Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13654
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_369772.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=369772&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB369772A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения конвенции (США): 8 мая 1930 года.
369,772 9 Дата подачи заявления (в Соединенном Королевстве): 22 апреля 1931 года. № 11,917 /31.
Полное техническое задание принято: 31 марта 1932 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области прокладки электрических кабелей и связанные с этим работы.
Мы, компания GENERAL CABLE CORPORATION, должным образом учрежденная в соответствии с законами
штата Нью-Джерси, одного из Соединенных Штатов Америки, расположенная по адресу: Лексингтон-авеню,
420, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки (правопреемники Уолдо Атсон, инженера,
проживающего по адресу: Кирни-авеню, 189, Перт-Амбой, Нью-Джерси, Соединенные Штаты Америки,
гражданин Соединенных Штатов Америки), настоящим заявляем о характере данного изобретения и о
способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к высоковольтным электрическим кабельным установкам, и в частности к их
изоляции.
Целью данного изобретения является создание усовершенствованного устройства для предотвращения
электрического пробоя через или вдоль поверхности изоляции, разделяющей высоковольтный проводник
такой установки и окружающий его проводник более низкого напряжения, и, в частности, создание
усовершенствованных клеммных и соединительных конструкций для кабелей в оболочке.
Было предложено предусмотреть в подводящем терминале высоковольтного кабеля множество кольцевых
цилиндрических проводящих оболочек, каждая из которых отделена изоляционным материалом и соосна с
кабелем, причем каждая оболочка соединена с электрическим конденсатором.
Также было предложено предусмотреть вдоль всей длины изолятора для высоковольтного кабеля множество
радиальных зон проводящего материала и электрический конденсатор, соединенный между каждой соседней
парой зон.
Изобретение включает в себя средства для предотвращения электрического пробоя вдоль стенки изоляции,
окружающей проводник на одном конце кабеля, или на соединенных концах двух аналогично защищенных
кабелей, с которых удалена часть оболочки, обнажая стенку изоляции кабеля, причем указанные средства
характеризуются тем, что вокруг обнаженной изоляции кабеля находится оболочка из изоляционного
материала, в которую, прилегая к ее внутренней поверхности, встроено множество проводящих экранов,
окружающих и расположенных на некотором расстоянии друг от друга вдоль изоляции кабеля, множество
вложенных цилиндрических проводящих оболочек 55, коаксиально окружающих изоляцию кабеля снаружи
указанных проводящих экранов, и электрические проводники, по отдельности соединяющие проводящие
экраны с соответствующими проводящими оболочками 60.
На чертежах, являющихся частью настоящего документа, показан один из вариантов осуществления
изобретения, выбранный для иллюстративных целей, в котором: 65 Рисунок 1 представляет собой боковой
вид кабельного соединения; Рисунок 2 представляет собой продольный разрез кабельного соединения в
увеличенном масштабе; Рисунок 3 представляет собой поперечный разрез кабельного соединения,
приблизительно по линии 3-3 на 70 Рисунке 2; Рисунок 4 представляет собой фрагментарный вид в
увеличенном масштабе центральной части соединения, показанного на Рисунке 2, и, рисунки 5, 6 и 7,
расположенные встык, 75 представляют собой схематическое изображение в значительно уменьшенном
масштабе расположения составных частей изоляционной втулки для кабельного соединения.
Преимущества передачи и распределения электроэнергии под высоким напряжением известны уже давно.
Проблемы, связанные с изоляцией высоковольтных систем, и особенно с соединением и концевой заделкой
кабелей в оболочке, стали чрезвычайно сложными для решения по мере повышения напряжения, а также
возникли новые проблемы, связанные с соединением и концевой заделкой кабелей, заполненных маслом.
Данное изобретение под номером 90, помимо прочего, предлагает усовершенствованные конструкции
соединений и клемм для высоковольтных кабелей и кабелей, работающих в нефтяной среде.
На фиг. 1 показаны два кабеля 15 и 16 в оболочке, концы которых соединены внутри соединительной
оболочки, выполненной из металла и включающей две выровненные цилиндрические оболочки 17 и 18,
соединенные на своих смежных концах, как показано на фиг. 100, посредством телескопического и
контактного паяного соединения 19, а другие концы которых уменьшены в размере и соединены с оболочками
кабелей 15 и 16, например, посредством контактных паяных соединений 20 и 105 21.
Соединительная оболочка может быть снабжена одним или несколькими отверстиями, такими как 22, 23 и 24,
для удобства промывки и заполнения оболочки жидким изоляционным материалом, например маслом, а
также для слива изоляционного материала из оболочки в случае необходимости такой процедуры. Для
удобства отверстия 22, 23 и 24 снабжены такими средствами, как съемные винтовые крышки,
обеспечивающие герметичное закрытие.
