Високовольтний імпульсний конденсатор з плівковим діелектриком

Високовольтний імпульсний конденсатор з плівковим діелектриком, що містить розміщений у циліндричному металевому корпусі порожнистий циліндричний пакет секцій, просочених малов'язкою поліметилсилоксановою рідиною, який складається з послідовно з'єднаних циліндричних секцій, намотаних з тришарового плівкового діелектрика, верхню та нижню металеві кришки з ізоляторами, усередині яких розміщений струмовивід позитивної полярності, який проходить крізь центральний отвір всіх секцій пакета і з'єднаний з торцем першої секції, струмовивід негативної полярності, розташований на торці останньої секції пакета і з'єднаний з корпусом конденсатора, між U 2 (19) 1 3 складається з послідовно з'єднаних циліндричних секцій, намотаних із тришарового діелектрика, просоченого малов'язкою поліметилсилоксановою рідиною, верхня та нижня металеві кришки з ізоляторами, усередині яких розміщений струмовивід позитивної полярності, який проходить крізь центральний отвір всіх секцій і з'єднаний з торцем першої секції, струмовивід негативної полярності, розташований на торці останньої секції пакета секцій і з'єднаний з корпусом конденсатора, на обох торцях пакета секцій встановлені додаткові ізолятори - верхній і нижній з наскрізними осьовими отворами для струмовивода позитивної полярності, причому верхній додатковий ізолятор виконаний з виїмкою з боку кришки конденсатора, а між корпусом і пакетом секцій встановлений корпусний ізолятор. До причин, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату, варто віднести те, що конструкція конденсатора не дозволяє експлуатувати його в режимах з високим значенням розрядного струму. Як прототип прийнятий високовольтний імпульсний конденсатор з плівковим діелектриком [патент України №39046 МПК (2009) H01G4/018, 4/33 опубл. 26.01.2009 р., Бюл. № 2], що містить розміщений у циліндричному металевому корпусі порожнистий циліндричний пакет секцій, просочених малов'язкою поліметилсилоксановою рідиною, який складається з послідовно з'єднаних циліндричних секцій, намотаних із тришарового плівкового діелектрика, верхню та нижню металеві кришки з ізоляторами, усередині яких розміщений струмовивід позитивної полярності, який проходить крізь центральний отвір всіх секцій і з'єднаний з торцем першої секції, струмовивід негативної полярності, розташований на торці останньої секції пакета секцій і з'єднаний з корпусом конденсатора, між корпусом і пакетом секцій встановлений корпусний ізолятор, на обох торцях пакета секцій встановлені додаткові ізолятори - верхній і нижній, з наскрізними осьовими отворами для струмовивода позитивної полярності, причому верхній додатковий ізолятор виконаний з виїмкою з боку кришки конденсатора, при цьому порожнина, яка утворена виїмкою у верхньому додатковому ізоляторі та кришкою конденсатора, заповнена азотом або елегазом під надлишковим тиском від 1,5 105 до 2 105 Па або від 1 105 до 1,5 105 Па відповідно і є компенсатором температурної зміни об'єму малов'язкої поліметилсилоксанової рідини. Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є наступні розміщений у циліндричному металевому корпусі порожнистий циліндричний пакет секцій, просочених малов'язкою поліметилсилоксановою рідиною, який складається з послідовно з'єднаних циліндричних секцій, намотаних із тришарового плівкового діелектрика, верхню та нижню металеві кришки з ізоляторами, усередині яких розміщений струмовивід позитивної полярності, який проходить крізь центральний отвір всіх секцій і з'єднаний з торцем першої секції, струмовивід негативної полярності, розташований на торці останньої секції пакета секцій і з'єднаний з корпусом конденсатора, між 55579 4 корпусом і пакетом секцій встановлений корпусний ізолятор, а на обох торцях пакета секцій встановлені додаткові ізолятори - верхній і нижній, з наскрізними осьовими отворами для струмовивода позитивної полярності, причому верхній додатковий ізолятор виконаний з виїмкою з боку кришки конденсатора, а порожнина, яка утворена виїмкою у верхньому додатковому ізоляторі та кришкою конденсатора, заповнена азотом або елегазом під надлишковим тиском і є компенсатором температурної зміни об'єму малов'язкої поліметилсилоксанової рідини. До причин, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату, варто віднести те, що конструкція конденсатора не забезпечує його тривалу надійну експлуатацію в позаштатних режимах роботи, коли величина розрядного струму в конденсаторі може перевищувати номінальне значення. