CN101436453B - 一种用于控制合成绝缘材料中的高电场的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制合成绝缘材料中的高电场的装置，该装置提供高度的介电可靠性和密封性。该装置在导向器(12)的内表面和大量电介质绝缘材料(13)的中心部分(31)之间提供环形空间(14)，其中导向器(12)接地并且大部分地围绕中心导体(11)，中心导体(11)和导向器(12)嵌在大量电介质绝缘材料(13)中。将电介质流体即六氟化硫(SF6)或油填入环形空间(14)。应用于密封的、高压的、电套管。

Description

一种用于控制合成绝缘材料中的高电场的装置
技术领域
本发明涉及在中压或高压下传输电流，并且具体地涉及由合成绝缘材料制成以及利用围绕导体的导向器的密封套管。 
更准确地，本发明涉及浸没在内部或外部并且具有合成绝缘的套管，将这些套管的内部或外部的一端设置成安装在环境空气中，以使其受环境条件的影响，而将其另一端设置成浸没在例如油或六氟化硫(SF6)的绝缘介质中。 
另一种可能的应用是绝缘插头或绝缘支座。 
背景技术
在用于在中压下传输功率的装置中，已经知道通过使用电场导向器而控制例如密封套管的绝缘系统内部的电场。 
应该想到，套管的功能是在不同介质的两个区域之间传输电流，例如在一侧的空气和另一侧的电气环境之间。它还在高压下承载电流的部分和接地的设备之间提供电气绝缘。最后，它在两个分离区域之间提供密封，并且承受可能施加至组成电流套管的导体的杆的机械力。 
因此，现在参照图1，如法国专利申请FR2837615中所描述的，沿该产品末端的纵断面显示了这种类型的控制装置。因此，其显示了被大量绝缘材料3围绕的电流套管，其中导向器2的一个末端嵌在绝缘材料3中。接地的导向器2的功能是传统的，即控制导体1周围的电场，并且其长度通过一个圆柱形部分而延伸进入空气，设置该圆柱形部分例如用于焊接至气体绝缘中压装置的金属槽组件中的孔，并且用于将机械力从导体1传送到连接至通用结构的导向器2。 
概括地说，这种类型的导向器因此具有旋转体的形式并且由钢、铝或一些其他的导电金属材料制成。 
此外，图1中所示的套管避免了由于使用大量绝缘材料3而导致的一些基本问题，例如由于合成绝缘材料的膨胀系数而导致的化学模制收缩和热模制收缩。
当使用套管时也避免了差热膨胀的问题。为了这个目的，提出使用半导体层4围绕导向器2的末端，并将它们整体嵌在大量合成绝缘材料3中。 
然而，这样的密封套管系统并不令人满意。这是因为该装置由于使用两种不同的材料而相对复杂，即大量合成绝缘材料3中的绝缘材料和半导体层4中的半导体材料。另外，由于使用这两种不同的材料，并且制造方法本身复杂且必须执行两步操作，即用以施加半导体材料的第一模制操作，以及之后的用于施加绝缘材料的第二模制操作，该装置的制造也相当复杂。最后，根据获得的套管的质量，这种类型的系统的产品并不是非常可靠。就此而论，在绝缘材料上模压导电材料或半导体材料相当的错综复杂。在压力下注射绝缘材料的过程中存在撕裂的危险，并且会发生从导电材料脱离的危险。此外，导电材料的微粒由于在注射过程中脱离而冒着被由绝缘材料组成的绝缘结构捕获的危险。 
应该注意到，具有工作在中压下并且被模制在绝缘材料中的部件的场导向器可以由柔性金属栅格构成，因此它们能够完美地跟随在合成材料中可能发生的任何膨胀和收缩。相反地，这种类型的导向器不能实现由刚性导向器提供的机械功能。 
发明内容
因此本发明的目的是提出另一种消除了上述缺陷的密封套管。 
为此，本发明主要提供一种装置，其用于控制密封的电流套管中的高电场，同时传递机械力并且利用大量绝缘合成材料和接地导向器，其中大量绝缘合成材料模压在中心导体周围，导向器以预定的、不可忽略的距离围绕中心导体，将该距离限定为施加至电流套管的电压的函数。 
根据本发明，将合成材料从金属场导向器的内表面省略，并且由此在导向器和中心导体之间形成一个环形空间，而没有任何合成绝缘材料。 
优选地，该空间的厚度大于或等于10毫米。 
在一个实施方式中，在中心导体周围，即在导体和环形空间之间设置少量合成绝缘材料。 
为了获得整体的有效性，优选地环形空间填充有电介质流体。 
有利地，该电介质流体可以是六氟化硫(SF6)或油。 
可以通过在导向器周围且在位于金属导向器外表面上的绝缘材料中使用玻璃 织物而完成该装置。 
也可以在导向器外表面上使用由环氧树脂和玻璃织物组成的绝缘复合材料。 
附图说明
通过阅读下面的实施方式并且结合三个附图可以更清楚地理解本发明及其各技术特点，其中三个附图分别显示： 
图1示出现有技术的套管装置的横截面； 
图2示出本发明的优选实施方式的横截面细节；以及 