В случае, если кабель имеет жидкую изоляцию, то есть кабель, в котором проводник отделен от
непроницаемой оболочки, например, посредством пористого изоляционного слоя, а пространство и
разделительная среда заполнены или промыты жидким изоляционным материалом, например, маслом, могут
быть выполнены соответствующие соединения для подачи жидкого изоляционного материала к оболочкам
соединений и клемм, а также к участкам кабеля.
Обычно достаточно, если масло подается на каждый отрезок кабеля только с одного конца. В идеале может
быть предусмотрен канал для свободного обмена маслом между соединительной оболочкой и одним из ее
кабельных отрезков, но предпочтительно конструкция соединения в значительной степени предотвращает
любой прямой поток масла из одного кабельного отрезка в соседний. Например, подача масла может
осуществляться посредством труб 25 и 26, входящих в корпус соединения на его концах через протертые
паяные соединения 20 и 21. В качестве альтернативы, такие соединения для изоляционного материала могут
быть выполнены через одно или несколько отверстий 22, 23 и 24. В данном контексте кабель с жидкостной
изоляцией, как определено выше, называется кабелем с маслонаполнителем.
Обращаясь к рис. 2 и 3, показанный на рисунке кабель, исключительно в качестве иллюстрации, представляет
собой полый кабель, заполненный маслом. Центральная спиральная катушка 27, которая может быть
изготовлена из пружинной стали, поддерживает спиральные проводящие стойки 28, составляющие проводник
кабеля. Спиральная катушка 27 образует канал, обеспечивающий более свободную циркуляцию масла вдоль
кабеля, и конструкция частей, составляющих проводник с полым сердечником, предпочтительно должна быть
такой, чтобы обеспечить миграцию масла, которым заполнен кабель, через стенку проводника между
каналом, образованным спиральной катушкой 27, и изоляцией 29, которая отделяет проводник от оболочки
кабеля 31. Спиральная катушка 27 также увеличивает внешнюю поверхность проводника, тем самым
уменьшая концентрацию напряжений на внутренней поверхности окружающей изоляции 29. Изоляционный
материал 29 может быть обернут бумагой, заполненной маслом. Для обеспечения дальнейшей свободной
циркуляции масла вдоль кабеля между изоляцией 29 и оболочкой 31 могут быть предусмотрены
дополнительные масляные каналы, при этом оболочка 31 может быть удобной с внутренней гофрированной
поверхностью.
Кабель, обладающий такими характеристиками, описан в описании британского патента №. 70
247,143, Разрешение выдано 23 февраля 1926 года по заявлению Генри У. Фишера.
На показанном кабеле, опять же, лишь для иллюстрации, изолированный проводник непосредственно
окружен плотно прилегающей, проницаемой металлической оболочкой.
Диапазон 30, который предпочтительно находится на уровне или вблизи потенциала земли. Эта проводящая
оболочка защищает изолированный проводник, эффективно распределяя и ограничивая электрическое
напряжение. В кабеле со свинцовой оболочкой свинцовая оболочка обычно находится в непосредственном
контакте с экранирующей оболочкой практически по всей длине кабеля, при этом экранирующая оболочка
будет иметь потенциал 85 В, равный потенциалу свинцовой оболочки.
Подобная конструкция кабеля описана в спецификации к британскому патенту.
Разрешение № 7766/14, выданное 27 марта 1914 года по заявлению Мартина Хохштадтера. 90 На фиг. 2 в
разрезе и в большем масштабе, чем на фиг. 1, показаны смежные концы двух отрезков кабеля 15 и 16,
соединенных и снабженных устройством, выполненным в соответствии с данным изобретением, для
предотвращения электрического пробоя внутри соединения. Концы кабельных отрезков, запечатанные после
изготовления, были вскрыты и подготовлены для соединения путем удаления изоляции 29, металлических
оболочек 100 30 и оболочек 31 на последовательно увеличивающиеся расстояния, оставляя проводники 28
открытыми на концах кабельных отрезков.
К каждому из открытых концов проводников, например, путем пайки, крепится средство, представленное в
виде резьбового наконечника 32, благодаря которому проводники кабеля могут быть легко соединены внутри
соединительной оболочки. Эти наконечники и припой 110, которым они прикреплены к концам проводников,
предпочтительно образуют маслоотделители, предотвращающие вытекание масла через концы
многожильных проводников 28 или каналы, образованные спиральными катушками 27. 115 - Вокруг каждого из
концов кабеля внутри соединительной оболочки находится маслозащитная крышка, практически герметично
соединенная с коушком 32 и оболочкой кабеля 31.
-Предпочтительно, такая масляная заглушка на конце кабеля 120 представляет собой жесткую стенку или
трубку из изоляционного материала, окружающую с небольшим интервалом корпус изоляции кабеля 29, с
которого удалены металлическая оболочка 30 и внешняя оболочка 31. 125 Стенка из изоляционного
материала может иметь форму двух или более концентрических жестких трубок, разделенных друг от друга
тонкой масляной стенкой. Как показано на рисунке, масляная крышка 35 на конце кабеля 16 включает в себя
два таких элемента 369,772, расположенных на конце кабеля длиной 16. По причинам, которые будут
изложены далее, может быть целесообразно использовать несколько иной способ соединения изоляционного
колпачка с оболочкой 31 кабеля длиной 70 15. Как показано на рисунке, жесткие изоляционные трубки 42,
аналогичные трубкам 35, имеют практически маслонепроницаемое соединение с одним концом втулки 43.
