insulators (OIP insulation). With all the positive properties of such insulators, they have a number of disadvantages associated, first of all, with the control and care of them during operation. Also their disadvantages are explosion and fire hazard. These shortcomings have been eliminated by insulators with solid insulation - paper-coated resin (RBP insulation) or paper-impregnated resin (RIP), which have been in use since the end of the last century. At the same time, a certain type of isolation cannot be considered predominant, since each type has its own positive qualities. So paper-oil insulation is better manifested in difficult climatic conditions of work, with large temperature differences in the environment. Oil, impregnating the paper, provides some mobility to the insulation layers, avoiding the occurrence of mechanical stresses, which can cause the appearance of insulation breaks. Since solid insulation can concentrate all the mechanical stresses associated with thermal expansion, the operation of insulators with solid insulation at low temperatures carries certain risks. This is one of the reasons why the Russian standard GOST R 55187-2012 “INPUTS ISOLATED TO RATED VOLTAGE OVER 1000 V AC. General technical conditions ”, developed on the basis of the international standard IEC 60137: 2008“ Insulated bushings for alternating voltages above 1000V ”, in clause 5.4.1, limits the maximum temperature rise of the contact parts of the insulator over the ambient temperature to no more than 65 ° С. In conditions of low ambient temperatures, for example, in the Far North, this circumstance complicates the operation, forcing to put up with a possible decrease in reliability.

Таким образом, техническая задача повышения надежности работы изоляторов в условиях широких диапазонов изменения температур окружающей среды, может быть сведена к уменьшению механических напряжений в изоляционном материале, вызванных тепловым расширением. В изобретении задача решается помещением токоведущих элементов изолятора в оболочку из сплавов инваровой группы, которая принимает на себя усилия, связанные с температурным расширением проводника и исключает передачу этих усилий на изоляцию. Такое решение задачи повышения надежности существенно отличает предлагаемое изобретение от известных ранее, в которых повышение надежности обеспечивается особым устройством изоляции. Примером высоковольтного изолятора, в котором повышение надежности обеспечивается особой организацией слоев изоляции, может являться патент RU 2406174.Thus, the technical task of improving the reliability of insulators in a wide range of environmental temperatures can be reduced to reducing mechanical stresses in the insulating material caused by thermal expansion. In the invention, the problem is solved by placing the current-carrying elements of the insulator in the shell of alloys of the Invar group, which assumes the forces associated with the thermal expansion of the conductor and eliminates the transfer of these forces to the insulation. Such a solution to the problem of improving reliability significantly distinguishes the present invention from previously known, in which the increase in reliability is provided by a special insulation device. An example of a high-voltage insulator, in which the increase in reliability is provided by the special organization of the insulation layers, may be patent RU 2406174.

Раскрытие изобретения:Disclosure of the invention:

Предметом изобретения является высоковольтный изолятор, обеспечивающий прохождение проводников сквозь перегородку и изолирующий проводники от нее, токоведущая часть которого имеет оболочку, выполненную из инварового сплава. Внутри нее находятся один или несколько проводников из материала с высокой электропроводностью, пространство вокруг которых заполнено эластомером.The subject of the invention is a high-voltage insulator that allows conductors to pass through the partition and insulate the conductors from it, the live part of which has a shell made of Invar alloy. Inside it are one or more conductors of a material with high electrical conductivity, the space around which is filled with an elastomer.

