ОСТОВ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВВОДА С БУМАЖНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ, ПРОПИТАННОЙ МАСЛОМ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к вводам в трансформаторы и другие аппараты высокого напряжения.
В зависимости от длины остова высоковольтного ввода применяются два варианта исполнения изоляционного слоя: 1/ листовой, или рулонный, когда слой изоляции выполняется из сплошных листов /рулонов/ бумаги, 2/ ленточный, когда слой изоляции состоит из лент или полос бумаги. Листовая, или рулонная, изоляция применяется во вводах, длина которых не превышает ширины бумажных рулонов, а ленточная изоляция - во вводах с длиной остова, превышающей ширину бумажных рулонов, выпускаемых промышленностью.
При намотке остова бумажные ленты накладываются последовательными слоями, как правило, по спирали с положительным перекрытием, причем это перекрытие должно быть не менее половины шага намотки. Для намотки применяются ленты шириной 120-180 мм.
Размеры масляных прослоек в листовой изоляции зависят в основном от плотности прилегающих листов бумаги друг к другу и к электродам.
В ленточных слоях размеры масляных прослоек зависят от толщины бумаги, степени перекрытия и плотности намотки. При положительном перекрытии в изоляции образуются масляные прослойки у края лент. Толщина этих прослоек при идеально плотной на мотке не меньше толщины бумажной ленты. Помимо масляных прослоек в местах зазоров у края лент, прослойки образуются между прилегающими друг к другу поверхностями ленты за счет неизбежных не плотностей при намотке. /Г.С.Кучинский,"Частичные разряды в высоковольтных конструкциях", Ленинград, "Энергия" (Ленинградское отделение, 1979, стр. 187-188/.
Масляные прослойки /включения/ в бумажно-масляной изоляции являются местами с пониженной электрической прочностью. Применение бумаги меньшей толщины приводит к уменьшению толщины масляных включений, а это, в свою очередь, к повышению их электрической прочности.
Электрическая прочность масляного зазора /включения/ в толще изоляции значительно выше электрической прочности включения у электрода.
Бумажная изоляция высоковольтных вводов на напряжение свыше 220 кВ выполняется ленточной.
"Бумага обычно накладывается на бакелитовый цилиндр, внутри которого проходит токоведущая труба. При этом первая уравнительная обкладка электрически соединяется с центральной трубой" /С.А.Баженов, "Техническое обслуживание и ремонт вводов и изоляторов высокого напряжения", Москва, Энергоатомиздат, 1984, стр. 9/.
Известна другая конструкция остова высоковольтного ввода с бумажной изоляцией, пропитанной смолой.
На токоведущую металлическую трубу наложена пропитанная смолой многослойная бумажная изоляция с уравнительными обкладками. Каждый слой изоляции состоит из состыкованных между собой, по меньшей мере, двух полотен бумаги, при этом стыки смежных слоев выполнены со смещением относительно друг друга. /Патент на полезную модель №41536 "Остов высоковольтного ввода с бумажной изоляцией, пропитанной смолой"/.
Данное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков.
Такая структура изоляции по сравнению с ленточной изоляцией приводит к значительному сокращению числа прослоек как в толще изоляции, так и около уравнительных обкладок.
Однако, известная конструкция остова не может быть применена для остова высоковольтного ввода, изоляция которого пропитана маслом.
Стыковка полотен бумаги с перекрытием места стыка одним последующим полотном бумаги приводит к тому, что по всей толщине слоя изоляции между уравнительными обкладками образуются кольцевые прослойки толщиной, равной толщине бумаги, которые отделены друг от друга только одним слоем бумаги. На поверхности уравнительных обкладок также образуются кольцевые прослойки.
При пропитке остова высоковольтного ввода с такой структурой бумажной изоляции смолой приведенные выше особенности структуры не влияют
на электрическую прочность ввода, так как смола заполняет все прослойки изоляции. Эпоксидная смола обладает высокой электрической прочностью. Так, электрическая прочность образца утвержденной эпоксидной смолы толщиной 1 мм равна 25 кВ/мм, а толщиной 0,5 мм -40кВ/мм. /И.М.Майофис, "Химия диэлектриков", издательство "Высшая школа, Москва, 1970, стр.259/.
Прослойки смолы в изоляции, толщина которых равна толщине бумаги /0,08 или 0,12 мм/ должны иметь еще большую электрическую прочность.
