CN101443972B - 电连接装置及具有这种电连接装置的电站 - Google Patents

Abstract

一种用于与中高电压的供电导体(11)电连接的装置，该装置包括绝缘部(1)和导电的电压承载部(2)，其中，由所述绝缘部(1)形成的外壳(3)围绕着电压承载部(2)，并且，绝缘部(1)由热塑性聚合物形成。外壳(3)至少沿电压承载部(2)的长度的一部分延伸成在其内周与电压承载部(2)的外周之间具有空间。

Description

电连接装置及具有这种电连接装置的电站

技术领域

本发明涉及一种用于与中高电压的供电导体电连接的装置，该装置包括绝缘部和适于连接到中或高电压源的电压承载部，其中，由所述绝缘部形成的壳体围绕着电压承载部，并且绝缘部由热塑性聚合物形成。 

本发明还涉及一种生产用于与中高电压的供电导体电连接的装置的方法，其中，在待连接到中或高电压源的电压承载部的周围模制出由热塑性树脂形成的外壳。 

电连接装置通常是电缆连接装置，电缆连接装置牢固地附连到壁元件并适于容置和连接到用于输送优选为从1千伏至150千伏的中高电压区域内的电力的电缆的配合端。通常电压承载部是具有伸出端的接触部，伸出端连接到电缆的配合端，此时通常由橡胶制成并接地的外部附加绝缘构件定位成如同围绕着接触部和电缆的配合端的套筒或包套。 

替代地，所述装置限定了适于容置连接到中或高电压源的熔断件的筒，其中，电压承载部包括由导电材料制成的屏蔽件，屏蔽件设置成用于将电场抑制在筒内的特定区域中。在这种情况下，电压承载部通常连接到熔断件的导电部或与熔断件连接的任何导电部，从而接收中或高电压但不直接参与传导任何电流。 

当然，能够构想出其它应用并且这些应用处于本发明的范围内。然而，将主要参考以上示例描述本发明。 

背景技术

根据现有技术，如同开头限定的电连接装置的电缆连接装置使用由例如环氧树脂的热固性树脂制成的绝缘部，绝缘部直接模制在接触部上 并在其上形成套筒或套管，同时使接触部留有用于与电缆的配合端连接的自由端。使环氧树脂套管的厚度与其相对于接地元件所需要的绝缘能力相适应，接地元件由所述装置所伸出的电站的壁形成。并且由于环氧树脂具有较小的几何公差，因此获得应用于中高电压场内的所需厚度不成问题。 

接触部与电缆互相连接之后，通常由橡胶制成并接地的外部附加绝缘构件定位成如同围绕着接触部和电缆的配合端以及围绕着电连接装置的绝缘部的端部的套筒或包套。经过一段时间，绝缘部的形状及外部尺寸和附加绝缘构件的形状及尺寸已变成国际标准。 

同样，现有技术的熔断件筒的筒体采用的是由固体环氧树脂制成的绝缘部，固体环氧树脂的厚度足以防止在电压承载部与筒体所伸出的电站的接地壁之间出现短路。 

为了实现以更低成本制造连接装置的目的，构想出使用热塑性树脂而非更昂贵的热固性树脂。EP1496576示出一种电缆连接装置，该连接装置使用由优选为聚酰胺的热塑性树脂制成的绝缘部。 

然而，热塑性树脂的缺点在于无法根据电连接装置所需的绝缘特性容易且迅速地模制成期望厚度。因此，EP1496576中示出的绝缘部的厚度仅为3-5毫米，从绝缘的角度看这样的厚度是不够的，因而必须增补附加绝缘体。此外，由于绝缘体直接模制到接触部的外周上，所以绝缘部的形状和外部尺寸受到接触部外周的形状和尺寸的制约。因此，通过热塑性树脂将难以获得已经采用的与使用优选为环氧树脂的热固性树脂有关的绝缘部的标准外部尺寸。当然，可通过经济的模制工艺对接触部的尺寸做适应性调整，以便使热塑性树脂能够获得期望的外部尺寸，但是这种措施将会使总制造成本高于先前使用环氧树脂作为绝缘材料的情况。 

发明内容

本发明的目的是提出一种如开头所限定的用于电连接的装置，该装置的制造可节约成本，同时该装置的设计有效防止在其电压承载部与电压承载元件所穿过或伸出的任何接地元件之间出现短路。该装置应当设计成使其易于结合或设置有用于进一步防止短路的例如绝缘气体的任  何附加绝缘物。 

