ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КАБЕЛЬ
HIGH-VOLTAGE CABLE

Изобретение относится к электротехнике, а именно к передаче электрической энергии высоковольтными кабелями с газовой, жидкой или вакуумной изоляцией.
Известен высоковольтный кабель с изоляцией из сжатого газа (Авторское свидетельство СССР №557421, МПК H01B 9/06, 1977 г.), принятый за прототип, содержащий металлическую оболочку и внутренний проводник, центрируемый относительно оболочки с помощью изоляционных растяжек стержневого типа, закрепленных в установленных на внутреннем проводнике промежуточных металлических втулках, концевой участок растяжки, обращенный к внутреннему проводнику, выполнен с утолщением конусной формы и снабжен резьбовым наконечником в виде стакана, установленного в промежуточной втулке, причем по оси распорки расположен гальванически соединенный с указанным наконечником электрод.
Недостатками указанного высоковольтного кабеля являются интенсивное старение изоляционной растяжки в месте соединения с внутренним проводником, что приводит к снижению надежности высоковольтного кабеля и препятствует повышению уровня номинального напряжения кабелей с газовой изоляцией. Также в указанном устройстве для крепления изоляционных растяжек используют выступающую втулку, что приводит к сокращению длины газового промежутка между внутренним проводником и оболочкой в месте крепления изоляционной растяжки. В указанном устройстве невозможно использование специальных полупроводниковых и диэлектрических покрытий на внутреннем проводнике, обеспечивающих стабилизацию электрической прочности газовой изоляции.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение наибольшей напряженности электрического поля в месте расположения изоляционных растяжек, а также повышение электрической прочности изоляции и эксплуатационной надежности высоковольтного кабеля благодаря возможности применения диэлектрических и полупроводящих покрытий на внутреннем высоковольтном проводнике.
Технический результат достигается тем, что в высоковольтном кабеле, содержащем металлическую оболочку, изоляцию и внутренний проводник, центрируемый относительно оболочки с помощью изоляционных растяжек стержневого типа с наконечниками, закрепленными на промежуточных металлических втулках, установленных на внутреннем проводнике, узлы крепления растяжек расположены в полости промежуточных втулок, в радиальных отверстиях, сопряженных с патрубками, выполненными в форме усеченного конуса с криволинейной образующей, обращенного вершиной к оси промежуточной втулки, при этом глубина расположения узла крепления не менее наименьшего радиуса радиального отверстия и не более радиуса промежуточной втулки, на поверхности внутреннего проводника и промежуточных втулок нанесено покрытие из полупроводникового или диэлектрического материала, а изоляция кабеля - газовая, жидкая или вакуумная.
На фиг. 1 изображен высоковольтный кабель.
Высоковольтный кабель содержит металлическую оболочку (не показана), изоляцию (газовую, жидкую или вакуумную) и внутренний проводник 1, соединенный с промежуточными втулками 2, выполненными из металла, посредством резьбового соединения. Внутренний проводник 1 центрирован относительно оболочки с помощью изоляционных растяжек 3 стержневого типа с металлическими наконечниками 4, снабженными элементами крепления 5 в виде выступов. Узлы крепления растяжек 3 расположены в полости промежуточных втулок 2, в радиальных отверстиях, сопряженных с патрубками 6, выполненными в форме усеченного конуса с криволинейной образующей, обращенного вершиной к оси промежуточной втулки 2. Торцы патрубков 6 снабжены элементами крепления 7 в виде выступов. Длину патрубка 6 выбирают из условия, чтобы глубина расположения узла крепления была не менее наименьшего радиуса r радиального отверстия и не более радиуса R промежуточной втулки 2. На поверхности внутреннего проводника 1 и промежуточных втулок 2 нанесено покрытие из полупроводникового или диэлектрического материала. Для фиксации и центровки внутреннего проводника 1 промежуточная втулка 2 имеет несколько радиальных отверстий для изоляционных растяжек 3, расположенных в поперечном сечении под углом друг к другу (например, при трех растяжках, использованных под углом 120°). Ребра жесткости 8 обеспечивают прочность конструкции и надежность крепления растяжек.
Устройство работает следующим образом. При протекании электрического тока по внутреннему проводнику 1 высоковольтного кабеля и промежуточной втулке 2 создается электромагнитное поле в промежутке между внутренним проводником 1, промежуточной втулкой 2 и внешней оболочкой высоковольтного кабеля. Благодаря расположению узла крепления растяжек 3 во внутренней полости промежуточной втулки 2 высоковольтного кабеля выполняются функции экранирования электрического поля и уменьшается напряженность электрического поля как на металлическом наконечнике 4 изоляционной растяжки, так и по всей длине изоляционной растяжки 3. Это объясняется тем, что в месте соединения изоляционной растяжки 3 с металлическим наконечником 4 напряженность электрического поля снижена, так как металлический наконечник 4 расположен во внутренней втулке 2 на глубине не менее половины наименьшего размера отверстия внутренней втулки и не более радиуса промежуточной втулки. На внутренний проводник 1 и на промежуточную втулку 2 высоковольтного кабеля нанесено полупроводниковое или диэлектрическое покрытие, не повреждающееся при монтаже конструкции и оказывающее эффект экранирования и снижения напряженности электромагнитного поля на поверхности внутреннего проводника 1 и промежуточной втулки 2, что положительно сказывается на сроке службы газовой изоляции, изоляционной растяжки 3 и повышает надежность высоковольтного кабеля.
Расположение узлов крепления растяжек в полости промежуточных втулок 2 в патрубках 6 в форме усеченного конуса с криволинейной образующей позволяет уменьшить напряженность электрического поля в 1.3÷4.5 раза у оси промежуточной втулки 2 согласно данным, полученным при математическом моделировании. В месте крепления изоляционной растяжки 3 к промежуточной втулке 2 напряженность поля уменьшается в 1.3÷1.5 раза по оси изоляционной растяжки (согласно результатам математического моделирования).
Таким образом, применение заявляемого технического решения позволяет снизить наибольшую напряженность электрического поля в месте расположения изоляционных растяжек, а также повысить электрическую прочность изоляции и эксплуатационную надежность высоковольтного кабеля благодаря возможности применения диэлектрических и полупроводящих покрытий на внутреннем высоковольтном проводнике.