Другой конец втулки 43 сужается примерно до того же диаметра, что и оболочка кабеля 31. Тонкое, гибкое
кольцо 44, предпочтительно из латуни, надевается на уменьшенный конец втулки 43 и крепится к ней любым
подходящим способом, например, пайкой.
Блок 80, включающий кольцо 44, втулку 43 и трубки 42, надевается на открытую изоляцию кабеля 29 до тех
пор, пока конец втулки 43 не упрется в конец оболочки кабеля 31. Это соединение механически усиливается
частью кольца 44, которая плотно прилегает к концу оболочки кабеля.
Поскольку в показанном конкретном варианте исполнения желательно наличие канала 90 для потока масла
между внутренней частью кабельного отрезка 15 и внутренней частью соединительной оболочки после
завершения соединения, соединение между втулкой 43 и оболочкой 31 должно быть достаточно
маслонепроницаемым, чтобы предотвратить вытекание масла из кабеля во время операции соединения,
которое могло бы повредить изоляцию кабеля или серьезно затруднить операцию соединения. Удобно, что
такое соединение создается путем тонкой, плотной обмотки 45 шнура или ленты вокруг той части кольца 44,
которая покрывает оболочку кабеля 31, так что кольцо 44 плотно прилегает к оболочке кабеля. 105 В качестве
альтернативы, кольцо 44 может быть соединено с оболочкой кабеля посредством пайки методом
«протирания».
Удобно, что втулка 43 имеет сквозное отверстие, которое обычно закрывается во время операции
соединения, например, с помощью резьбовой заглушки 46. Эта заглушка 46 может быть извлечена через
отверстие 22 в корпусе соединения после завершения соединения в порядке 115, чтобы обеспечить проход
для потока масла между отрезком кабеля 15 и корпусом соединения. Масло может подаваться, например, на
кабельный участок 15 и в соединительную оболочку через трубу 25 120, непосредственно входящую в
соединительную оболочку.
Другие концы трубок 42, или один из них, могут быть надежно соединены в маслонепроницаемом соединении
на наконечнике 32, удобным способом, аналогичным соединению для длины кабеля 16.
Концы проводников двух отрезков кабеля, доступные для электрического тока через масляные колпачки с
помощью наконечников 32, электрически соединены в любых 130-центровых изоляционных трубках. При
желании в стенке проводника 28, прилегающей к концу изоляции кабеля 29, можно просверлить одно или
несколько отверстий 70 для обеспечения более быстрого потока масла между внутренней частью проводника
и внутренней частью масляной крышки 35.
Трубки 35, или по крайней мере одна из них, соединены с оболочкой кабеля 31 в надежном
маслонепроницаемом соединении любым подходящим способом, например, с помощью втулки 36,
предпочтительно из латуни, имеющей практически маслонепроницаемое соединение с концами трубок 35. Как
показано на рисунке, втулка 36 типа -15 имеет внутреннее утолщение и прилегает к концу оболочки кабеля 31,
перекрывая его. Механическое соединение и маслонепроницаемое зацепление между втулкой и оболочкой 31
могут быть удобно обеспечены с помощью уплотнительного кольца 37, плотно зажатого между втулкой 36 и
оболочкой 31, например, с помощью воротника 38, имеющего резьбовое соединение со втулкой 36.
При необходимости масло может подаваться внутрь закрытого кабельного отрезка 16 через отверстие 39 в
стенке втулки 36, например, путем соединения с упомянутой ранее трубой 26. Если масло подается к кабелю
длиной 16 с его дальнего конца через соседний соединитель или клемму, то отверстие 39 удобно закрыть с
помощью заглушки.
W5 Трубки 35, или, по крайней мере, одна из них, герметично соединенная с оболочкой кабеля, на
противоположном конце надежно закреплена в практически герметичном соединении на наконечнике 32
любым подходящим способом. Как показано на рисунке, такое маслонепроницаемое соединение выполнено с
внутренней трубкой 35. Наперсток 32 и внутренняя трубка 35 имеют смежную резьбу, одна на внешней, а
другая на внутренней поверхности. Наружная резьбовая гайка 40 (45) ввинчивается в конец внутренней
трубки 35, а внутренняя резьбовая гайка 41 ввинчивается в конец наперстка 32. Удобно, что внутренний край
гайки 40 и внешний край гайки 41 перекрываются и имеют взаимодополняющие конические поверхности, так
что при их плотном стягивании путем затягивания гайки 41 их контактная поверхность образует практически
маслонепроницаемое уплотнение. Таким образом, видно, что конец кабельного отрезка 16 снабжен крышкой,
через которую проводник 28 электрически доступен, но которая практически герметизирует конец кабельного
отрезка WO0 от попадания или выхода масла, за исключением случаев, когда это необходимо через
отверстие 39 и трубу 26.
