ГЕРМЕТИЧНЫЙ КОРПУС ВЫСОКОВОЛЬТНОГО УСТРОЙСТВА, РАБОТАЮЩЕГО В СРЕДЕ ЖИДКОГО ДИЭЛЕКТРИКА

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике и применяется в высоковольтных трансформаторах как силовых, так и измерительных, в высоковольтных делителях, высоковольтных размыкателях электрических цепей, в защитных разрядниках, нелинейных защитных сопротивлениях (варисторах) и высоковольтных источниках питания с их электрическими нагрузками - рентгеновскими трубками.
Известно устройство, выбранное в качестве прототипа, в котором в герметичном жестком стальном корпусе 1 с подвижной стенкой 3 и заполненным жидким диэлектриком 4 - трансформаторным маслом, находится высоковольтное устройство 2 - высоковольтный трансформатор. (Фиг. 1). В случае, если подвижная стенка расположена сверху корпуса, то она может вообще отсутствовать, а функцию подвижной стенки выполняет свободная поверхность жидкого диэлектрика, отделяющая жидкий диэлектрик от окружающего атмосферного воздуха.
В таких устройствах давление в жидком диэлектрике всегда равно атмосферному. При увеличении температуры жидкого диэлектрика объем его увеличивается и подвижная стенка жесткого герметичного корпуса двигаясь, обеспечивает необходимое увеличение объема без нарушения целостности конструкции корпуса и изменения давления в нем.
Известно, что удельные электрические прочности жидкого диэлектрика и газа зависят от давления и с ростом давления в них возрастают, поэтому высоковольтные устройства, предназначенные для работы как в жидком диэлектрике, так и в газообразном, могут иметь существенно меньшие вес и габариты при работе в изолирующей среде с повышенным давлением.
Известны герметичные высоковольтные устройства, где в качестве изолирующей среды используется газ под давлением в качестве изолирующей среды. Такие устройства имеют жесткий металлический корпус постоянного объема. При этом с ростом температуры газообразного диэлектрика давление в нем увеличивается. Этот эффект широко используется в герметичных высоковольтных устройствах с газовой изоляцией, например, на основе элегаза, в которых внутренний объем устройства заполняется элегазом под повышенным давлением. Благодаря этому удается снизить массу и размеры таких высоковольтных устройств.
Известно также, что удельные теплопроводность и теплоемкость газов на несколько порядков ниже аналогичных параметров жидких диэлектриков, поэтому в мощных высоковольтных устройствах обычно используется жидкий диэлектрик, который обладает более высокими эксплуатационными свойствами, а именно, большей теплопроводностью в сравнении с газом и большой величиной коэффициента теплового расширения, обеспечивающего дополнительно эффективное конвекционное охлаждение тепловыделяющих элементов высоковольтной конструкции устройства.
Таким образом, если в герметичном корпусе высоковольтного устройства наполненного жидким диэлектриком увеличить давление выше атмосферного, то этим достигается положительный эффект - увеличение электрической прочности жидкого диэлектрика, что позволяет уменьшить размеры и массу такого устройства.
Задачей данного технического решения является улучшение весогабаритных характеристик высоковольтных устройств, предназначенных для работы в среде жидкого диэлектрика за счет разработки конструкции жесткого корпуса, обеспечивающего повышение давления в жидком диэлектрике, окружающем высоковольтное устройство.
Для решения поставленной задачи предлагается герметичный корпус высоковольтного устройства, имеющий жесткие стенки и не менее одной подвижные стенки, заполненный жидким диэлектриком, выполненный с возможностью размещения высоковольтного устройства.