Новизна изолятора состоит в применении геометрического стабилизатора для компенсации термических расширений проводника. Роль геометрического стабилизатора выполняет инваровая оболочка. Инваровые сплавы, сплавы системы «железо-никель», с содержанием никеля от 30 до 40% с легированием, хромом, кобальтом, медью, титаном или марганцем относятся к прецизионным сплавам с температурным коэффициентом линейного расширения, имеющим аномально низкое значение. Точное значение коэффициента линейного расширения зависит от состава сплава, методов закалки и механической обработки. Инваровая оболочка сохраняет стабильные размеры при изменении теплового режима изолятора, что позволяет максимально уменьшить механическое воздействие на изоляцию и избежать таких ее повреждений, как отслаивание и растрескивание.The novelty of the insulator is the use of a geometric stabilizer to compensate for the thermal expansion of the conductor. The role of the geometric stabilizer is performed by the invar shell. Invar alloys, alloys of the iron-nickel system, with a nickel content of 30 to 40% with alloying, chromium, cobalt, copper, titanium or manganese are precision alloys with a temperature coefficient of linear expansion having an anomalously low value. The exact value of the linear expansion coefficient depends on the alloy composition, quenching methods and machining. The Invar shell maintains stable dimensions when the thermal regime of the insulator changes, which minimizes the mechanical effect on the insulation and avoids such damage as peeling and cracking.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведено аксонометрическое изображение фрагмента изолятора с послойными разрезами, раскрывающими его устройство, а на фиг.2 показано поперечное сечение изолятора. Основным элементом, обеспечивающим прохождение электрического тока через изолятор, является один или несколько проводников 1 из металла с высокой электропроводностью. Проводники находятся внутри геометрического стабилизатора 2, представляющего собой замкнутую оболочку, выполненную из инварового сплава. Пространство между проводниками и оболочкой заполнено эластомером 3. Объем эластомера и его размещение в пространстве между проводниками и оболочкой выбирается так, чтобы тепловые расширения проводников компенсировались уменьшением объема эластомера и не приводили к увеличению внешнего размера геометрического стабилизатора. На геометрический стабилизатор наносится основная изоляция 4. В зависимости от окружающей среды, в которой будет работать изолятор, помимо основной изоляции, изолятор также может иметь внешнюю изоляцию 5 из фарфора или полимера.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a perspective view of a fragment of an insulator with layer-wise cuts revealing its structure, and Fig. 2 shows a cross-section of an insulator. The main element that ensures the passage of electric current through the insulator is one or more conductors 1 of metal with high electrical conductivity. The conductors are located inside the geometric stabilizer 2, which is a closed shell made of Invar alloy. The space between the conductors and the sheath is filled with elastomer 3. The volume of the elastomer and its placement in the space between the conductors and the sheath is selected so that the thermal expansion of the conductors is compensated by a decrease in the volume of the elastomer and does not lead to an increase in the external size of the geometric stabilizer. The main insulation 4 is applied to the geometric stabilizer. Depending on the environment in which the insulator will operate, in addition to the main insulation, the insulator can also have an external insulation 5 of porcelain or polymer.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 - аксонометрическое изображение фрагмента изолятора с послойными разрезами.FIG. 1 is an axonometric image of a fragment of an insulator with layered cuts.

На чертеже обозначено:The drawing indicates:

Позиция 1 - проводники из металла с высокой электропроводностью;Position 1 - conductors made of metal with high electrical conductivity;

Позиция 2 - геометрический стабилизатор;Position 2 - geometric stabilizer;

Позиция 3 - эластомер;Position 3 - elastomer;

Позиция 4 - основная изоляция;Position 4 - main insulation;

Позиция 5 - внешняя изоляция.Position 5 - External Insulation.

Фиг. 2 - поперечное сечение изолятора.FIG. 2 - cross section of the insulator.

На чертеже обозначено:The drawing indicates:

Позиция 1 - проводники из металла с высокой электропроводностью;Position 1 - conductors made of metal with high electrical conductivity;

Позиция 2 - геометрический стабилизатор;Position 2 - geometric stabilizer;

Позиция 3 - эластомер;Position 3 - elastomer;

Позиция 4 - основная изоляция;Position 4 - main insulation;

Позиция 5 - внешняя изоляция.Position 5 - External Insulation.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Изобретение реализуется стандартным оборудованием и технологиями, имеющимися в электротехнической промышленности, используемыми для производства изоляторов. Производство прецизионных сплавов также хорошо освоено промышленностью. Использование в изобретении хорошо известных и отработанных технологий, позволяет реализовать изобретение в короткие сроки в промышленных масштабах.The invention is implemented by standard equipment and technologies available in the electrical industry used for the production of insulators. The production of precision alloys is also well developed by industry. The use of well-known and proven technologies in the invention allows the invention to be realized in a short time on an industrial scale.

Источники информацииSources of information

1. ГОСТ Р 55187 - 2012 «ВВОДЫ ИЗОЛИРОВАННЫЕ НА НОМИНАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ СВЫШЕ 1000 В ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. Общие технические условия»;1. GOST R 55187 - 2012 “INPUTS INSULATED TO RATED VOLTAGE OVER 1000 V AC. General specifications ";

2. Патент RU 2406174 «ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРОХОДНОЙ ИЗОЛЯТОР».2. Patent RU 2406174 "HIGH VOLTAGE PASS-INSULATOR".

Claims (1)

Высоковольтный изолятор, обеспечивающий прохождение проводников сквозь перегородку и изолирующий проводники от нее, токоведущая часть которого имеет геометрический стабилизатор, представляющий собой оболочку, выполненную из инварового сплава, внутри которой находятся один или несколько проводников из материала с высокой электропроводностью, пространство вокруг которых заполнено эластомером.A high-voltage insulator that allows conductors to pass through the baffle and insulates the conductors from it, the current-carrying part of which has a geometric stabilizer, which is a shell made of an invar alloy, inside of which there are one or more conductors of material with high electrical conductivity, the space around which is filled with an elastomer.
RU2019143501A 2019-12-23 2019-12-23 High-voltage insulator with invar geometrical stabilizer RU2723637C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143501A RU2723637C1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 High-voltage insulator with invar geometrical stabilizer
EP20189220.5A EP3843111A1 (en) 2019-12-23 2020-08-03 High-voltage insulator with geometric invar stabilizer
DE202020005966.8U DE202020005966U1 (en) 2019-12-23 2020-08-03 High voltage insulator with geometric invar stabilizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143501A RU2723637C1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 High-voltage insulator with invar geometrical stabilizer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723637C1 true RU2723637C1 (en) 2020-06-17