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення високовольтного імпульсного конденсатора із плівковим діелектриком шляхом зміни конструкції пакета секцій та електричних з'єднань елементів у пакеті секцій, дозволить забезпечити експлуатацію конденсатора у позаштатних режимах з високими величинами розрядного струму та підвищити надійність його роботи в цілому. Сутність корисної моделі полягає в тому, що високовольтний імпульсний конденсатор з плівковим діелектриком, що містить розміщений у циліндричному металевому корпусі порожнистий циліндричний пакет секцій, просочених малов'язкою поліметилсилоксановою рідиною, який складається з послідовно з'єднаних циліндричних секцій, намотаних з тришарового плівкового діелектрика, верхню та нижню металеві кришки з ізоляторами, усередині яких розміщений струмовивід позитивної полярності, який проходить крізь центральний отвір всіх секцій пакета і з'єднаний з торцем першої секції, струмовивід негативної полярності, розташований на торці останньої секції пакета і з'єднаний з корпусом конденсатора, між корпусом і пакетом секцій встановлений корпусний ізолятор, а на обох торцях пакета секцій встановлені додаткові ізолятори - верхній і нижній, з наскрізними осьовими отворами для струмовивода позитивної полярності, причому верхній додатковий ізолятор виконаний з виїмкою з боку кришки, а порожнина, яка утворена виїмкою у верхньому додатковому ізоляторі та кришкою конденсатора, заповнена азотом або елегазом під надлишковим тиском і є компенсатором температурної зміни об'єму малов'язкої поліметилсилоксанової рідини, згідно з корисною моделлю, порожнистий циліндричний пакет секцій виконаний у вигляді двох однакових порожнистих циліндричних пакетів секцій, які електрично з'єднані між собою паралельно і розташовані один до другого торцями з струмовиводами позитивної полярності, при цьому струмовивід позитивної полярності, що проходить крізь центральний отвір верхнього порожнистого циліндричного пакета секцій виведений крізь верхню металеву кришку з ізолятором, а струмовивід позитивної полярності, що проходить крізь нижній 5 пакет секцій - крізь нижню металеву кришку з ізолятором. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, якого можна досягти, необхідно відзначити таке. Відмітна ознака «порожнистий циліндричний пакет секцій виконаний у вигляді двох однакових порожнистих циліндричних пакетів секцій, які електрично з'єднані між собою паралельно і розташовані один до другого торцями з струмовиводами позитивної полярності, при цьому струмовивід позитивної полярності, що проходить крізь центральний отвір верхнього порожнистого циліндричного пакета секцій проходить крізь верхню металеву кришку з ізолятором, а струмовивід позитивної полярності, що проходить крізь нижній пакет секцій - крізь нижню металеву кришку з ізолятором» дозволяє забезпечити експлуатацію конденсатора у позаштатних режимах з високими величинами розрядного струму та підвищити надійність його роботи в цілому. Всі високовольтні імпульсні конденсатори експлуатуються у своєму конкретному режимі, де жорстко обговорені параметри розряду, наприклад, амплітуда розрядного струму. Так, для високовольтних імпульсних конденсаторів, що експлуатуються в складі електрогідроімпульсних свердловинних пристроїв для інтенсифікації здобичі нафти амплітуда розрядного струму звичайно становить від 12 до 14 кА, однак, іноді в реальних умовах виникають позаштатні ситуації, коли за рахунок зменшення опору розрядного проміжку в результаті зміни електропровідності робочого середовища в свердловині амплітуда