В отличие от прототипа, герметичный корпус разделен жесткими неподвижными перегородками на объемы, в одном из которых выполнена возможность размещения высоковольтного устройства в жидком диэлектрике под повышенным давлением, а другие объемы имеют подвижные стенки, при этом неподвижные перегородки содержат не менее двух отверстий, где к части отверстий каждой неподвижной перегородки выполнена возможность подключения насосов, обеспечивающих перекачку жидкого диэлектрика из объемов с подвижными стенками в объем с высоковольтным устройством, а остальные отверстия неподвижных перегородок выполнены с возможностью подключения дроссельных устройств, которые обеспечивают перемещение жидкого диэлектрика в обратном направлении
Сущность полезной модели заключается в том, что для жидкого диэлектрика существует физическая зависимость, а именно, чем выше давление в жидкости, тем выше электрическая прочность жидкого диэлектрика. Следовательно, если в герметичном корпусе мы обеспечиваем повышенное давление в жидком диэлектрике, то мы можем внутри герметичного корпуса поместить высоковольтное устройство меньшего размера и массы, и с более высокими удельными параметрами, тем самым, решая поставленную задачу.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
на фиг. 1 представлен прототип герметичного корпуса высоковольтного устройства;
на фиг. 2 представлен корпус высоковольтного устройства с неподвижными перегородками, где:
1 - герметичный корпус;
2 - высоковольтное устройство;
3 - подвижная стенка;
4 - жидкий диэлектрик;
5 - неподвижная перегородка;
6 - отверстия;
7 - насос;
8 - дроссельное устройство.
На фиг. 2 представлен герметичный корпус 1 с высоковольтным устройством 2. Герметичный корпус 1 разделен на объемы неподвижными перегородками 5. В одном из объемов находится высоковольтное устройство 2, работающее в среде жидкого диэлектрика 4 под повышенным давлением. Другие объемы имеют подвижные стенки 3, отделяющие жидкий диэлектрик, находящийся в этих объемах от атмосферного воздуха. В неподвижных перегородках 5, разделяющих объемы жесткого герметичного корпуса 1 находятся отверстия 6 - два или более. В части этих отверстий 6 установлены насосы 7, обеспечивающие перекачку жидкого диэлектрика 4 из объемов с подвижными стенками 3 в объем с высоковольтным устройством 2, а к остальным отверстиям 6 неподвижных перегородок 5 установлены дроссельные устройства 8, обеспечивающие перемещение жидкого диэлектрика 4 в обратном направлении. Дополнительно, установленные в неподвижных перегородках 5 устройства 7 и 8 могут обеспечивать достаточный теплообмен между объемами жесткого герметичного корпуса 1 при наличии существенного тепловыделения при работе высоковольтного устройства 2.
Устройство, конструкция которого представлена на Фиг. 2, работает следующим образом: когда насосы 7 не работают, то во всех объемах герметичного корпуса 1 давление в жидком диэлектрике 4 равно атмосферному. После включения насосов 7 происходит перекачка жидкого диэлектрика 4 из объемов корпуса с подвижными стенками 3 в объем корпуса с высоковольтным устройством 2 и давление жидкого диэлектрика 4 в этом объеме корпуса возрастает. Величина давления жидкого диэлектрика 4 обеспечивается регулировкой перепада давления с помощью дроссельных устройств 8, через которые жидкий диэлектрик 4 возвращается в объемы герметичного корпуса 1, где находятся подвижные стенки 3 и в которых давление жидкого диэлектрика 4 всегда равно атмосферному давлению. При увеличении температуры жидкого диэлектрика 4 во время работы высоковольтного устройства 2, увеличение объема жидкого диэлектрика 4 приводит к перемещению подвижных стенок 3 и объем, занимаемый жидким диэлектриком 4, соответственно, увеличивается. После отключения высоковольтного устройства 2 и насосов 7 давление в жидком диэлектрике 4 во всех объемах герметичного корпуса 1 становится одинаковым, и, следовательно, равным атмосферному давлению, а по мере остывания высоковольтного устройства 2 подвижные стенки 3 будут под воздействием атмосферного давления возвращаться в свое первоначальное положение.
Итак, предлагаемая полезная модель решает поставленную задачу, а именно, улучшение весогабаритных характеристик высоковольтных устройств, предназначенных для работы в среде жидкого диэлектрика за счет разработки конструкции жесткого герметичного корпуса высоковольтного устройства, обеспечивающей повышенное давление в жидком диэлектрике при работе высоковольтного устройства.