Конец кабельного отрезка 15 также снабжен масляной крышкой, которая может быть в целом аналогична
крышке, установленной 369,772 подходящим способом, например, с помощью разрезного кольца 33,
предпочтительно из меди и с внутренней резьбой, которое может быть зажато вокруг соприкасающихся
концов коушей 32, например, с помощью винта 34.
Изобретение, включающее в себя изоляционное и распределяющее напряжение устройство, будет описано
далее применительно к кабелю и соединению, как описано выше, хотя следует понимать, что оно применимо
и к другим типам кабельных соединений и концов.
Если кабельное соединение, описанное выше, будет использоваться для высоких напряжений, и размеры
соединения должны оставаться в пределах практических ограничений, необходимо предусмотреть средства
для распределения электрического напряжения между соединением проводника и концами оболочек кабеля
AO 31, а также изолировать соединение проводника от оболочки соединения 1718. Если не будут
использованы подходящие средства распределения напряжений, возникнут высокие концентрации
напряжений, например, на квадратных срезах оболочек кабеля 31 и/или на кромках втулок 36 и 43, что может
привести к разрушению соединения.
Снова обратимся к чертежам, иллюстрирующим один из подходящих вариантов осуществления
изоляционных и распределяющих напряжение средств, предусмотренных данным изобретением, и, в
частности, к рис. 4, где воротник 33 имеет радиально расположенный контактный элемент 47, удобно
выполненный в виде пружины.
Контактный элемент 47 обеспечивает фрикционный электрический контакт с металлическим элементом 48,
который встроен в жесткую изолирующую трубку 49 и фиксирует ее примерно посередине своей длины.
Удобно, что элемент 48 выполнен в форме кольца, а трубка 49 состоит из двух секций, которые надлежащим
образом закреплены в герметичном соединении с концами кольца 48. Трубка 49 окружает с небольшим
интервалом трубки 35 и 42 кабельных колпачков и предпочтительно по существу перекрывает интервал
между втулками 36 и 43. Тонкая цилиндрическая проводящая оболочка 54 электрически непрерывно
соединена с элементом 48 и окружает трубку 49. Эта оболочка 54 образует внутреннюю из
эквипотенциальных оболочек, описанных в следующих параграфах, и, как будет показано далее, ее длина
определяется требованиями к несущей способности и другими размерами изоляционной конструкции.
Удобно, что размеры деталей спроектированы таким образом, что эта оболочка 54 в значительной степени
перекрывает промежуток между соседними концами изоляционных трубок 35 и 42.
Вокруг трубки 49 и оболочки 54 сформирована толстая стенка из изоляционного материала 50 толщиной 0,65
мм, включающая в себя вместе с трубкой 49 втулку для изоляции проводникового соединения от оболочки
соединения. В эту изоляционную гильзу встроены средства, обеспечивающие множество проводящих
поверхностей, расположенных таким образом, чтобы распределять электрическое напряжение 70 по всей
открытой изоляции кабеля, путем создания зон, образованных сужающимися проводящими экранами 51,
чтобы предотвратить опасную концентрацию напряжения с последующим пробоем в любой точке 75 внутри
соединительной оболочки.
Как показано на рис. 2, 3 и 4, эти проводящие поверхности образуют ряд эквипотенциальных оболочек,
окружающих проводниковое соединение. Хотя контур этих 80 оболочек может быть выполнен в любой
удобной форме, в представленном варианте они состоят из набора концентрических, по существу
цилиндрических проводящих пластин 52 и, прилегающих к их концам и электрически непрерывных с ними,
множества проводящих экранов 51, встроенных в стенку из изоляционного материала 50 и окружающих и
расположенных на некотором расстоянии друг от друга вдоль трубки 49 между концами трубки и проводящей
оболочкой 54. Количество этих оболочек, размеры проводящих пластин, форма и размеры экранов, а также
расстояние между экранами вдоль трубки 49 будут определяться в значительной степени расстоянием и
разностью потенциалов между открытым проводником кабеля и оболочкой, толщиной изоляции кабеля 29,
характером изоляции 29 и 50, а также желаемым распределением напряжений.
Для удобства описания изобретения слово «ширина» используется для обозначения размеров или проекции
экрана на поверхность 105 открытой изоляции кабеля и вдоль нее.
Под «интервалом между экранами» понимается интервал, простирающийся вдоль кабеля между выступами
экранов на кабеле 110.