розрядного струму збільшується і її значення становлять від 17 до 22 кА. Експлуатація високовольтного імпульсного конденсатора в режимі з підвищеним значенням величини розрядного струму приводить до сильного нагрівання його струмоведучих частин і при тривалій експлуатації можливий вихід конденсатора з ладу через тепловий пробій діелектрика в місцях локального перегріву або руйнування вивідної системи конденсатора в результаті високих динамічних навантажень, що накладаються на ударно-вібраційні навантаження, що виникають при роботі конденсатора. Необхідно також відзначити, що застосування в конструкції конденсатора двох паралельних гілок пакетів секцій удвічі зменшує активний опір конденсатора, а це у свою чергу вдвічі знижує втрати енергії в конденсаторі, що йдуть на нагрівання його струмоведучих елементів, що також приводить до підвищення надійності конденсатора. Таким чином сукупність істотних ознак високовольтного імпульсного конденсатора із плівковим діелектриком дозволяє експлуатувати його в позаштатних режимах з високим значенням величини розрядного струму й підвищити надійність конденсатора в цілому. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображений поздовжній розріз 55579 6 високовольтного імпульсного конденсатора із плівковим діелектриком. Високовольтний імпульсний конденсатор з плівковим діелектриком містить розміщений у циліндричному металевому корпусі 1 порожнистий циліндричний пакет секцій, виконаний у вигляді двох однакових порожнистих циліндричних пакетів секцій 2, які електрично з'єднані між собою паралельно та складаються з послідовно з'єднаних циліндричних секцій 3, просочених малов'язкою поліметилсилоксановою рідиною 4 і намотаних з тришарового плівкового діелектрика, верхню 5 і нижню 6 металеві кришки з ізоляторами 7 і 8 відповідно. Струмовивід позитивної полярності складається з двох частин 9 і 10. Пакети секцій 2 розташовані один до другого торцями з струмовиводами позитивної полярності 9 і 10, при цьому струмовивід позитивної полярності 9 проходить крізь центральний отвір верхнього порожнистого циліндричного пакета секцій 2 та крізь верхню металеву кришку 5 з ізолятором 7, а струмовивід позитивної полярності 10 - крізь нижній пакет секцій та крізь нижню металеву кришку 6 з ізолятором 8. Струмовивід негативної полярності складається з двох частин 11 і 12, які розташовані на торцях останньої секції відповідного пакету 2 та з'єднані з корпусом конденсатора 1. Між корпусом конденсатора 1 і пакетом секцій 2 встановлений корпусний ізолятор 13. На обох торцях пакетів секцій 2 встановлені додаткові ізолятори - верхній 14 і нижній 15 з наскрізними осьовими отворами для струмовиводів 9 і 10 позитивної полярності відповідно. Верхній додатковий ізолятор 14 виконаний з виїмкою з боку верхньої кришки 5, а порожнина 16, яка утворена виїмкою у верхньому додатковому ізоляторі 14 та верхньою кришкою 5 конденсатора, заповнена азотом або елегазом під надлишковим тиском і є компенсатором температурної зміни об'єму малов'язкої поліметилсилоксанової рідини. Принцип роботи конденсатора полягає в накопиченні електричної енергії з подальшим її виділенням в навантаження за малий проміжок часу. На основі технічного рішення, що заявляється, у llПТ НАН України створений високовольтний імпульсний конденсатор ИКП-35-2,5 на номінальну напругу 35 кВ і номінальною ємністю 2,5 мкФ. У конструкції конденсатора застосовано два паралельно з'єднаних пакети секцій, намотаних із тришарового плівкового діелектрика, просоченого поліметилсилоксановою рідиною ПМС-20. Конденсатор призначений для експлуатації в режимі коливального розряду з амплітудою розрядного струму до 25 кА при середньому ресурсі конденсатора 1 105 зарядів-розрядів. Таким чином корисна модель, що заявляється, забезпечує тривалу надійну експлуатацію високовольтного імпульсного конденсатора із плівковим діелектриком у позаштатних режимах з високими значеннями величини розрядного струму. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 55579 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601