CN101019290A

CN101019290A - 隔离壁

Info

Publication number: CN101019290A
Application number: CNA2006800005992A
Authority: CN
Inventors: 法布里斯·哈斯科特; 卡塔尔多·迪亚弗里亚
Original assignee: Siemens Transmission and Distribution SA
Current assignee: Siemens Transmission and Distribution SA
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2007-08-15
Also published as: EP1715556A1; KR20070067071A; EP1872451A1; WO2006111479A1

Abstract

一种封闭开关装置设备或者封闭线路的隔离壁，用于在机壳内侧支撑和定位导体，其必须包括绝缘体，用于将穿过隔离壁的导电电导体从接地机壳分开。这种隔离壁应当紧凑，尤其是具有较小的径向尺寸，从而允许隔离壁具有较小的整体尺寸，因此允许开关装置或者线路具有较小尺寸，即使用于HV应用也是如此。这是由本发明，通过在隔离壁(11)的板(12)和用来连接两个相邻部分的导体(10a、10b)的连接装置(13)之间设置中空圆柱形的绝缘装置(14)而实现的。

Description

隔离壁

技术领域

本发明涉及开关装置或者线路的金属机壳的隔离壁，用于将金属机壳的一个部分从另一个部分分开，该隔离壁包括板，其支撑至少一个电导体，所述电导体穿过隔离壁从该金属机壳的一个部分到达另一个部分，该隔离壁进一步包括穿过导体的导电连接装置，该隔离壁和该连接装置被电绝缘装置分开。

背景技术

电气设备的绝缘体必须满足特定的要求。首先，绝缘距离必须足够长，以避免绝缘体的端子之间产生电弧，该电弧当然还取决于周围介质，例如气体绝缘开关装置内的SF₆。其次，绝缘体必须提供高的抗蠕变性，避免蠕变电流在绝缘体的端子之间流动。因此，由绝缘体的尺寸限定的蠕变距离必须足够长，以抑制或者至少降低蠕变电流。这些标准特别是在高压(HV)设备诸如空气或者气体绝缘开关装置(AIS或者GIS)中必须遵守。

开关装置典型地包括金属性机壳，电导体穿过该机壳，并且该机壳可以容纳不同的电气设备诸如开关、电路断路器等。金属性机壳典型地通过隔离壁分隔成几个部分(或者舱)，用于使得开关能够组装或者使组装简化。所述隔离壁同时用作机壳内侧的电气导体的支撑、定位和引导设备。隔离壁可以以气密方式将相邻的部分分开，或者可以在隔离壁上设置连接开口，允许气体在这些部分之间循环。因为金属性机壳典型地接地，所以绝缘体必须设置在金属性机壳或者隔离壁与电导体之间。这种隔离壁通常还用于封闭的电线。

为了正确实现电气绝缘，一种方案包括向由绝缘材料，通常是环氧树脂，制成的大圆形支撑板内插入三个电极。这种类型的气密分隔在文件DE26 24908Al中有说明。绝缘支撑板的周边容纳在金属电枢环中，使其固定在设备的其中一个部分的壳体的端部凸缘上。然而，绝缘支撑件尺寸较大，其再一次导致设备的最大电压有限。另外，制造大尺寸的绝缘板花费很大。

在EP717 484Al中公开的气体填充的封闭线路的替代方案包括金属支撑板，后者设置有开口，使得单个衬套可以插入。每个单个衬套然后包括绝缘部件，其在中心部分支撑其中一个电极。为防止电极和支撑件之间的电弧，应当加长电极和板之间的蠕变距离，这导致支撑电极的绝缘部件的形成特征锥形形状。这种类型的锥形绝缘体不仅沿轴向方向从隔离件的端面突出，而且还具有显著的径向延展，这阻止了导体的紧凑布置。

另一种隔离壁例如在EP1 182 760Al中公开，其示出了三相电气开关装置的隔离壁。盘形隔离壁布置在两个相邻机壳部件的凸缘之间，并且包括盘形绝缘体，作为穿过隔离壁的三个导体每一个的支撑件。该隔离壁的轴向尺寸被该隔离壁的两个端面限制，因此能够沿径向方向插入该壁，而不需要将相邻机壳轴向位移。这样简化了开关装置的组装，但是另一方面，尤其对于HV开关装置而言，增大了这种隔离壁的径向尺寸，因为需要电弧和蠕变距离。

已知，开关装置的介电可靠性很大程度上取决于某些所谓的“三相点界面”上的电场应力，所述三相点界面是绝缘部件、周围介质例如绝缘气体和导体之间的共用边界。开关装置的设计师旨在将这些界面上的电场降低，以基本上实现零电场区域。利用已知的、其绝缘部件主要沿径向方向延伸的隔离件，如果电压范围升高，则必须增大隔离件的直径，并且开关装置或者线路的整体尺寸受到影响，这与实现紧凑的设计是相反的。

