SU987684A1 - Sectionalized electric insulator - Google Patents

Sectionalized electric insulator Download PDF

Info

Publication number
SU987684A1
SU987684A1 SU813236022A SU3236022A SU987684A1 SU 987684 A1 SU987684 A1 SU 987684A1 SU 813236022 A SU813236022 A SU 813236022A SU 3236022 A SU3236022 A SU 3236022A SU 987684 A1 SU987684 A1 SU 987684A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
insulator
voltage
cavities
cavity
dielectric
Prior art date
Application number
SU813236022A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Васильевич Смирнов
Александр Леонидович Филатов
Original Assignee
Научно-Исследовательский Институт Высоких Напряжений При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Им.С.М.Кирова
Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники
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 Научно-Исследовательский Институт Высоких Напряжений При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Им.С.М.Кирова, Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники filed Critical Научно-Исследовательский Институт Высоких Напряжений При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Им.С.М.Кирова
Priority to SU813236022A priority Critical patent/SU987684A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU987684A1 publication Critical patent/SU987684A1/en

Links

Landscapes

  • Insulators (AREA)

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим изоляторам, предназначенным для использования в конструкциях генераторов высокого напряжения, ускорителях заряженных частиц и в других вакуумных высоковольтных установках.The invention relates to electrical engineering, namely to electrical insulators intended for use in the construction of high voltage generators, charged particle accelerators and other vacuum high-voltage installations.

Известны изоляторы высокого напря- , жения, выполненные в виде чередующихся друг с другом диэлектрических слоев и проводящих прокладок, за счет чего уменьшается эффект полного напряжения и осуществляется ограничение пути распространения частичных разрядов £ 1 ].High voltage insulators are known that are made in the form of alternating dielectric layers and conductive gaskets, thereby reducing the effect of the total voltage and limiting the propagation path of partial discharges £ 1].

К недостаткам указанной конструкции следует отнести неравномерное распределение потенциала по изоляционным слоям, что снижает электрическую прочность изолятора.The disadvantages of this design include the uneven distribution of potential across the insulating layers, which reduces the dielectric strength of the insulator.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является секционированный электрический изолятор, содержащий чередующиеся изоляционные и электропроводящие слои и делитель напряжения, размещенный в теле изолятора путем создания в изоляционных слоях сквозных полостей, параллель987684 лНционных слоев, а площади полостей выбраны в соответствии с выражением с (С-к-Снии)с1 , .The closest in technical essence to the present invention is a partitioned electrical insulator containing alternating insulating and electrically conductive layers and a voltage divider placed in the body of the insulator by creating through cavities in the insulating layers, parallel to 987684 lntion layers, and the cavity areas are selected in accordance with the expression with (C -to-Snii) s1,.

S* - площадь поперечного сечения полости в К-ом изоляционном слое;S * is the cross-sectional area of the cavity in the Kth insulating layer;

- емкость к-ой секции изолятора с заполненной полостью, при которой напряжение по длине изолятора распределено равномерно;- the capacity of the k-th section of the insulator with a filled cavity, in which the voltage along the length of the insulator is evenly distributed;

“ емкость секции без полостей; g0 - диэлектрическая постоянная; g - диэлектрическая проницаемость материала изоляционного слоя; Ео. - диэлектрическая проницаемость материала, заполняющего полость;“Cavity capacity without cavities; g 0 is the dielectric constant; g is the dielectric constant of the material of the insulating layer; Eo. - dielectric constant of the material filling the cavity;

d - толщина изоляционного слоя.d is the thickness of the insulating layer.

На фиг. 1 приведена конструкция предлагаемого изолятора; на фиг. 2 кривые распределения потенциала по длине изолятора.In FIG. 1 shows the design of the proposed insulator; in FIG. 2 curves of the distribution of potential along the length of the insulator.

Изолятор состоит из изоляционных слоев 1-5, разделенных электропроводящими слоями 6. В изоляционных слоях 1-5 выполнены полости, заполненные диэлектрической жидкостью 7.The insulator consists of insulating layers 1-5, separated by electrically conductive layers 6. In the insulating layers 1-5, cavities filled with dielectric fluid 7 are made.