Потенциалы ряда эквипотенциальных оболочек постепенно изменяются в пределах потенциалов оболочек
кабелей и места соединения проводников. 115 Удобно, хотя и не обязательно, что средство распределения
напряжений сконструировано таким образом, что разность потенциалов между соседними оболочками
равномерна. Станет очевидно, что экраны вблизи места соединения проводника 120 находятся под
потенциалом, расположенным относительно ближе к потенциалу проводника кабеля, чем экраны,
прилегающие к концам оболочки кабеля. Следовательно, напряжение и электрическое напряжение между
проводником кабеля 125 и экранами, прилегающими к оболочкам кабеля, будут больше, чем напряжение
между проводником и экранами, прилегающими к месту соединения проводников, и возникнет опасность
опасной концентрации 131.
369,772 369,772 Напряжение будет выше вблизи концов кабельных оболочек, чем вблизи центра кабельного
соединения.
Предпочтительно, чтобы интервалы между соседними экранами 51 вблизи концов кабельных оболочек были
значительно малы по сравнению с радиальной толщиной изоляции кабеля 29 от внешней поверхности
проводника 28 до внутренней поверхности оболочки 31, а ширина экранов, прилегающих к кабельным
оболочкам, была больше, чем интервалы между соседними экранами. При такой конструкции напряжение
между проводником кабеля и экранами распределяется более равномерно, и опасной концентрации
напряжений можно легче избежать. Если экраны имеют расширяющуюся форму, они могут даже перекрывать
кабель в продольном направлении, в этом случае интервал между ними становится равным нулю, поскольку
экраны электрически изолированы друг от друга из-за радиального расстояния между соседними краями,
обусловленного их расширяющейся формой.
Предпочтительно, чтобы экраны 51, окружающие каждый из соединенных концов кабеля, расширялись наружу
в сторону места соединения проводников, благодаря чему напряжение между соседними экранами, а также
между экранами и проводниками кабеля может быть распределено таким образом, чтобы предотвратить
опасную концентрацию напряжения по краям экранов. Распределение локального потенциала между
соседними экранами вдоль трубки 49, а также между несколькими экранами и проводником кабеля частично
определяется углом, под которым экраны расширяются наружу от трубки 49 относительно продольной оси
кабельного соединения.
Числовое значение предпочтительного угла для любого экрана является функцией радиуса трубки 49,
отношения внешних диаметров трубки 49 и проводника 28, а также желаемого распределения потенциала
вдоль трубки.
Эти углы наклона сеток будут выбраны таким образом, чтобы обеспечить приблизительно равномерное
распределение напряжений между соседними сетками вдоль продольной поверхности трубки 49.
При заданной разности потенциалов между проводником кабеля и оболочкой кабеля любая точка P (не
показана на чертежах) на поверхности трубки 49, радиально расположенная под одним из экранов 51 и на
продольном расстоянии y от начала координат экрана на поверхности трубки, будет иметь потенциал,
находящийся между потенциалом экрана и потенциалом проводника 28. Отношение разности потенциалов
между экраном 51 и точкой P к разности потенциалов между точкой P и проводником 28 будет стремиться к
обратному соотношению емкостей. Если V представляет собой полную разность потенциалов между экраном
и проводником, v — разность потенциалов между экраном и точкой P, которая обеспечит желаемое
распределение потенциалов, a — емкость между проводником и точкой P, а c — емкость между экраном и
точкой P, то приблизительно:
V C &-_v G (I) Если изоляционный материал между экраном и точкой P имеет ту же диэлектрическую
постоянную, что и изоляция между точкой P и проводником 28, то емкость C между проводником и точкой P
может быть рассчитана с помощью стандартной формулы для емкости между двумя соосными цилиндрами,
причем внутренний цилиндр представляет собой короткий участок dw вдоль трубки 49 в точке P. Обозначив
радиус проводника 28 как r, радиус внешней поверхности трубки 49 как R, а радиальное расстояние от точки P
до экрана как x, тогда:
C, K dw log R' r (II) и аналогично C_ K dw log R+X' R (III), где K — константа, зависящая от диэлектрической
проницаемости изоляционных материалов и используемых единиц измерения.
Подставляя II и III в I:
R+x v log R; V-=Vlog R, r (IV) logR+x C v) log R R LV-vJ r R+X= PR v R L - r J V-V R+X=R [-i RV r J V-v r j V-v-R i
369,772 и решая:
V X=R rRl Via--11 (V) Плоский угол 0 между экраном 51 и трубкой 49 будет углом, касательная к которому X -5
равна -. Значения x могут быть рассчитаны для различных точек вдоль трубки 49, под каждым из экранов 51,
что позволяет определить предпочтительные углы раскрытия различных экранов.
Расчетные углы раскрытия нескольких экранов постепенно увеличиваются от конца оболочки кабеля к месту
соединения проводников, при этом расчетный угол раскрытия каждого отдельного экрана незначительно
увеличивается от края меньшего диаметра к краю большего диаметра. Если ширина экрана не слишком
велика, а обычно она таковой и не будет, то рассчитанное изменение угла по ширине любого отдельного
экрана настолько мало, что в практических целях им можно пренебречь, и, что удобно, угол блика остается
постоянным для любого отдельного экрана и может быть определен путем вычисления значения x в одной
точке на экране вблизи его края большего диаметра.
