SE464897B

SE464897B - STOEDISOLATOR

Info

Publication number: SE464897B
Application number: SE8902481A
Authority: SE
Inventors: R Hartings
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1991-06-24
Also published as: SE8902481D0; WO1991001039A1; AU6074690A; SE8902481L

Description

464 897 spänningspotential liggande elektroden anordnats. Denna elektrod bildas av en första och en andra elektriskt ledande del, anordnade kring stången på något avstånd från varandra. Delarna är elektriskt förbundna med varandra medelst en ledare. Nämnda andra del är anordnad på stången närmare den andra änden av isolatorn än nämnda första del. Delarna och ledaren är inkapslade i isolationsmaterial, varvid isolationsmaterialet kring den första delen bildar en första rotationskropp i huvudsak i form av en ring och kring den andra delen en i huvudsak skålformig andra rotationskropp med en mot den första rotationskroppen vänd konvex ytteryta. Den andra rotationskroppen utföres med en väsentligt större diameter än nämnda första rotationskropp. Rotationsaxlarna för nämnda kroppar har därvid an- ordnats i huvudsak parallella med stàngens längdaxel. Isolationsmaterialet kring ledaren bildar en rörformig del som förbinder nämnda första och andra rotationskropp. Denna rörformiga del har en ytterdiameter som är mindre än den första rotationskroppens ytterdiameter så att den första rotationskroppen bildar ett tak över en del av den andra rotationskroppens konvexa yta. 464 897 voltage potential lying electrode arranged. This electrode is formed by a first and a second electrically conductive part, arranged around the rod at some distance from each other. The parts are electrically connected to each other by means of a conductor. Said second part is arranged on the rod closer to the other end of the insulator than said first part. The parts and the conductor are encapsulated in insulating material, the insulating material around the first part forming a first rotating body substantially in the form of a ring and around the second part a substantially cup-shaped second rotating body with a convex outer surface facing the first rotating body. The second rotating body is made with a substantially larger diameter than said first rotating body. The axes of rotation of said bodies have thereby been arranged substantially parallel to the longitudinal axis of the rod. The insulating material around the conductor forms a tubular part which connects said first and second rotating bodies. This tubular part has an outer diameter which is smaller than the outer diameter of the first rotating body so that the first rotating body forms a roof over a part of the convex surface of the second rotating body.

Genom denna utformning av stödisolatorns överdel skapas en ficka mellan första och andra rotationskroppen i vilken ficka en fältförsvagning åstad- kommes. Detta medför att stödisolatorn enligt uppfinningen blir mindre nederbördskänslig än andra kända stödisolatorer samt att den elektriska hållfastheten under torra förhållanden höjs i jämförelse med kända isola- torer.This design of the upper part of the support insulator creates a pocket between the first and second rotating bodies in which pocket a field weakening is achieved. This means that the support insulator according to the invention becomes less sensitive to precipitation than other known support insulators and that the electrical strength is increased under dry conditions in comparison with known insulators.

Uppfinningen förstås bäst med hänvisning till bifogade figurer.The invention is best understood with reference to the accompanying figures.

Fig 1 visar en känd typ av stödisolator och fig 2 fältstyrkan E längs efter isolatorytan i fig 1, där S är sträckan längs efter isolatorytan.Fig. 1 shows a known type of support insulator and Fig. 2 the field strength E along the insulator surface in Fig. 1, where S is the distance along the insulator surface.

Fig 3 visar fältstyrkan längs efter en isolator enligt det kända tyska patentet 356 513.Fig. 3 shows the field strength along an insulator according to the known German patent 356 513.

Fig Ä visar en tänkt päronformad isolator med en fältfördelning enligt fig 5G Fig 6 och 7 visar en isolator enligt uppfinningen där fig 7 är ett snitt genom fig 6. lin 464 897 Fig 8 och 9 visar ekvipotentialytor kring isolatorn enligt fig 7 i torrt repsektive vått tillstånd.Fig. Ä shows an imaginary pear-shaped insulator with a field distribution according to Fig. 5G Figs. 6 and 7 show an insulator according to the invention where Fig. 7 is a section through Fig. 6. line 464 897 Figs. 8 and 9 show equipotential surfaces around the insulator according to Fig. 7 in dry respective wet state.