Сечение полости в каждом из изоляционных слоев определяют по форниевую прокладку. В полиэтиленовых кольцах имеются полости, оси которых параллельны оси изолятора. Площади сечения указанных полостей определены по формуле(4), причем входящие 5 в формулу значения емкостей каждой секции найдены по известной методике, исходя из требования равномерного распределения потенциала по длине изолятора. Они равны: С4 = 160 пФ, <п Сд. = 125 пФ, С3 = 105 пФ, Сл = 100 пФ, С$ = 110 пФ.The cross section of the cavity in each of the insulating layers is determined by the fornia gasket. In polyethylene rings there are cavities whose axes are parallel to the axis of the insulator. The cross-sectional areas of these cavities are determined by the formula (4), and the capacitance values of each section included in the formula 5 are found according to the known method, based on the requirement of uniform distribution of potential along the length of the insulator. They are equal: C 4 = 160 pF, <p Cd. = 125 pF, C 3 = 105 pF, Cl = 100 pF, C $ = 110 pF.

Значение емкости секций без полости Ст^и определено, исходя^· из геометрических размеров элементов секций = 100 пФ. Для заполнения полостей использован глицерин ga=40.The value of the capacitance of sections without a cavity is C m ^ and is determined based on ^ · from the geometric dimensions of the elements of the sections = 100 pF. To fill the cavities used glycerin g a = 40.

Расчет площадей поперечных сечений полостей каждого из пяти полиэтиленовых колец по выражению О) ^ает следующие значения: 6 7= 8,5 см, 5^= 3,5 см^ 5^= 1,4 см , = 0,7 см .The calculation of the cross-sectional areas of the cavities of each of the five polyethylene rings by the expression O) ^ has the following values: 6 7 = 8.5 cm, 5 ^ = 3.5 cm ^ 5 ^ = 1.4 cm, = 0.7 cm.

Кривые распределения потенциала по длине изолятора, находящегося под напряжением, в период времени нарастания переднего фронта импульса 25 приведены на фиг. 2. Кривая А соответствует распределению потенциала в предлагаемом изоляторе, кривая Б распределению в изоляторе, взятом в качестве прототипа. Как видно 30 (фиг. 2) запас электрической прочности в предлагаемом устройстве возмуле где 5|( ~ площадь поперечного сечения в к-ом изоляционном слое;The potential distribution curves along the length of a live insulator during the rise time of the leading edge of pulse 25 are shown in FIG. 2. Curve A corresponds to the distribution of potential in the proposed insulator, curve B to the distribution in the insulator, taken as a prototype. As you can see 30 (Fig. 2) the margin of electric strength in the proposed device is mature where 5 | (~ cross-sectional area in the k-th insulation layer;

Ск - емкость к -ой секции с -заполненной полостью, при которой напряжение распредели- 40 ется равномерно по длине изолятора;C k is the capacity of the k-th section with a filled cavity at which the voltage is distributed evenly along the length of the insulator;

С^и - емкость секции без полостей, определяемая из геометри ческих размеров и конструк ции секции;C ^ and is the capacity of the section without cavities, determined from the geometric dimensions and construction of the section;

- диэлектрическая постоянная;- dielectric constant;

- диэлектрическая проницаемость материала изоляцион.- dielectric constant of the insulation material.

кого слоя;whom layer;

- диэлектрическая проницаемость материала, заполняю<3 щего полость; толщина изоляционного слоя»- dielectric constant of the material filling the <3 cavity; insulating layer thickness "

Значение емкостей рассчитывается по схеме замещения изолятора, исходя из требований равномерного распределения потенциала по длине изолятора. Расчет емкостей ведется по известной методике. 60The value of capacities is calculated according to the equivalent circuit of the insulator, based on the requirements of a uniform distribution of potential along the length of the insulator. The calculation of capacities is carried out by a known method. 60

Разработана конструкция изолятор? из пяти секций, каждая из которых содержит полиэтиленовое кольцо с диэлектрической проницаемостью 6* = 2,2 толщиной d = 30 мм и алюми 65 рос вдвое.Is the design of the insulator designed? of five sections, each of which contains a polyethylene ring with a dielectric constant of 6 * = 2.2, a thickness of d = 30 mm and aluminum 65 doubled.