发明内容

本发明的目的是提供一种隔离壁，用于隔离电气设备的金属性机壳，并且用于支撑穿过金属性机壳的导体，其坚固并且紧凑，并且可容易地适配到不同电压范围。

该目的通过根据权利要求1的本发明的特征所实现。

利用根据本发明的隔离壁，通过简单地调节管形绝缘装置的长度，隔离件可以容易地适配不同的电压范围。隔离壁的径向尺寸主要取决于每个导体之间和导体与机壳之间所需的绝缘距离，并且不受所需蠕变距离的显著影响，这样允许设计非常灵活紧凑的隔离壁，因此允许设计非常紧凑的开关装置或者线路，即使对于HV应用也是如此。

另外的优势基于这样的事实，即穿过隔离壁的导体的电场基本上与沿管形绝缘装置的蠕变距离正交，这减小了介电应力并且增加了绝缘装置的介电可靠性。

附图说明

本发明的优选实施例和进一步的优点如独立权利要求和以下的发明说明所述。

本发明在以下参照图1至6予以详细说明，附图示出了本发明的具有优势的、非限制性的和示意性的实施例，其中：

图1示出了典型的三相GIS装置，每一相封闭在独立的机壳内；

图2示出了机壳内的三相隔离壁的横截面；

图3示出了三相隔离壁的细节；

图4示出了三相隔离壁的透视图；和

图5和6是隔离壁的备选实施例的一部分。

具体实施方式

气体绝缘开关装置(GIS)设备1典型地包括用于每一相的母线2；隔离开关(disconnector switch)3；接地开关4、7；和电路断路器5，如图1所示，但是也可以包括其他的、进一步的和/或不同的设备，如众所周知的那样。当然，对于多于一个的相也可以具有单个机壳，例如位于一个机壳内的三相开关装置。这种开关设备1对于现有技术是已知的，因此不作详细解释。

GIS设备1的机壳8由绝缘气体，诸如SF₆气体填充，并且还包括电导体(等)，它们穿过开关装置1。机壳8被分成几个部分，以允许容易地组装开关装置1。这些部分利用布置在单个部分端面上的凸缘结合在一起。导体通过绝缘体定位并且支撑在机壳8内，其中绝缘体必须确定尺寸以防止在导电导体和接地机壳8之间产生电弧和蠕变电流。为此，在相邻部分之间设置了隔离壁11，它们承载绝缘体并且因此支撑和定位导体。隔离壁11也可以是气密性的，以相对于绝缘气体将一个部分与相邻的部分密封，这对于拆卸或者维护工作是尤其有优势的，因为SF₆气体仅需要从特定的部分移除，而不用从全部机壳8内移除。当然还可以在机壳8内包括多于一个的导体，例如用于三相开关装置的3个导体，所述三相开关装置也需要隔离壁11，其承载用于每个导体的一个绝缘体。

图2和图3详细示出了发明的三相隔离壁11的实施例。隔离壁11布置在两个相邻机壳部件8a、8b的两个凸缘20a、20b之间，因此将开关装置1的两个部分S₁和S₂分开。为了确保机壳的气密性，密封件例如密封垫18设置在凸缘20a、20b和隔离壁11的板12之间。

由于隔离壁11可以支撑一个或者多个导体10，并且每一相的导体10和隔离壁11的相应部件基本上是相同的，所以发明的隔离壁11仅关于一个相予以说明，而无任何限制。该示例的隔离壁11支撑和定位3个导体10，每一相一个，它们穿过隔离壁11并且穿过机壳8。

隔离壁11，如图3所示，包括板12，优选为高机械强度的金属板，从而在机壳内承受高压(在仅仅其中一个相邻部分充有气体的情况下)，该板支撑和定位穿过隔离壁11从机壳8的一个部分到达相邻部分的电导体10a、10b(在图3中未示出)。本示例中的板12具有圆盘形并且根据机壳8的横截面可以具有任何横截面，优选是圆形横截面。为三个相设置了隔离壁11，并且隔离壁11包括用于每个相的导电连接装置13，用来在隔离壁11每一侧上连接导体10a、10b。为此，连接装置13可以设置有螺纹孔16，用于将导体10a、10b例如通过螺纹螺栓9连接到连接装置13。

连接装置13安装在绝缘装置14的其中一个端面上，并且在本实施例中这样布置，使得绝缘装置14至少部分包围连接装置13。连接装置13和绝缘装置14之间的连接可以是任何适当的机械连接，例如正连接(positiveconnection)和/或非正连接、结合、螺栓连接等。如果实现了相邻机壳部分的气密分离，则连接装置13和绝缘装置14之间的连接需要是气密的，这可以通过例如滑动配合或者通过使用适当的密封件例如类似密封垫来实现。

绝缘装置14的另一个端面例如通过适当的机械连接固定在配件15上，其设计成将绝缘装置14和连接装置13布置固定在板12上，所述板具有用于每一相的开口。为此，配件15设置有配合凸缘19，用于将其固定在板12的肩部20。图3的实施例中的配件15通过螺栓17固定在板12上，但是也可能是任何其他适当的连接。

如果要实现气密隔离，可以在配合凸缘19和肩部20之间设置另一个密封垫18。配件15和绝缘装置14之间的连接可以与如上所述的连接装置13和绝缘装置14之间的连接是相同类型。