图3示出本发明的完整实施方式的横截面。 
具体实施方式
参照图2，本发明中包括的主要元件是实际上为一杆的中心导体11；接地导向器12；以及实心的合成绝缘材料13。这个材料围绕中心导体11的大部分(即，围绕的量足够将机械力从构成中心导体11的杆传递至绝缘材料13)，并且绝缘材料还从外部围绕导向器12的末端，围绕的量足够将机械力从绝缘材料13传递至导向器12。然而，在导向器12的内表面之间，具体地在其末端20的区域形成环形空间14，从而能够将电介质流体导入环形空间14。 
设置环形空间14使其具有不小于10毫米的厚度。将该空间或者从中心导体11至导向器12的间隔距离限定为施加至套管的电压的函数，例如30mm对应于在SF6气体中36千伏(kV)的标称电压，用于具有170kV数值的峰值雷电过电压。 
优选地，电介质绝缘流体是油或六氟化硫(SF6)。因此，仅在导向器12外侧的环形部分31上模压大量电介质绝缘材料13，从而保证导向器12和其本身之间的机械强度和密封功能。对于中心导体11，通过中心部分30延伸合成绝缘材料13的长度还提供了机械强度，并且如果需要的话，能够延长导向器12和中心导体11之间的爬电通道。应该理解，合成绝缘材料30的中心部分31可以具有不同的长度，也就是说它可以围绕中心导体11延伸地更长一些，或者可以更短或不存在。 
应该注意到，实心的合成绝缘材料13相对于由放入环形空间14的流体组成的电介质绝缘材料需要是不漏的。因此优选地合成绝缘材料13是热固的、热塑性的或弹性材料的聚合物型树脂。优选地中心导体11由铝或铜制成。设置导向器12使其由例如不锈钢的刚性金属制成，使其不会变形。
最后，在使用中使得例如在环境温度下测量的1.5巴的绝对压力下在环形空间14中保持六氟化硫(SF6)。 
因此，在50赫兹(Hz)工频下的电气绝缘范围内，设置上述类型的装置以支持例如70kV的均方根(rms)电压。另外，它能够支持例如具有170kV峰值的雷电过电压的浪涌电压。此外，通过在模制过程中在导向器12周围增加例如玻璃纤维的增强纤维(玻璃纤维浸渍在模压环氧树脂中)，可以消除由于模制温度和工作温度之间的差异膨胀效应而导致在张力作用下刚性导向器12的外表面上的合成绝缘材料13破裂的危险。因此形成合成材料16，其与导向器12的外表面接触，并且嵌在大量合成绝缘材料13中。最后，可以注意到使用玻璃织物15(玻璃织物是可以使用玻璃纤维的一种具体方式)还可以改善在相同位置的电介质绝缘材料13的机械性能。 
图3中示出了本发明装置的实施方式的另一个具体实施例。其显示了图2中示出的主要元件，即由电介质绝缘材料23的环形部分25围绕的导向器22，电介质绝缘材料23的长度沿与导向器22相对的一侧围绕中心导体21延伸，绝缘体23设置有用于增加电介质跟踪距离的翼片24。 
本发明的优点 
所获得的电介质绝缘功能是本发明的装置中最令人满意的。对于它的机械强度也是同样满意的。从而增加了该组合件作为一个整体的可靠性。这样的用于电介质绝缘材料和导向器的形式的设计使得采用的制造过程相当简单，特别是在单个步骤中进行模制。并且，减少了生产成本。

Claims (6)

1.一种用于控制密封的电流套管中的高电场的装置，该套管具有包在合成绝缘材料(13，23)中的中心导体(11，21)，其中合成绝缘材料(13，23)围绕中心导体(11，21)模制，并且还具有接地的导向器(12，22)，该导向器(12，22)以预定的距离围绕中心导体(11，21)，
其特征在于，在导向器(12)和围绕中心导体(11，21)的合成绝缘材料(13)的中心部分(31)之间提供环形空间(14)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，环形空间(14)的径向宽度大于或等于10毫米。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，环形空间(14)填充有电介质流体。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，电介质流体是六氟化硫(SF6)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，它包括围绕导向器(12)设置的增强纤维(15)。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，它包括位于导向器(12)外表面上的、由聚合体和增强纤维组成的复合绝缘材料(16)。
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