- Таким образом, использование в электрическом проходном секционированном изоляторе заполненных диэлектрической жидкостью полостей с различным поперечным сечениём позволяет осуществить емкостное распределение потенциала по длине изолятора, что увеличивает вдвое электрическую прочность последнего в момент изменения значения напряжения по сравнению с известным изолятором, взятым в качестве прототипа.- Thus, the use of cavities with different cross-sections filled with dielectric fluid in an electric sectionalized insulator of the insulator allows capacitive distribution of the potential along the length of the insulator, which doubles the electric strength of the latter at the time the voltage value changes compared to the known insulator taken as a prototype.

Claims (2)

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электрическим из л торам, пр едназначенным дл  использовани  в конструкци х генераторов высокого напр жени , ускорител х зар женных частиц и в других вакуумных высоковольтных установках. Известны изол торы высокого напр  жени , выполненные в виде чередующих с  друг с другом диэлектрических сло ев и провод щих прокладок, за счет чего уменьшаетс  эффект полного напр жени  и осуществл етс  ограничение пути распространени  частичных разр  дов С1 ). К недостаткам указанной конструк ции следует отнести неравномерное распределение потенциала по изол ци онным сло м, что снижает электрическую прочность изол тора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изо бретению  вл етс  секционированный электрический изол тор, содержащий чередующиес  изол ционные и элек тропровод щие слои и делитель напр жени , размещенный в теле изол тора путем создани  в изол ционных сло х сквозных полостей, параллельных оси изол тора, которые заполнены электропровод щей жидкостью 2j. Известное устройство позвол ет равномерно распределить напр жение по секци м только при посто нном напр жении. При импульсном напр жении , когда распределение потенциала по длине изол тора обусловлено, в основном, емкостными св з ми между секци ми, описанное устройство не обеспечивает равномерного распределени , что может  витьс  причиной пробо  изол тора на фронте импульса. Цель изобретени  - увеличение электрической прочности изол тора за счет равномерного распределени  импульсного напр жени  по длине изол тора . Указанна  цель достигаетс  тем, что в секщюнированном электрическом изол торе, содержащем чередуюищес изол ционные и электропровод щие слои и делитель напр жени , размещенный в теле изол тора путем со здани  в изол ционных сло х сквозных , паргшлельных оси изол тора, полостей , последние заполнены материалом , диэлектрическа  проницаемость которого выше, чем у материала изоjirtUHOHHbix слоев, a площади полосте выбраны в соответствии с выражение ,. ( Ск-Ситии)(3 . ,. х- toU,-e.) SJ - площадь поперечного сечени  полости в К-ом изол ционно слое С - емкость к.-ой секции изол то ра с заполненной полостью, при которой напр жение по длине изол тора распределен равномерно Нии емкость секции без полостей диэлектрическа  посто нна ; диэлектрическа  проницаемос материала изол ционного сло  диэлектрическа  проницаемос материала, заполн ющего полость; толщина изол ционного гло . На фиг. 1 приведена конструкци  предлагаемого изол тора; на фиг. 2 кривые распределени  потенциала по длине изол тора. Изол тор состоит из изол ционных слоев 1-5/ разделенных электропровод щими сло ми 6. В изол ционных сло х 1-5 выполнены полости, заполненные диэлектрической жидкостью 7 Сечение полости в каждом из изол ционных слоев определ ют по формуле с. - ic;K.-Cmin)d с оСЕг- ) где 5 - площадь поперечного сечени в к-ом изол ционном слое; С, - емкость к -ой секции с -запо ненной полостью, при которой напр жение распредел етс  равномерно по длине изол тора; , - емкость секции без полосте определ ема  из геометрических размеров и конструк ции секции; (, - диэлектрическёш посто нна  с - диэлектрическа  проницае-i мость материала иэол ционного сло ; 1 - диэлектрическа  проницаемость материала, заполн ю щего полость; О - толщина изол ционного сло  Значение емкостей C рассчитываетс  по схеме замещени  изол тора, исход  из требований равномерного распределени  потенциала по длине изол тора. Расчет емкостей ведетс  по известной методике. Разработана конструкци  изол тор из п ти секций, кажда  из которых содержит полиэтиленовое кольцо с диэлектрической проницаемость 6 2,2 толщиной d 30 мм и алюми ниевую прокладку. В полиэтиленовых кольцах имеютс  полости, оси которых параллельны оси изол тора. Площади сечени  указанных полостей определены по формуле(-(), причем вход щие в формулу значени  емкостей каждой секции найдены по известной методике, исход  из требовани  равномерного распределени  потенциала по длине изол тора. Они равны: С 160 пФ, Ci 125 пФ, С, 105 пФ, Сл 100 пФ, С 110 пФ. Значение емкости секций без полости определено, исход  из геометрических размеров элеменТгов секций 100 пФ. Дл  заполнени  полостей использован глицерин . Расчет площадей поперечных сечений полостей каждого из п ти полиэтиленовых колец по выражению О) дает следующие значени : 8,5 см , 5i 3,5 см 5 1И см , 3f 0, 7 см .. Кривые распределени  потенцигша по длине изол тора, наход щегос  под напр жением, в период времени нарастани  переднего фронта импульса приведены на фиг. The invention relates to electrical engineering, namely, electric lasers, intended for use in the construction of high-voltage generators, accelerators of charged particles, and in other high-voltage vacuum installations. High voltage insulators are known, made in the form of dielectric layers and conductive pads alternating with each other, thereby reducing the effect of total voltage and limiting the propagation path of partial discharges C1). The disadvantages of this design include the uneven distribution of the potential across the insulation layers, which reduces the dielectric strength of the insulator. The closest in technical essence to the proposed invention is a partitioned electrical insulator containing alternating insulating and electrically conductive layers and a voltage divider placed in the insulator body by creating through insulators in the insulating layers, which are filled with electrically conductive liquid 2j. The prior art device allows to evenly distribute the voltage over the sections only at a constant voltage. Under pulsed voltage, when the potential distribution over the length of the insulator is