Применение этой структуры изоляции без каких-либо изменений к бумажной изоляции, пропитанной маслом, приведет к снижению ее электрической прочности.
Трансформаторное масло имеет электрическую прочность равную 120-150 кВ/см, что значительно меньше, чем электрическая прочность эпоксидной смолы.
Слой бумажно-масляного диэлектрика между уравнительными обкладками состоит из двух равных по толщине подслоев: из масла и пропитанной маслом бумаги. Напряжение, приходящееся на слой между обкладками, распределяется между подслоями обратно пропорционально их относительным диэлектрическим проницаемостям.
мас
бут
мас
бут
бут
мас
3
Относительная диэлектрическая проницаемость масла /ξ/ и/бумаги с объемным весом 0,85 г/см /ξ/ соответственно равны 2,2 и 3,4. ΔU/ΔU=ξ/ξ=1,5.
Таким образом, на масляный подслой /самое слабое место в изоляции/ приходится в 1,5 раза больше напряжения, чем на подслой из пропитанной маслом бумаги.
Кольцевые зазоры, образованные стыками полотен и заполненные маслом, на обеих сторонах уравнительных обкладок являются наиболее слабыми местами в изоляции. Электрическая прочность может быть несколько увеличена за счет применения при намотке более тонких полотен бумаги.
Поставленная задача настоящей полезной, модели состояла в разработке конструкции остова высоковольтного ввода с пропитанной маслом изоляцией, обладающего при изготовлении большей технологичностью и повышенной
электрической прочностью,
Технический результат достигается тем, что в остове высоковольтного ввода, содержащем токоведущую металлическую трубу, многослойную бумажную изоляцию с уравнительными обкладками, каждый слой которой состоит из состыкованных между собой, по меньшей мере двух полотен бумаги, и стыки смежных слоев выполнены со смещением относительно друг друга, изоляция пропитана маслом, при этом каждый стык перекрыт полотнами бумаги двух последующих слоев, а в местах расположения уравнительных обкладок стыки полотен сверху и снизу обкладок прикрыты бумагой в виде полос, проложенных вдоль остова, при этом их ширина превышает ширину обкладок и края полос не совпадают друг с другом.
В предпочтительном варианте выполнения остов высоковольтного ввода дополнительно снабжен бакелитовым цилиндром, установленным на токоведущей металлической трубе.
мас
бут
бут
мас
При такой конструкции изоляции на каждую масляную прослойку, равную толщине бумаги, приходятся две толщины бумаги. ΔU/ΔU=C/C=3,4×1/2,2×2=0,8.
На масляный подслой приходится в 0,8 раза меньше напряжения, чем на подслой на пропитанной бумаги.
Кроме того, благодаря бумажным полосам, накладываемым сверху и снизу уравнительных обкладок, исчезают слабые места в изоляции - масляные включения на поверхности обкладок в местах стыков полотен.
На фиг.1 изображен остов высоковольтного ввода в разрезе.
Остов содержит токоведущую металлическую трубу 1, на которую наложена многослойная бумажная изоляция 2, пропитанная маслом, с уравнительными обкладками 3. Каждый слой изоляции 4 состоит из состыкованных между собой по меньшей мере двух полотен бумаги. Стыки смежных слоев 5 выполнены со смещением относительно друг друга и каждый стык перекрыт полотнами бумаги двух последующих слоев. Уравнительные обкладки 3 сверху и снизу прикрыты бумажными полосами 6, проложенными вдоль остова, при этом их ширина превышает ширину обкладок и края полос несовпадают друг с другом.
На фиг.2 изображен остов высоковольтного ввода, снабженный бакелитовым цилиндром.
Остов содержит токоведущую металлическую трубу 1, бакелитовый цилиндр 2, на котором наложена многослойная бумажная изоляция 3, пропитанная маслом, с уравнительными обкладками 4. Конструкция изоляции аналогична конструкции изоляции, приведенной на фиг.1.
Предлагаемая конструкция остова высоковольтного ввода с бумажной изоляцией, пропитанной маслом, обладает высокой технологичностью - за счет применения рулонной намотки и повышенной электрической прочностью - за счет конструкции изоляции, при которой каждый стык рулонов перекрывается полотнами бумаги двух последующих слоев, а стыки полотен в местах расположения уравнительных обкладок отделены от обкладок бумажными полосами, проложенными вдоль остова.