высоковольтный соединитель

Формула изобретения

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ, содержащий два контактных устройства, каждое из которых включает в себя гнездо и диэлектрический корпус, между которыми расположен штыревой соединитель, имеющий проводник в виде жесткого металлического стержня с вилками на его концах, диэлектрическую втулку, выполненную в виде соединительного патрубка, имеющего внутренние резьбы на концах, между которыми расположен выступ цилиндрической формы, уплотнитель из эластичного диэлектрического материала и имеющего в средней части форму цилиндра, а по краям форму усеченных конусов, большие основания которых обращены друг к другу, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения электрической прочности, он снабжен разрезным кольцом из диэлектрического материала, а на внутренней поверхности выступа втулки выполнен кольцевой паз, предназначенный для размещения разрезного кольца, причем коэффициент трения между разрезным кольцом и уплотнителем больше, чем коэффициент трения между разрезным кольцом и втулкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к высоковольтной технике и может быть использовано при создании мощных малогабаритных систем высоковольтного вторичного электропитания.

Известны высоковольтные соединители, серийно выпускаемые промышленностью, например ВВТ20, которые состоят из блочной, кабельной частей и высоковольтного провода. Электрический контакт осуществляется при сочленении вилки и гнезда, закрепленных на проводе и блочной части соединителя. При герметизации (уплотнении) соединителя происходит сжатие сферических резиновых изоляторов, изолирующих вилки и гнезда от заземленных, металлических частей соединителя, какими являются корпуса блочной и кабельной частей, накидные гайки.

Недостатками подобного соединителя являются достаточно большие габариты, обусловленные как громоздкой конструкцией отдельных его частей, так и длиной заделки провода, небольшая электрическая прочность, обусловленная применением стандартного провода, в данном случае марки ПВТФ, у которого витая фторопластовая изоляция рассчитана на рабочее напряжение не более 20 кВ, а также ограниченное электрической прочностью резиновое уплотнение.

Известен также высоковольтный соединитель, содержащий два контактных устройства, каждое из которых включает гнездо и диэлектрический корпус, а между этими устройствами расположены два штыревых соединителя на обоих концах высоковольтного провода с прямой его заделкой, при этом каждый штыревой соединитель состоит из вилки, закрепленной на проводе, диэлектрической втулки в виде колпачка, резинового уплотнителя, выполненного в виде тела вращения, имеющего на одном конце форму усеченного конуса, к большему основанию которого примыкает цилиндр меньшего диаметра с тороидальным выступом на противоположном конце, диэлектрической прокладки в виде кольца, отверстие которого служит для прохода провода, нитяного бандажа, причем возможен случай, когда элементы контактных устройств и штыревых соединителей, а также провод соосны.

Недостатками такого высоковольтного соединителя являются невысокая электрическая прочность, сложность конструкции и большие габариты. Небольшая электрическая прочность (до 20 кВ) обусловлена тем, что вне пределов штыревого соединителя (его уплотнителя) электрическая прочность обеспечивается только собственной изоляцией провода, а внутри его коническими поверхностями уплотнителя и корпуса контактного устройства после герметизации (уплотнения) высоковольтного соединителя. При наличии в непосредственной близости от втулки с внешней стороны заземленного элемента поверхностный пробой может пройти по пути: эл. контакт (гнездо вилка), коническая герметизируемая поверхность высоковольтного соединителя, наружная поверхность диэлектрической втулки, заземленный элемент. Сложность конструкции, т.е. ее невысокая технологичность, обусловлена большим количеством и сложностью входящих деталей, а именно наличием двух диэлектрических втулок, двух диэлектрических прокладок и двух резиновых уплотнителей, требующих сложной формы для их изготовления. К недостаткам можно отнести также и необходимость выполнения нитяного бандажа. Достаточно большие линейные размеры, т.е. габариты высоковольтного соединителя, определяются длиной цилиндрической части резинового уплотнителя, примерно равной длине конической с учетом двух таких уплотнителей.

Наиболее близким к изобретению является высоковольтный соединитель, содержащий два контактных устройства, каждое из которых включает гнездо и диэлектрический корпус, между которыми расположен штыревой соединитель, имеющий высоковольтный провод с вилками на его концах, диэлектрическую втулку и уплотнитель из эластичного диэлектрического материала, при этом все элементы контактных устройств и штыревого соединителя соосны, уплотнитель в средней части имеет форму цилиндра, а по краям форму усеченного конуса, у которых большие основания обращены друг к другу, причем длина цилиндрической части меньше длины одной конической части, диэлектрическая втулка выполнена в виде соединительного патрубка, имеющего внутренние резьбы, на одном конце правую, на другом левую, между которыми расположен выступ цилиндрической формы, внутренняя поверхность которого в герметизированном высоковольтном соединителе примыкает к цилиндрической поверхности уплотнителя, жила провода выполнена в виде жесткого металлического стержня с покрытием из жесткого диэлектрического материала.

