Устройство для определения электрической прочности
DEVICE FOR DETERMINATION OF ELECTRIC STRENGTH

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при проектировании изоляции высоковольтного электрооборудования для определения электрической прочности слоевой изоляции.
Известно устройство для определения электрической прочности плоских образцов твердых электроизоляционных материалов в направлении, перпендикулярном поверхности образца [ГОСТ 6433.3-71 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрической прочности при переменном (частоты 50 Гц) и постоянном напряжении - черт.6]. Устройство содержит два цилиндрических электрода с закругленными краями, между которыми расположен исследуемый электроизоляционный материал.
Недостатком данного технического решения является низкая точность, связанная с отличием формы электрического поля при испытании от формы электрического поля, в котором будет находиться электроизоляционный материал в высоковольтном электротехническом оборудовании, малой площади исследуемого образца.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство с ослабленным краевым эффектом для определения электрической прочности бумажной ленточной изоляции [Грейсух М.А., Кучинский Г.С., Каплан Д.А., Мессерман Г.Т. Бумажно-масляная изоляция в высоковольтных конструкциях. М. - Л. Госэнергоиздат, 1963 - рис. 3-6 г]. Устройство содержит два коаксиально расположенных электрода, внутренний и наружный, между которыми находится бумажная ленточная изоляция. Внутренний электрод длиннее наружного и имеет форму цилиндра. Наружный электрод имеет форму гиперболоида.
Недостатками данного технического решения является низкая точность.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения электрической прочности.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, который связан с учетом влияния на электрическую прочность конструкции изоляции размера и формы провода, толщины и материала изоляции обмоточного провода.
Это достигается тем, что устройство для определения электрической прочности, содержащее образующие единый блок электроизоляционный цилиндр и последовательно коаксиально расположенные на нем внутренний электрод, исследуемый материал и наружный электрод, отводы внутреннего и наружного электродов, снабжено баком с проходными изоляторами для вывода отводов внутреннего электрода, заполненным жидким диэлектриком, в который помещается единый блок, а электроды выполняют намоткой из провода.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана принципиальная конструкция устройства для определения электрической прочности, на фиг. 2 изображен принципиальный вид продольного сечения устройства в области края электродов, на фиг. 3 приведен общий вид устройства для определения электрической прочности без бака, на фиг. 4 приведен общий вид устройства для определения электрической прочности без бака в разрезе, а на фиг. 5 - общий вид устройства для определения электрической прочности в баке.
Устройство для определения электрической прочности содержит образующие единый блок электроизоляционный цилиндр 1 заданного диаметра, на котором последовательно коаксиально расположены выполненные намоткой одним слоем провода внутренний электрод 2, заданной толщины исследуемый материал 3 и одним слоем провода наружный электрод 4, отводы 5 от слоя провода внутреннего электрода 2, отвод 6 наружного электрода 4. Отводы 5 от слоя провода внутреннего электрода 2 расположены с торцов единого блока, отвод 6 расположен в середине наружного электрода 4. Бак 7 выполнен с проходными изоляторами 8, заполнен жидким диэлектриком 9. Отвод 6 от наружного электрода 4 выводят наверх. Отводы 5 от внутреннего электрода 2 выводят сквозь стенку бака 7 с помощью проходных изоляторов 8.
Устройство для определения электрической прочности работает следующим образом.
Увеличение высоты внутреннего электрода 2 относительно наружного электрода 4 и толщины исследуемого материала 3 между краем наружного электрода 4 и внутренним электродом 2 приводит к снижению напряженности электрического поля на краях электродов.
Внутренний электрод 2 относительно наружного электрода 4 имеет больший размер, что приводит к снижению напряженности электрического поля на крайнем витке слоя провода внутреннего электрода 2 и исключает пробой по торцу. Разница размеров внутреннего 2 и наружного 4 электродов с одного торца составляет 0,5-1,0 от толщины исследуемого материала 3, что обеспечивает максимальное значение полезной высоты устройства и повышает информативность участка устройства, где расположен внутренний электрод 2.
Расстояние между краем наружного электрода 4 и внутренним электродом 2 превышает толщину исследуемого материала 3. Критерием выбора расстояния является снижение напряженности электрического поля у крайнего витка электрода 4 до значений напряженности электрического поля у витков в середине высоты наружного электрода 4.
Отводы 6 выведены в середине наружного электрода 4, что исключает рост напряженности электрического поля на краю наружного электрода 4, при этом обеспечивается экранирование отвода 6 самим наружным электродом 4.
Единый блок просушивают и полностью помещают в заполненный жидким диэлектриком 9 бак 7, размеры которого обеспечивают отсутствие пробоя между наружным электродом 4 и баком 7 в процессе проведения измерений по определению электрической прочности.
Заземляют бак 7 и внутренний электрод 2 через отводы 5, выведенные из бака 7 через проходные изоляторы 8. Постепенно увеличивающийся вплоть до пробоя потенциал подается на отвод 6. Электрическая прочность определяется напряжением, при котором произошел пробой.
Если электроды 2 и 4 выполнены из проводов диаметром менее 0,5 мм, то для обеспечения механической прочности отводы 5 и 6 выполняют проводом большего диаметра, что дополнительно понижает напряженность электрического поля на краю наружного электрода 4.
В устройстве для определения электрической прочности могут использоваться электроды из провода без изоляции для определения электрической прочности материала, а с проводом в изоляции - для определения электрической прочности изоляционной конструкции, например, слоевой изоляции обмоток.
Использование устройства для определения электрической прочности приводит к расширению функциональных возможностей, позволяет оценивать электрическую прочность слоевой изоляции с учетом основных изоляционных материалов (твердого и жидкого диэлектрика), изоляции провода, реального диаметра слоя, его высоты и усиления поля вблизи витков провода.