Для удобства при изготовлении можно использовать несколько экранов с одинаковым расширением, при этом
угол увеличивается группами экранов от торцевых экранов, расположенных ближе к оболочкам кабелей, к
корпусу 54. Удобно, что ширина нескольких экранов может постепенно уменьшаться или группами, а ширина
интервалов между соседними экранами увеличивается от торцевых экранов к оболочке 54. Предпочтительно,
чтобы края сеток меньшего диаметра были расположены примерно на равном расстоянии друг от друга вдоль
трубки 49. Вблизи места соединения проводников угол раскрытия экранов приближается к прямому углу, и
интервалы между ними могут стать значительно больше ширины соседних экранов.
В тех случаях, когда ширина экрана 51 и угол расширения таковы, что больший диаметр расширяющегося
экрана меньше диаметра соответствующей цилиндрической пластины 52, могут быть предусмотрены любые
подходящие средства для установления электрического соединения между экраном 51 и концом
цилиндрической пластины 52. Удобнее и предпочтительнее, что это соединение осуществляется путем
увеличения угла раскрытия экрана относительно трубки 49 на краю большего диаметра экрана до 90° и путем
радиального продления экрана до конца цилиндрической пластины.
Описанные выше эквипотенциальные оболочки представляют собой вложенный ряд коаксиальных
проводящих пластин 52, имеющих уменьшенные концевые участки 60 51 и охватывающих соединенные концы
кабеля. Относительные потенциалы оболочек будут зависеть от соотношения емкостей между соседними
оболочками. Эти емкости и соответствующие разности потенциалов в значительной степени определяются
расстоянием между цилиндрическими пластинами 52 и размерами пластин.
На практике максимальные размеры пластин ограничены допустимым размером кабельного соединения, и,
следовательно, емкость между пластинами обычно в значительной степени определяется расстоянием между
ними. Необходимое для любого желаемого распределения потенциала значение емкости может быть
рассчитано, а расстояние между пластинами, обеспечивающее эти емкости, может быть определено с
помощью известных уравнений, при этом в каждом случае вносятся необходимые поправки 80 с учетом
влияния параллельной емкости между каждым из экранов 51 и проводником кабеля.
Для получения практически равномерного распределения потенциала вдоль открытой части изоляции кабеля
внутренние края расширяющихся экранов 51 удобно расположены на равном расстоянии друг от друга вдоль
трубки 49, а разность потенциалов между каждой парой экранов 90 практически одинакова. Этот результат
удобно достигается путем постепенного увеличения толщины изоляции между соседними цилиндрическими
пластинами 52 по мере увеличения диаметров пластин 95. По этой причине толщина изоляции между
внутренними оболочками предпочтительно должна быть такой, чтобы обеспечивалась достаточная
диэлектрическая прочность.
Поскольку пропорциональная прочность изоляционного материала увеличивается с уменьшением его
толщины, достигается определённое преимущество за счёт уменьшения потенциальных перепадов в этой
области путём сокращения расстояния между экранами. 105 Если емкости между соседними экранами не
могут быть достаточно увеличены для заданной длины изоляционной втулки и кабельного соединения без
уменьшения расстояния между пластинами до опасного значения, то можно удобно обеспечить 110
дополнительных емкостей (рис. 4), например, с помощью одного или нескольких наборов цилиндрических
пластин 53, расположенных между эквипотенциальными экранами и соединенных с экранами 51 только на
одном конце 115, так что с соответствующими экранами можно образовать многопластинчатый конденсатор.
Станет очевидно, что при такой конструкции можно получить значительно большую емкость между экранами
120 при заданной длине соединения без опасного уменьшения расстояния между пластинами.
369,772 Как видно на рис. 2, два экрана 51, примыкающие к концам трубки 49, также примыкают к концам
изоляционной стенки 50, и на их меньших по диаметру краях они могут быть электрически непрерывными,
например, путем пайки, с коническими проводящими кольцами 55, которые плотно прилегают к концам трубки
49. Для удобства два экрана 51, расположенные рядом с концами трубки 49, также могут быть соединены по
краям большего диаметра с кольцами 55, например, посредством соединений 61, проходящих продольно
наружу и радиально внутрь вдоль концов стенки 50 из изоляционного материала.
Экран 51 на каждом конце изоляционной стенки 50 предпочтительно должен быть электрически соединен с
соседним концом оболочки кабеля. Удобно, что эти соединения могут быть выполнены путем соединения
проводников, проходящих между кольцами 55 и втулками 36 и 43, например, обмотками 66 из проволочной
сетки, которые могут быть припаяны к кольцам 55 и втулкам t5 36 и 43.