Однако такой соединитель имеет недостаточную надежность, обусловленную большим коэффициентом трения скольжения двух соприкасающихся при герметизации деталей, а именно цилиндрической части уплотнителя, выполненного из эластичного диэлектрика, каким обычно является специальная резиновая смесь (например, ИРП-1265) и выступа втулки, которая должна изготавливаться из жестких диэлектрических материалов, обеспечивающих многократную сборку-разборку соединителя (например, текстолит марок СТ, СТЭФ, полиамиды, облученный полиэтилен и др.). Таким образом, следствием этого недостатка может быть неправильная оценка окончания герметизации соединителя (вращения втулки), в результате чего цилиндрический выступ на внутренней поверхности втулки может не выполнить свою функцию ограничителя хода контактных устройств из-за сминания, а не равномерного обжатия эластичного уплотнителя, что в итоге приводит к герметичности соединителя и возможности поверхностного разряда.

Цель изобретения повышение надежности за счет повышения электрической прочности.

Это достигается тем, что в высоковольтном соединителе, содержащем два контактных устройства, каждое из которых включает гнездо и диэлектрический корпус, между которыми расположен штыревой соединитель, имеющий проводник в виде жесткого металлического стержня с вилками на его концах, диэлектрическую втулку, выполненную в виде соединительного патрубка, имеющего внутренние резьбы на концах, между которыми расположен выступ цилиндрической формы, уплотнитель из эластичного диэлектрического материала, имеющего в средней части форму цилиндра, а по краям форму усеченных конусов, большие основания которых обращены друг к другу, на внутренней поверхности выступа втулки выполнен кольцевой паз, в котором размещено разрезное кольцо из диэлектрического материала, причем коэффициент трения скольжения между кольцом и уплотнителем больше коэффициента трения между кольцом и втулкой.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что существенными отличительными признаками предлагаемого высоковольтного соединителя являются

наличие кольца, исключающего скольжение втулки по уплотнителю;

выполнение в выступе втулки кольцевого паза для укладки в него разрезного кольца;

меньший коэффициент трения скольжения при соприкосновении кольца и втулки, чем кольца и уплотнителя.

Кроме того, предлагаемая конфигурация паза в выступе втулки выбрана для исключения перемещения разрезного кольца вдоль оси соединителя при его герметизации, а радиальный разрез на кольце дает возможность его укладки в этот паз. Как известно, при сухом скольжении коэффициент трения зависит не только от свойств контактирующих материалов, но и от качества обработки поверхностей трущихся тел. Поэтому в одном из экспериментальных образцов соединителя разрезное кольцо выполнено с насечкой на поверхности, образованной меньшим диаметром и направленной вдоль оси кольца. Такой способ дает возможность применять самые различные диэлектрические материалы, а не только общепринятые. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". В известном высоковольтном соединителе между вращающейся втулкой и уплотнителем помещена прокладка в виде кольца из материала Ф4. Однако в этом устройстве в процессе герметизации (вращение втулки) втулка вместе с прокладкой совершает одновременное поступательное движение, в результате которого происходит сжатие эластичного уплотнителя, т.е. герметизация соединителя. В предлагаемом техническом решении в отличие от известного разрезное кольцо не участвует во всем процессе герметизации соединителя, а лишь на конечной его стадии предохраняет уплотнитель от сминания, давая возможность определить окончание герметизации по упору выступа втулки в торцы корпусов контактных устройств. Анализ других известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и в смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в предлагаемом высоковольтном соединителе, и признать изобретение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 и 2 изображен предлагаемый высоковольтный соединитель, общий вид и узел I на фиг.1 соответственно.

Предлагаемое устройство содержит два контактных устройства, каждое из которых включает гнездо 1 и диэлектрический корпус 2. Между этими контактными устройствами расположен штыревой соединитель, состоящий из жесткого металлического стержня 3 с жестким диэлектрическим покрытием 4, на обоих концах которого закреплены вилки 5. Устройство также содержит диэлектрическую втулку 6 с выступом 7 цилиндрической формы, в котором выполнены кольцевой паз 8 с установленным в нем разрезным диэлектрическим кольцом 9 и уплотнитель 10 из эластичного диэлектрического материала, тело 11 высоковольтного модуля, герметизированного жестким компаундом.

При вращении втулки 6 происходит сближение двух контактных устройств, при этом гнездо 1 и вилка 5 создают электрический контакт. Уплотнитель 10 герметизирует высоковольтный соединитель по коническим поверхностям каждого корпуса 2 контактного устройства, при этом наружная поверхность разрезного кольца 9 скользит по поверхности паза 8.

Изобретение предполагается использовать в высоковольтной системе вторичного электропитания мощностью 15 кВт с выходным напряжением 60 кВ, в которой применено последовательное соединение высоковольтных трансформаторно-выпрямительных модулей, контактные устройства которых попарно соосны, причем эти модули герметизированы жестким компаундом горячего отверждения и перемещаются по специальным направляющим. Фиксация этих модулей на каркасе осуществляется только после герметизации всех высоковольтных соединителей.

Предлагаемый высоковольтный соединитель по сравнению с прототипом благодаря конструкции диэлектрической втулки (наличие в выступе паза) и разрезного кольца позволяет улучшить характеристики высоковольтного соединителя, а именно: повысить надежность за счет увеличения электрической прочности.