mainly due to capacitive coupling between the sections, the described device does not provide an even distribution, which may be the cause of insulator breakdown at the pulse front. The purpose of the invention is to increase the dielectric strength of an insulator due to a uniform distribution of the pulse voltage over the length of the insulator. This goal is achieved by the fact that in a sequestered electrical insulator containing alternating insulating and electrically conductive layers and a voltage divider placed in the insulator body by creating through the insulator axes of the insulator, cavities are filled with material The dielectric constant of which is higher than that of the material from the layersUHOHHbix layers, and the areas of the cavity are chosen in accordance with the expression,. (Ck-Siti) (3.,. X-toU, -e.) SJ - cross-sectional area of the cavity in the Kth insulation layer C - capacity of the k-th insulator section with a filled cavity at which the voltage the length of the insulator is uniformly distributed; the capacitance of the section without cavities is a dielectric constant; dielectric permeable material of the insulating layer; dielectric permeable material filling the cavity; insulating thickness glo. FIG. 1 shows the design of the proposed isolator; in fig. 2 are potential distribution curves along an insulator length. The insulator consists of insulating layers 1-5 / separated by electrically conductive layers 6. In the insulating layers x 1-5 there are cavities filled with dielectric liquid 7 The cross section of the cavity in each of the insulating layers is determined by the formula c. - ic; K.-Cmin) d с ОЭГ-) where 5 is the cross-sectional area in the k-th insulating layer; C, is the capacitance of the -th section with the -zaped cavity at which the voltage is distributed evenly along the length of the insulator; , - the capacity of the section without cavity is determined from the geometric dimensions and design of the section; (, is the dielectric constant c is the dielectric constant of the material of the insulating layer; 1 is the dielectric constant of the material filling the cavity; O is the thickness of the insulating layer. The capacitance C value is calculated according to the requirements of uniform distribution potential along the length of the insulator. The calculation of the containers is carried out according to a known method. The design of the insulator consists of five sections, each of which contains a polyethylene ring with a dielectric constant of 6 2.2 and a thickness of d 30 mm and luminescent gasket. In the polyethylene rings there are cavities whose axes are parallel to the axis of the insulator. The cross sections of these cavities are determined by the formula (- (), and the capacitance values of each section included in the formula are based on the well-known method, the length of the insulator. They are equal to: C 160 pF, Ci 125 pF, C, 105 pF, SL 100 pF, C 110 pF. The capacitance value of the sections without cavity is determined based on the geometric dimensions of the elements of the sections 100 pF. Glycerin was used to fill the cavities. The calculation of the cross-sectional areas of the cavities of each of the five polyethylene rings according to the expression O) gives the following values: 8.5 cm, 5i 3.5 cm 5 1I cm, 3f 0, 7 cm. The distribution curves of the potentiogram along the length of the insulator under voltage, during the period of rise of the leading edge of the pulse, is shown in FIG. 2. Крива  А соответствует распределению потенциала в предлагаемом изол торе, крива  Б распределению в изол торе, вз том в качестве прототипа. Как видно (фиг. 2) запас электрической прочности в предлагаемом устройстве возрос вдвое. Таким образом, использование в электрическом проходном секционированном изол торе заполненных диэлектрической жидкостью полостей с различным поперечным сечением позвол ет осуществить емкостное распределение потенциала по длине изол тора, что увеличивает вдвое электрическую прочность последнего в момент изменени  значени  напр жени  по сравнению с известным изол тором, вз тым в качестве прототипа. Формула изобретени  Секционированный электрический изол тор, содержащий чередующиес  изол ционные и электропровод щие слои и делитель напр жени , выполненный в виде образованных в изол ционных сло х сквозных, параллельных оси изол тора, полостей, заполненных материалом, отличным от материала изол ционных слоев, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  электрической прочности изол тора , полости заполнены материалом , диэлектрическа  проницаемость которого вьше, чем у материала изол ционных слоев, а площади полостей выбраны в соответствии с выражением 5C c-CtM H)d feoUx- i) 2. Curve A corresponds to the distribution of the potential in the proposed insulator, curve B to the distribution in the insulator, taken as a prototype. As can be seen (Fig. 2), the electrical strength in the proposed device has doubled. Thus, the use of dielectric fluid-filled cavities with different cross sections in an electrical flow-through sectionalized insulator allows a capacitive potential distribution along the insulator length, which doubles the electrical strength of the latter at the time of changing the voltage value compared to the known insulator taken as a prototype. Claims of the Invention A sectioned electrical insulator comprising alternating insulating and electrically conductive layers and a voltage divider made in the form of through, parallel to the axis of the insulator formed in the insulating layers, cavities filled with a material different from the material of the insulating layers, characterized by that, in order to increase the dielectric strength of the insulator, the cavities are filled with a material whose dielectric constant is higher than that of the material of the insulating layers, and the areas of the cavities are chosen in co sponds with expression 5C c-CtM H) d feoUx- i)
SU813236022A 1981-01-09 1981-01-09 Sectionalized electric insulator SU987684A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813236022A SU987684A1 (en) 1981-01-09 1981-01-09 Sectionalized electric insulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813236022A SU987684A1 (en) 1981-01-09 1981-01-09 Sectionalized electric insulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU987684A1 true SU987684A1 (en) 1983-01-07