Fig 10 och 11 visar en sammansatt isolator.Figures 10 and 11 show a composite insulator.

Beträffande fig 4 och 5 kan konstateras att en päronformad isolator ger en fältstyrka som är lägst på elektroderna. På så sätt minskar man sannolik- heten för att en s k "leader" initieras där och växer till ett reguljärt överslag. Däremot ökar man naturligtvis sannolikheten för att lokala urladdningar uppstår i mitten på isolatorn, där E medvetet gjorts större.With regard to Figs. 4 and 5, it can be stated that a pear-shaped insulator gives a field strength which is lowest on the electrodes. In this way, the probability is reduced that a so-called "leader" is initiated there and grows into a regular estimate. On the other hand, one naturally increases the probability that local discharges occur in the middle of the insulator, where E has been deliberately made larger.

Så länge dessa urladdningar är lokala och ej förbundna med elektroderna via en leader är dock isolatorns hållvärde högre än i fallet med jämn fältfördelning längs isolatorn eller en fältfördelning där fältet är högt vid ena elektroden.However, as long as these discharges are local and not connected to the electrodes via a leader, the holding value of the insulator is higher than in the case of even field distribution along the insulator or a field distribution where the field is high at one electrode.

Fig 6 och 7 visar hur en stödisolator med dessa egenskaper åstadkommes i praktiken. Fig 6 visar stödisolatorn 1 sedd från sidan. Stödisolatorn l är sammansatt av en övre första elektriskt ledande del 2 på högspännings- potential samt en denna omgivande rotationskropp 3 av isolermaterial.Figures 6 and 7 show how a support insulator with these properties is achieved in practice. Fig. 6 shows the support insulator 1 seen from the side. The support insulator 1 is composed of an upper first electrically conductive part 2 at high voltage potential and a rotating body 3 of insulating material surrounding it.

Nedanför denna är anordnad en andra rotationskropp 4 också av isolations- material och omgivande en dold andra elektriskt ledande del förbunden med den första delen. Rotationskroppen Ä har en mot den första rotations- kroppen 3 vänd konvex ytteryta. Med konvex avses alla tänkbara kupade ytor från formen av en stympad kon till en mera jämnt buktande yta. I figuren betecknar vidare 5 ett skal av isolationsmaterial.Below this is arranged a second rotating body 4 also of insulating material and surrounding a hidden second electrically conductive part connected to the first part. The rotating body Ä has a convex outer surface facing the first rotating body 3. By convex is meant all conceivable cupped surfaces from the shape of a truncated cone to a more evenly curved surface. In the figure, 5 further denotes a shell of insulating material.

Fig 7 visar som nämnts en genomskärning av stödisolatorn 1 med den övre första elektroden på högspänningspotential. Denna elektrod är sammansatt av en första ledande del 2 och en andra ledande del 6, vilka är elektriskt förbundna med varandra medelst en ledare 7. Den första delen 2 kan vara massiv medan ledaren 7 och den andra delen 6 kan åstadkommas på olika sätt t ex genom metallisk beläggning av ytan i ett hålrum eller metallisk beläggning på en skummad kropp som fyller hålrummet inuti rotationskroppen 4. Därvid utformas hålrummet ("e1ektroden") lämpligen så att den andra ledande delen 6 får formen av en koronaring runt stången 8. Stången 8, som kan vara rörformad eller massiv, har en bärande funktion och tillverkas lämpligen av fiberarmerad plast. I andra änden på stången 8 är den andra lämpligen massiva elektroden 9 placerad och omkring denna en isolering 9a av gjuten epoxi. Runt stången 8 är skalet 5 anordnat. Skalet 5 omsluter 464 897 ett rum 10 som lämpligen kan innehålla isolerande medium såsom gasen SF6.Fig. 7 shows, as mentioned, a section of the support insulator 1 with the upper first electrode at high voltage potential. This electrode is composed of a first conductive part 2 and a second conductive part 6, which are electrically connected to each other by means of a conductor 7. The first part 2 can be solid while the conductor 7 and the second part 6 can be provided in different ways e.g. by metallic coating of the surface of a cavity or metallic coating on a foamed body which fills the cavity inside the rotating body 4. The cavity ("electrode") is suitably designed so that the second conductive part 6 takes the form of a coronary ring around the rod 8. The rod 8, which may be tubular or solid, have a load-bearing function and are suitably made of fiber-reinforced plastic. At the other end of the rod 8, the second suitably solid electrode 9 is placed and around it an insulation 9a of cast epoxy. The shell 5 is arranged around the rod 8. The shell 5 encloses 464 897 a space 10 which may suitably contain insulating medium such as the gas SF6.