Описанная выше конструкция иллюстрирует один из вариантов применения изобретения, в котором
предусмотрено усовершенствованное соединение кабеля. Электрическое напряжение между проводниковым
соединением и концами кабельных оболочек распределяется продольно и радиально таким образом, чтобы
избежать опасной концентрации во всех точках, и обеспечивается изолирующая и распределяющая
напряжение конструкция, позволяющая создавать соединение малых размеров, но способное выдерживать
очень высокие напряжения.
Изолирующая оболочка может быть удобно изготовлена путем наращивания изоляционной стенки 50 из
обмотки 57 изоляционного материала (рис. 5-7), например, бумаги, которая плотно обернута спиральными
слоями вокруг изоляционной трубки 49, и путем вставки в бумагу во время операции обмотки точно
пропорциональных и расположенных средств, обеспечивающих множество проводящих поверхностей,
образующих проводящие экраны W0 51 и проводящие пластины 52 и 53. В качестве проводящего средства
удобно использовать полоски и пластины металлической фольги, обернутые вместе с бумагой.
На фиг. 5, 6 и 7, расположенных вплотную друг к другу так, как указано на чертежах, представлена
схематическая иллюстрация в уменьшенном масштабе изоляционной втулки для соединения, показанного на
фиг. 2-4, в том виде, в котором эта втулка выглядела бы в развернутом виде после удаления участков обмотки
57 и проводящих полос.
Между пунктирными линиями размещены фрагменты текста, чтобы уменьшить пространство, необходимое
для показа. Если трубка 49 свернута вправо, и на трубку намотана обмотка 57 из изоляционного материала,
станет очевидно, что узкие проводящие полоски 51, идущие вдоль обмотки 57, образуют перекрывающие их
спирали, формируя проводящие экраны 51 по мере того, как оболочка 54 покрывается множеством
спиралевидных 70 слоев изоляционной обмотки 57. Также станет очевидным, что блик экранов 51
определяется углом между проводящими полосами 51 и продольной осью обмотки 57, и угол блика 75 можно
легко изменить, контролируя положение полос 51 относительно обмотки 57.
Когда достигается проводящая пластина 53а, этот слой принимает форму 80 — практически цилиндрической
оболочки, продольные края которой разделены толщиной обмотки 57. Становится очевидным, что по мере
выполнения операции обмотки узкие полоски 51 и проводящие пластины 85 52 и 53 принимают форму
экранов 51 и практически цилиндрических пластин 52 и 53, как показано на рисунках.
2
до 4.
При изготовлении изоляционной оболочки может оказаться нецелесообразным раскладывать основу 57 по
всей ее длине и располагать все полоски и слои фольги на обмотке, как это схематически показано на рис.
5-7.
или для придания металлизированности отдельным участкам пленки.
Аналогичный результат может быть достигнут путем наматывания изоляционной обмотки 57 на трубку 49
непосредственно с подающего рулона и подачи с помощью соответствующих направляющих полос и пластин
металлической фольги со 100 отдельных подающих рулонов.
Угол раскрытия экранов 51 будет определяться углом, под которым узкие полоски 51 фольги подаются в рукав
во время операции обмотки. 105 Когда экран 51 достигает желаемой ширины, спиральная обмотка 51 может
быть продолжена в плоскости, перпендикулярной оси гильзы, до тех пор, пока экран не достигнет заданного
диаметра своей проводящей пластины 52 или 53, после чего одна из относительно широких пластин фольги
вставляется в обмотку, образуя цилиндрическую пластину 52 или 53, один или оба конца которой находятся в
электрической непрерывности с соответствующим экраном или экранами 51 на трубке 49. Хотя обмотка 57
может состоять из одного слоя изоляционного материала, очевидно, что операцию обмотки можно упростить
и сократить, используя многослойную обмотку 57.
В случае экранов большего диаметра 51 реактивное сопротивление длинных спиральных путей от внешних
краев расширяющихся участков 125 экранов к пластинам 52 может быть настолько велико, что при
воздействии высокочастотных импульсов они перестанут действовать как сплошные экраны, и между
расширяющимися участками 130 и цилиндрическими пластинами могут возникать большие разности
потенциалов. Эту опасность можно преодолеть, укоротив электрические пути от внешних краев
расширяющихся участков экранов 125 к цилиндрическим пластинам 52 путем закорачивания витков или слоев
экранов, например, путем забивания медных гвоздей 68 радиально от втулки и через вышележащие
спиральные слои, образующие радиальные участки L0 нескольких экранов 51. (Инжир.
4)
.
