1. Проверка расчета прочности цементной заделки(проводится как и для опорных изоляторов). Определение ;

2. Расчет узла крепления

r_п1 – внутренний радиус прокладки;

r _п2 – внешний радиус прокладки;

R_б - радиус расположения отверстий под болты;

r_б – радиус болта;

а) Расчет прокладки.

Для обеспечения герметичности устройства, болты закрепляющие ввод должны быть затянуты.

;

nб – количество болтов;

Fб – усилие испытываемое болтом;

На прокладку дополнительно действует усилие от изгибающего момента.

; ;

Для резины =1-2 МПа, также могут приниматься паранид( >чем у резины).

Внутри кожуха аппарата создается давление которое выпирает его. Напряжение определяется по формуле:

;

- коэффициент трения резины о металл.

б) Расчет болтов.

;

- площадь сечения болта;

- количество болтов.

Из приведенного уравнения определяется необходимое количество болтов для закрепления ввода и затяжки прокладки.

в) Определение толщины фланца.

Фланец работает на изгиб, срез и сжатие.

;

1. Тепловой расчет.

Для теплового расчета предполагается, что проходной изолятор – бесконечно длинный изолятор. Рассчитаем на единицу длины. Допустим, проходящий изолятор состоит из нескольких слоев различных материалов.

Стержень до радиуса r ₀ металлический, поэтому температура в нем не изменяется, также и между r₃ и r₄. На r₂, r₃ и r ₀, r₁ находятся твердые диэлектрики, в нем перенос тепла осуществляется теплопроводностью, изменение температуры для плоских стенок – линейное, для цилиндрических- логарифмическое. Слой между r₁ и r₂ – это газ или жидкость, теплоперенос осуществляется конвекцией.

- потери в стержне;

- сопротивление стержня с учетом температуры и поверхностным эффектом;

, т.к. фланец металлический;

- тепловое сопротивление диэлектрического слоя Е_1;

- теплоперенос вычисляется теплопроводностью;

- коэффициент теплопроводности 1-го диэлектрика;

;

U₁ – напряжение прикладываемое к Е ₁ ;

С₁- емкость этого слоя;

tg - эквивалентен tg , учитывающий неравномерность нагрева слоя диэлектрика;

- теплоперенос осуществляется конвекцией;

К_т1, К_т2- коэффициент теплопередачи от стенки 1го или 2го диэлектрика в газ или жидкость.

;

;

;

- тепловое сопротивление между поверхностями проходного изолятора и окружающей средой. Перенос осуществляется конвекцией.

Напряжение прикладное к слоям диэлектрика(U₁ и U₂).

;

;

;

По значениям этих параметров можно найти перепады температур в слоях.

;

;

;

;

;

- суммарный перепад температур.

Максимальная температура в ПИ обычно находиться вблизи стержня:

;

Если данное условие не выполняется, необходимо либо уменьшить Р_эл , либо использовать диэлектрический материал с меньшим .

Может выполнятся еще расчет на термостойкость при кратковременных токовых перегрузках, при этом все тепло выделяется в токопроводящем стержне.

Расчет и конструирование высоковольтных вводов.

По виду внутренние изоляционные вводы бывают:

1. с бумажно-масляной изоляцией;

2. маслобарьерной изоляцией;

3. с твердой изоляцией;

4. с газонаполненной изоляцией;

Большинство вводов имеют бумажно-масляную изоляцию. На низкие напряжения вводы могут иметь твердую изоляцию. На самых высоких напряжениях(>220 кВ) вводы имеют маслобарьерною и газонаполненною изоляцию.

Конструкция вводов с бумажно-масляной изоляцией.

1-изоляционный остов, выполнен намоткой изоляционной бумаги на стержень 2 или на бакелитовый цилиндр. Внутри остова -уравнительные обкладки 3 из перифарированной алюминиевой фольги, служащий для выравнивания электрического поля. 4- верхняя фарфоровая покрышка, покрышка может являться самостоятельным изделием с определенным размером.5- соединительная втулка или фланец, служит для монтажа ввода, через втулку проходит измерительный вывод 11, через него выводится проводник от последней или предпоследней обкладки(для измерения напряжения и контроля качества изоляции). Также в соединительную втулку 5 устанавливается штуцер для заливки масла 14. Нижняя покрышка 6 . 7-сильфоны, пустотелые элементы из щибера, изготавливается с гофрированными стенками, заполняется газом и служат для поддержания давления внутри ввода в определенном уровне и компенсации теплового расширения в масле. 8-стержневые пружины, служат для оттяжки вводов и уплотнения прокладок 12. Пружины затягивают гайкой 13. 9,10-нижний и верхний экран.

Вводы по назначению бывают:

-трансформаторные;

-для высоковольтных выключателей;

-для реакторов;

-линейные;

Для таких вводов в обозначении используются: Т- трансформаторные; В- высоковольтные выключатели; Р- реакторные; Л- линейные.

На Т, В, Р -нижний конец находиться в масле. Масленый конец обычно короче примерно в 1,5 и не имеет ребер, у Л –оба конца находятся в воздухе.

Маркировка вводов.

ГМТПБ – 30 – 500/2000У1

Г – герметичный;

М – масло-пропитанный;

Т - трансформаторный;

П – имеет для подключения ПИН измерительный конденсатор;

Б – усиленная внешняя изоляция;

30 – Угол наклона по вертикали;

500 – класс напряжения в кВ;

2000 – номинальный ток;

У1 – размещение: умеренный климат; 1 – наружное размещение.

Масса данного ввода:3160 кг;

Масса расширительного бака:226 кг;

Длина – 7150 мм;

D₁ – 1200 мм.

Особенности расчета внутри изоляторных вводов с твердым диэлектриком.

Остов таких изоляторов изготавливают обычно путем намотки лакированной бумаги на стержень и последующим запеканием. Во время намотки укладывается и металлические обкладки.

Для вводов с наружной установкой необходимо фарфоровые покрышки. Пространство между фарфором и остовом заполняется жидким диэлектриком. Вводы с твердым изолятором применяется при U до 110кВ, т.к. большие потери и худшая теплоотдача.

Особенности конструкции изоляции маслобарьерных вводов.

Основным изолятором в таких вводах является масленый канал, который находиться между барьерами.

Достоинства:

-хорошая теплостойкость(высокая теплопроводность);

-применяется на сверх высоких напряжениях;

Недостатки:

-необходимо обеспечить герметичность;

-большая масса;

Расчет таких вводов ведется исходя из прочности масляных каналов. Напряженность по слоям:

; ; ;

j –номер обкладки. Индексы 1 и 2 –внутренние и внешние радиусы j-го слоя;

Сj –емкость j-го слоя;

Uj –напряжение приложенное к j-му слою;

Также в изоляции ввода присутствуют аксиальные Е, которые действуют вдоль барьеров и на концах обкладок. Исходя из аксиальных Е определяют длины уступов обкладки λ или

; ; ;

данные величины соответствуют условиям отсутствия перекрытия вдоль поверхностей верхних и нижних покрышек, т.к. аксиальное Е у обкладок влияют на распространение Е на поверхности покрышек.