Skalen 5 är försett med ett antal parallella ringformade veck 11 kring stången 8. Vecken 11 är så arrangerade att ett antal droppkanter 12 utbildas längs skalet 5. Sådana droppkanter 13 och 14 är även utbildade vid rotationskropparna 3 och 4, varvid den vid 4 är mer utpräglad. r Fig 8 och 9 visar som nämnts ekvipotentialytor runt stödisolatorn 1. De fx elektriska fältlinjerna kommer att löpa vinkelrätt mot dessa ytor. Av både fig 8 och 9 framgår klart att fältet mellan rotationskropparna 3 och 4 är avsevärt svagare än t ex fältet kring droppkanten 14 och strax nedanför denna. Fältet har alltså fått den konfiguration som visas i fig 5.The shell 5 is provided with a number of parallel annular folds 11 around the rod 8. The folds 11 are arranged so that a number of drip edges 12 are formed along the shell 5. Such drip edges 13 and 14 are also formed at the rotating bodies 3 and 4, whereby at 4 it is more pronounced. Figs. 8 and 9 show, as mentioned, equipotential surfaces around the support insulator 1. The eg electric field lines will run perpendicular to these surfaces. From both Figs. 8 and 9 it is clear that the field between the rotating bodies 3 and 4 is considerably weaker than, for example, the field around the drip edge 14 and just below it. The field has thus been given the configuration shown in Fig. 5.

Vid en våt isolator förhåller det sig så att vatten som rinner längs efter en isolator i det elektriska fältets riktning av fältet påverkas att bilda en sammanhängande rännil eller vattenstråle längs isolatorn, varigenom isolatorns isolationshållfasthet försämras. Ju starkare fältet är ju större blir sannolikheten för att en sådan stråle utbildas. Genom den fältförsvagning som uppfinningen ger upphov till mellan rotationskropparna 3 och 4 kommer vattnet vid nederbörd att från ytan på kroppen 3 falla i form av vattendroppar från kanten 13 ned på rotationskroppen 4 och ej i en sammanhängande rännil som kunnat ske om fältet mellan kropparna 3 och 4 varit starkare. När sedan vattnet ansamlas på översidan av kroppen 4 har detta vatten alltså ingen elektrisk förbindelse med högspänningselektro- den. Det kraftiga fältet kring droppkanten 14 har vidare den fördelen att vatten som rinner över kanten 14 av fältet påverkas så att det sprutas ut i riktning från isolatorn och ej droppar ned på nästföljande isoleryta som bildas av skalet 5. Fältfördelningskurvan, som implicit framgår av fig 8 och 9, indikerar vidare att fältet vid nederbörd förstärkas kring varje droppkant 12, vilket innebär att vattnet även där det kastas ut från isolatorn och även vid häftig nederbörd hindras från att bilda en samman- hängande stråle längs isolatorn.In the case of a wet insulator, it is the case that water flowing along an insulator in the direction of the electric field is affected by the formation of a continuous gutter or water jet along the insulator, whereby the insulating strength of the insulator deteriorates. The stronger the field, the greater the probability that such a beam is formed. Due to the field weakening which the invention gives rise to between the rotating bodies 3 and 4, the water will precipitate from the surface of the body 3 in the form of water droplets from the edge 13 down to the rotating body 4 and not in a continuous gutter which could occur around the field between the bodies 3 and 4 been stronger. When the water then accumulates on the upper side of the body 4, this water thus has no electrical connection with the high-voltage electrode. The strong field around the drip edge 14 further has the advantage that water flowing over the edge 14 of the field is affected so that it is sprayed out in the direction of the insulator and does not drip onto the next insulating surface formed by the shell 5. The field distribution curve, which is implicit in Fig. 8 and 9, further indicates that the field is precipitated in the event of precipitation around each drip edge 12, which means that the water, even where it is ejected from the insulator and even in the case of heavy precipitation, is prevented from forming a continuous jet along the insulator.