Family

ID=20938722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813236022A SU987684A1 (en) 1981-01-09 1981-01-09 Sectionalized electric insulator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU987684A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU987684A1 (en) Sectionalized electric insulator
Chang et al. Analysis of electric stress distribution in cavities embedded within dielectric structures
JPH0231482B2 (en)
Crouch et al. A compact high speed low impedance Blumlein line for high voltage pulse shaping
Bektas et al. Computation of the electric field at a solid/gas interface in the presence of surface and volume charges
Chowdhuri et al. Review of research on nonstandard lightning voltage waves
US4366340A (en) Composite profile spacer for compressed gas insulated co-axial electrical cables
US3764838A (en) Insulating ring for particle accelerator tubes and acceleration tube including the same
SU871226A1 (en) Sectioned insulator with capacitive potential destribution
Malik et al. The influence of voltage polarity and field non-unifornity on the breakdown behavior of rod-plane gaps filled with SF6
SU752581A1 (en) Spark discharger
Jaitly et al. Design and testing of a multi-output 300 kV prototype induction cell pulsed power supply for DARHT
JPS5559350A (en) Simple corona test method for insulating spacer
US4931843A (en) High voltage measurement capacitor
Dashuk et al. Creepage discharge along the surface of solid dielectrics in water
US2930922A (en) Electric discharge device structure
Julliard et al. Breakdown behavior of liquid-solid systems. A comprehensive model
De Vre et al. Study of simple models of partial discharges
US2619610A (en) Expulsion gap lightning arrester
SU828220A1 (en) Pulsed high-voltage lead-in
SU803017A1 (en) Section insulator
Maller et al. Corona discharge studies in SF6 with insulators under positive switching impulses
Farish et al. Charge deposition and insulator flashover in SF/sub 6/under impulse voltages
RU2073966C1 (en) Charged particle accelerator
SU706884A1 (en) Partition sectionized insulator