Для удобства сборки кабельного соединения в установленном состоянии в некоторых случаях может быть
целесообразно собрать изоляционную и распределяющую напряжение конструкцию соединения,
включающую трубку 49, стенку изоляции 50, встроенные проводящие поверхности -51, 52, 53 и 54, а также
концевые кольца 55, в виде цельной втулки на заводе. Удобно, что эту оболочку можно соответствующим
образом пропитать изоляционным составом на заводе и транспортировать на место установки, где ее можно
просто надеть на концы кабеля без необходимости повторной пропитки. Преимущества такого подхода
многочисленны. Благодаря заводской сборке изоляционной втулки, где имеется необходимое оборудование и
пространство, можно изготовить втулку, отвечающую самым строгим требованиям, и которую при желании
можно подвергнуть испытанию высоким напряжением перед установкой. Для удобства описания, в данном
контексте, соединительная изолирующая и распределяющая напряжения конструкция именуется
изолирующей втулкой.
На фиг. 2 и 3 показан один из подходящих вариантов изоляционной втулки, которая может быть изготовлена и
пропитана на заводе и установлена без необходимости повторной пропитки. На концах изоляционной трубки
49 в герметичном соединении закреплены фланцевые диски 56, которые защищают концы изоляционной и
распределяющей напряжение втулки от повреждений. Диски 56 с фланцами могут быть изготовлены как из
проводящего, так и из непроводящего материала, но предпочтительно изготавливаются из листовой меди и
электрически соединены с кольцами 55. Диски 56 удобно имеют трубные соединения 62 и 621 для откачки и
пропитки изоляционной втулки жидкой изоляцией, как описано ниже.
Вокруг изоляционной стенки 50 находится непроницаемая оболочка 63, например, из листовой меди, которая
соединена герметичным и электрическим соединением на своих концах с внешними краями дисков 56. Таким
образом, оболочка 63 электрически непрерывна с двумя торцевыми экранами 51 и оболочками кабеля 31.
Очевидно, что стенка 50 из изоляционного материала полностью заключена в герметичный корпус,
образованный трубкой 49, дисками 56 и оболочкой 63, благодаря чему изоляционная оболочка может быть
обработана любым желаемым способом для удаления воздуха, влаги и пустот, а затем может быть
герметизирована для обеспечения сохранения целостности изоляции во время транспортировки к месту
установки.
Обращаясь к рис. 2, предпочтительно, чтобы в стенку 50, окружающую и соответствующим образом
изолированную от самой внешней пластины 52, была вставлена пластина 75 64, которая в целом аналогична
пластинам 52. Пластина 64 заканчивается одним концом, прилегающим к торцу стенки 50 или немного
уступающим ему, а ее внешний конец выступает за пределы стенки 50 и крепится, например, припоем 80, в
соединении между торцевым диском 56 и внешней оболочкой 63.
Не ограничивая изобретение каким-либо образом, будет описан один подходящий способ обработки
изоляционной втулки. Удобно, что такую обработку изоляционной втулки можно осуществить путем ее сушки в
вакуумной камере в течение нескольких часов после завершения обмотки, но до установки торцевых дисков
56 90. Затем торцевые диски 56 устанавливаются на торцы втулки, и герметичность втулки завершается.
Затем гильзу можно снова нагреть в вакуумной камере, удалив таким образом большую часть воздуха и
влаги, которые могли в ней находиться. Предпочтительно затем гильзу нагревают и откачивают воздух с
обоих концов через трубы 62 и 62', и при желании гильзу можно промыть подходящим газом, например
водородом, чтобы обеспечить удаление практически всего воздуха и влаги. После откачки продувочного газа
в гильзу 62 подается подходящая пропиточная жидкость 105, например, масло, при этом в трубе 621
поддерживается вакуум.
Масло подается под давлением вдоль стенки 50, тщательно пропитывая бумажную изоляцию. Пластина 110
64, герметично закрытая с одного конца между рубашкой 63 и торцевым диском 56, предотвращает прямое
продольное течение масла через втулку между стенкой 50 и рубашкой 63, обеспечивая тем самым полное
проникновение масла 115 во все части стенки 50.
После завершения процесса пропитки трубы 62 и 621 герметизируются. Готовая втулка затем готова к
тестированию и отправке в пункт установки (пункт 120). Целостность изоляции муфты может быть сохранена
во время транспортировки любым подходящим способом, например, путем соединения с трубой 62 или 621
расширяющегося резервуара для масла и/или помещения муфты 125 в заполненный маслом транспортный
контейнер.
Операция по сборке соединения, показанного на чертежах, может быть следующей: смежные концы кабеля
130 369,772 c3 9 отрезков 15 и 16 обрезаются до необходимой длины, и масляные заглушки устанавливаются
описанным ранее способом, при этом принимаются соответствующие меры предосторожности для
сохранения целостности изоляции кабеля во время этих операций. После того, как концы кабеля и 16 закрыты
заглушками, а масляные отверстия во втулках 36 и 43 закрыты, например, винтовыми пробками,
цилиндрические оболочки 17 и 18, которые должны образовывать корпус соединения, надеваются на концы
соответствующих отрезков кабеля. Затем изоляционная втулка надевается на конец кабеля 15 и отводится
достаточно далеко назад, чтобы обнажить наконечник 32 на конце проводника. Этот шаг становится
Соседние файлы в папке патенты