I den beskrivna konstruktionen är stången 8 avsedd att fungera som bärande f organ och tillverkas lämpligen av armerad plast. Rotationskropparna 3 och 4 samt skalet 5 blir därigenom avlastade och kan gjutas i lämpligt mate- . rial, såsom t ex epoxiplast.In the construction described, the rod 8 is intended to function as a supporting member and is suitably made of reinforced plastic. The rotating bodies 3 and 4 and the shell 5 are thereby relieved and can be cast in a suitable material. materials, such as epoxy plastic.

Vid större stödisolatorer kan, såsom framgår av fig 10, en isolator enligt uppfinningen sammankopplas med ytterligare en sådan isolator eller enligtIn the case of larger support insulators, as can be seen from Fig. 10, an insulator according to the invention can be connected to another such insulator or according to

Claims

464 897 Fig. 11 with a conventional straight insulator 15. This is because it is most important to have a field reduction in the vicinity of the high-voltage electrode, where the field is naturally largest. Closer to the ground level, the stresses are already low and field optimization is less important, which is why simple straight insulators can be used. In an insulator of this type, it is suitable that the joints 16 are also made of insulating material. PATENT REQUIREMENTS

Support insulator (1) comprising at least one electrode at one end of the insulator lying on high voltage potential, which insulator (1) is given an outer shape with a largest diameter in the vicinity of said electrode, characterized in that the insulator (1) comprises a continuous rod (8) of insulating material and the electrode divided into a first part (2) and a second part (6) arranged around the rod (8) at some distance from each other and electrically connected to each other by means of a conductor (7), said second part (6 ) arranged closer to the other end of the insulator (1) than said first part (2), said parts (2, 6) together with the conductor (7) encapsulated in insulating material, the insulating material around the first part (2) forming a first rotating body (3 ) and around the second part (6) a substantially cup-shaped second rotating body (4) with a convex outer surface facing the first rotating body (3), said second rotating body (4) being made with a substantially larger diameter than said first rotating body (3) largest diameter, wherein the axes of rotation of said bodies (3, 4) are arranged substantially parallel to the longitudinal axis of the rod (8) and that the insulating material around the conductor (7) forms a tubular part between said first and second rotating bodies (3). , 4) with an outer diameter smaller than the outer diameter of the first rotating body so that the first rotating body (3) forms a roof over a part of the convex surface of the second rotating body (4).

Support insulator according to claim 1, characterized in that the space (10) around the rod (8) below the cup-shaped rotating body (4) is enclosed by a shell (5) of insulating material.

Support insulator according to claim 2, characterized in that said shell (5) is provided with a number of parallel annular folds (11) around the rod (8), said folds (11) forming drip edges (12) for rainwater. 6

Support insulator according to Claim 2 or 3, characterized in that the shell (5) forms a rotating body around the rod (8) with a circumference decreasing from the high-voltage electrode.

Support insulator according to claims 2-4, characterized in that the space (10) enclosed by the shell (5) is filled with a medium of high insulation strength, eg SF6. Q)

Support insulator according to one of the preceding claims, characterized in that the second part (6) is given a design substantially corresponding to a corona ring around the rod (8).

Support insulator according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (8) is made of fiber-reinforced plastic and other insulating parts are cast in a suitable plastic material.

Support insulator according to one of the preceding claims, characterized in that the support insulator (1) is arranged on top of a straight support insulator of the same type or on top of a conventional support insulator (15).

Support insulator according to claim 8, characterized in that at least the visible parts of the joints between said support insulators are made of insulating material.