绝缘装置14、配件15和连接装置13可以具有任何适当的横截面，优选为易于制造的圆形横截面。

绝缘装置14被设计和确定尺寸，从而确保没有或者至少仅有较小的蠕变电流从导电连接装置13流动到接地的配件15或者板12。这意味着，绝缘装置14的两个端子之间的绝缘距离需要足够长，以避免这种蠕变电流。

绝缘装置14呈管形，这意味着在本申请的上下文中，绝缘装置14的轴向延展优选地显著大于其径向延展，与圆盘形相反，后者的径向延展大于其轴向延展或者与轴向延展处于相同的数量级。轴向和径向延展之间的比率大于1、优选大于1.3，尤其是大于1.5或者2是有优势的。比率的上限基本上由开关装置设备的电压范围确定。对于HV应用，例如电压大于72.5kV并且最高到145kV或者甚至更高，绝缘装置14的蠕变距离当然要远大于中高压应用(例如6kV-32kV)或者低压应用。利用这种管形绝缘装置14，蠕变距离基本上由其轴向延伸所限定，因此，仅仅绝缘装置14的轴向尺寸需要被调节以适配不同电压范围的隔离壁11，而其径向尺寸主要取决于每个导体10之间和导体10和机壳之间所需的绝缘距离。这意味着如果希望限制绝缘距离，则仅需调节绝缘管14的长度。这允许设计小半径的绝缘装置14，因此也允许设计小半径的隔离壁11本身，这再一次致使隔离壁11具有非常紧凑而仍然灵活的设计，原因是导体10可以因此布置地非常靠近。

通过使用管状绝缘装置14，还可以实现穿过管状绝缘装置14的导体的电场基本上与沿绝缘装置14的蠕变距离正交。这减小了绝缘装置14上的介电应力，并且增加了其介电可靠性。

绝缘装置14可以用铸塑树脂或者纤维(例如，玻璃、聚酯或者芳族聚酸胺纤维)加强树脂形成，这些材料提供了优良的机械和电气绝缘强度以及低密度、低重量和高耐化学腐蚀性，像机壳内的SF₆气体。另外，这种树脂管可以制造成几乎任何形状和横截面，使得它们也非常灵活。

在图4的透视图中，示出了圆形隔离壁11。隔离壁11的板12在其径向端部具有孔21，用于在相邻机壳部件8a、8b的凸缘20a、20b之间例如通过穿过孔21的螺栓固定隔离壁11。三个相布置在例如板12内的圆上，但是任何适当的布置当然也是可行的。因为采用管形绝缘装置14导致的非常紧凑的布置，单个相的导体10a、10b可以紧密布置在一起，并且隔离壁11的整体径向延展可以保持较小，这反过来允许即使在HV应用场合也可以紧凑地确定开关装置的机壳尺寸。

对于单个相的隔离壁11，当然仅有一个导体10，优选地布置在隔离壁11的中心。

图5示出了发明的隔离壁11的另一种优选实施例的一部分。绝缘装置14在其每个端面上设置有配件15a、15b。一个配件15a用于将绝缘装置14例如通过螺纹螺栓17固定到板12上，另一个配件15b用于将连接装置13，在本例中为一部分导体10a，例如通过螺纹螺栓21固定到绝缘装置14上。配件15a、15b和绝缘装置14之间的连接可以是任何适当的机械连接，如上所述。

图6还示出了另一种优选实施例，其带有管形绝缘装置14，其一个端面通过任何适当的机械连接，例如正连接和/或非正连接、结合、螺纹螺栓等，直接固定到板12上。其他端面可以连接到配件15b或者连接装置13上(如图6所示)。

虽然本发明已经参照开关装置进行了说明，但是其也适用于封闭线路(单个或者多个相)，类似于例如气体绝缘线路，它们具有许多沿着该线路的隔离壁，以在几个部分内支撑导体(等)和/或分开线路。

Claims

1.一种开关装置或者线路的金属机壳的隔离壁，用于将金属机壳的一部分与另一部分隔开，隔离壁(11)包括板(12)，其支撑至少一个电导体(10)，所述导体穿过隔离壁(11)从金属机壳的一部分到达另一部分，隔离壁(11)进一步包括用来穿过导体(10)的导电连接装置(13)，隔离壁(11)和连接装置(13)被电气绝缘装置(14)分开，

其特征在于，绝缘装置(14)是带有两个端面的中空圆柱形，一个端面连接到板(12)，对置的端面连接到连接装置(13)。

2.如权利要求1所述的隔离壁，其特征在于，隔离壁(11)包括用于将绝缘装置(14)固定到隔离壁(11)的配件(15、15a)。

3.如权利要求1或者2所述的隔离壁，其特征在于，绝缘装置(14)包括用于将连接装置固定到绝缘装置(14)的配件(15b)。

4.权利要求1至3任一所述的隔离壁，其特征在于，绝缘装置(14)至少部分包围连接装置(13)。

5.如权利要求1至4任一所述的隔离壁，其特征在于，绝缘装置(14)由树脂形成，优选由纤维强化树脂形成。