Family

ID=71096009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019143501A RU2723637C1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 High-voltage insulator with invar geometrical stabilizer

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3843111A1 (en)
DE (1) DE202020005966U1 (en)
RU (1) RU2723637C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR739473A (en) * 1932-07-05 1933-01-12 Ohio Brass Co Improvements to electrical insulators
US3967051A (en) * 1975-05-22 1976-06-29 Westinghouse Electric Corporation Cast resin capacitor bushing having spacer members between the capacitor sections and method of making same
RU2406174C2 (en) * 2005-12-14 2010-12-10 Абб Рисерч Лтд High voltage wall bushing
US8796552B2 (en) * 2009-09-14 2014-08-05 Roger W. Faulkner Underground modular high-voltage direct current electric power transmission system
US9577416B2 (en) * 2014-08-14 2017-02-21 Schott Ag Electrical feed-through and the use thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3485940A (en) 1967-12-26 1969-12-23 Allis Chalmers Mfg Co Post type modular insulator containing optical and electrical components
JPS5188031A (en) 1975-01-31 1976-08-02
US7023474B2 (en) 2001-05-21 2006-04-04 Polaroid Corporation Method and system for enabling the single use of digital cameras
WO2003096090A1 (en) * 2002-05-08 2003-11-20 Ykk Corporation Production method for polarization-preserving optical fiber coupler and production device therefor
DE102007061175B3 (en) 2007-12-17 2009-08-27 Schott Ag Method for producing an electrical feedthrough
US9208929B2 (en) 2013-09-20 2015-12-08 Schott Corporation GTMS connector for oil and gas market

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR739473A (en) * 1932-07-05 1933-01-12 Ohio Brass Co Improvements to electrical insulators
US3967051A (en) * 1975-05-22 1976-06-29 Westinghouse Electric Corporation Cast resin capacitor bushing having spacer members between the capacitor sections and method of making same
RU2406174C2 (en) * 2005-12-14 2010-12-10 Абб Рисерч Лтд High voltage wall bushing
US8796552B2 (en) * 2009-09-14 2014-08-05 Roger W. Faulkner Underground modular high-voltage direct current electric power transmission system
US9577416B2 (en) * 2014-08-14 2017-02-21 Schott Ag Electrical feed-through and the use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EP3843111A1 (en) 2021-06-30
DE202020005966U1 (en) 2023-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3259684A (en) Shielded resin insulated electric cable
Kim et al. Electrical and mechanical characteristics of insulating materials for HTS DC cable and cable joint
US2788456A (en) Conductor-ventilated generators
RU2723637C1 (en) High-voltage insulator with invar geometrical stabilizer
Mecheri et al. Characterization of laboratory aged MV XLPE cables using dielectric losses factor measurements
US2068940A (en) Electric cable
Niasar et al. Effect of partial discharges on thermal breakdown of oil‐impregnated paper
Pedersen et al. Development of a compressed-gas-insulated transmission line
Cheon et al. Insulation design of 60 kV class bushing at the cryogenic temperature
Wang et al. Thermoelectric coupling study of three-core XLPE submarine cable by finite element simulation
Bahder et al. Development of±400 KV/±High and Medium-Pressure Oil-Filled Paper Insulated DC Power Cable System
CN103943187A (en) Multi-conductor insulated flexible cable
Holaus et al. Comparing temperature rise measurement and calculations for 24 kV, 3000 A pressurized air cables in various arrangements
Du et al. Electric field distribution of±800kV valve side bushing capacitor core influenced by temperature gradient
WO2022221996A1 (en) Bus-duct and associated manufacturing method
EP2117014B1 (en) High voltage bushing contact, high voltage bushing comprising such contact and high voltage device comprising bushing with such contact
Arkell et al. Insulation design of self contained oil-filled cables for DC operation
Yi et al. Cable Condition Diagnosis Based on Cable Surface Temperature
No P OTH EAD S
Bodger et al. Testing full-core and partial-core transformers at ambient and cryogenic temperatures
US3086075A (en) Electrical bushing with spaced conductor with metallic powder for thermally connecting the bushing and conductor
Dimitrijević et al. A study of a MV cable joint
US3178507A (en) Selectively insulated isolated phase bus
Mavroidis et al. Discharge characteristics in short rod-plane gaps with dielectric-covered rod under lightning impulse voltages
US1654534A (en) Electrical insulator