RU2723637C1 - High-voltage insulator with invar geometrical stabilizer - Google Patents
High-voltage insulator with invar geometrical stabilizer Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/32—Filling or coating with impervious material
-
- 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
-
- 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
- H01B17/28—Capacitor type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Insulators (AREA)
Abstract
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
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)
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)
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)
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 |
-
2019
- 2019-12-23 RU RU2019143501A patent/RU2723637C1/en active
-
2020
- 2020-08-03 DE DE202020005966.8U patent/DE202020005966U1/en not_active Expired - Lifetime
- 2020-08-03 EP EP20189220.5A patent/EP3843111A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
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 |