此外，电连接应当设计成使得该装置可以容易地与现今的标准附加部件配合。具体地，该装置应当设计成使得其外周尺寸不会成为其生产成本的关键所在。 

通过开头部分所限定的电连接装置实现了本发明的目的，该电连接装置的特征在于，外壳至少沿电压承载部的长度的一部分延伸成在其内周与电压承载部的外周之间具有空间。 

还通过开头部分所限定的方法实现了本发明的目的，该方法的特征在于，外壳至少沿电压承载部的长度的一部分被模制成在其内周与电压承载部的外周之间具有空间。 

该装置及其电压承载部适于连接到并且穿过或伸出接地构架或元件。根据优选实施方式，外壳的内周与电压承载部之间的空间位于电压承载部穿过或伸出所述构架或元件的区域中。 

根据优选实施方式，该装置包括由热塑性树脂形成的绝缘套筒，绝缘套筒沿电压承载部的长度的至少一部分紧密包围电压承载部。因此，能够获得进一步改善的绝缘能力。套筒和外壳可以互相连接并优选地可以一起模制成一件。优选地，套筒在电压承载部邻接任何由其所穿过或伸出的接地元件的区域中、或在由于其他原因而使电压承载部与接地元件之间出现短路的倾向增强的区域中覆盖或包围电压承载部。 

优选地，外壳可以限定为以第一端部连接到套筒的管或截锥体。外壳可以在其外周处设置有用于将其连接到例如接地壁元件等周围构架的装置。这种装置可以包括凸缘等，通过这种装置可以将例如螺栓等附加紧固装置打入到所述构架中以便将所述电连接装置附连到构架。 

优选地，沿电压承载部的纵向看，套筒大体沿所述空间的整个长度延伸。因此，进一步改善了装置的绝缘特性。 

优选地，装置具有用于将其附连到接地元件的、与外壳连接的紧固装置，其中，沿电压承载部的纵向看，外壳和套筒中的至少一个延伸超出紧固装置的区域。因此，外壳或套筒形成电绝缘屏障，进一步降低了在电压承载元件与可能是构造壁这样的接地元件之间出现短路的风险。

为了进一步改善电绝缘特性，优选的是装置包括设置于所述空间中的附加绝缘介质。优选地，所述介质为加压的电绝缘气体。然而，对某些应用而言，所述介质可以包括例如橡胶体等固体材料。 

根据优选实施方式，为了进一步改善电绝缘特性，装置包括环形阻挡元件，阻挡元件在接触部与外壳之间延伸，从而优选地封闭所述空间。 

优选地，阻挡元件由热塑性树脂形成。优选地，阻挡元件还可以连接到套筒并且与套筒和外壳一起模制成一件。 

根据另一实施方式，装置包括导电屏蔽件。借助于这种屏蔽件，能够对在高电压承载元件与接地元件之间产生的电场进行影响和调节，使得在所述区域中高电压承载元件与接地元件之间出现短路的风险进一步降低。 

优选地，导电屏蔽件包埋在外壳中。 

根据一个实施方式，装置限定为电缆连接装置，其中，电压承载部包括具有接触端的导电接触部，接触端适于连接到电缆的配合端。优选地，外壳具有第一端部和第二末端，第一端部邻近接触部的接触端，并且套筒在外壳的第一端部处连接到外壳。因此，通过这种设计，装置的机械强度可以得到改善，同时也提高了绝缘特性。 

根据本发明，就装置的机械强度而言，优选地，装置包括由热塑性树脂形成的支撑构件，支撑构件与所述外壳以及与所述接触部连接并在所述空间中延伸。优选地，所述支撑构件由套筒形成。然而，可以设置由肋片形成或者在接触部与外壳之间或在套筒与外壳之间延伸的分离的支撑构件。 

根据替代性实施方式，绝缘部限定为熔断件筒，并且电压承栽部包括设置成用于将电场抑制在筒内的、由导电材料制成的屏蔽件。 

优选地，电压承载部和绝缘部限定出熔断件容置室，所述室相对于电压承载部与所述外壳之间的所述空间气密性地密封。 

根据本发明，当生产该发明装置时，优选的是：与外壳一起还模制出由热塑性材料形成的套筒，所述套筒沿所述电压承载部的长度的至少一部分紧密包围电压承载部；套筒和外壳通过模制为环绕导电部的一个  单件而彼此连接；还模制出环形阻挡元件，环形阻挡元件在电压承载部与外壳之间延伸并封闭所述空间；外壳和阻挡元件通过一起模制成一个单件而互相连接；以及阻挡元件和套筒通过一起模制成一件而互相连接。 

本发明还包括具有接地壁元件的电站或电设备，其特征在于包括根据本发明的、穿过所述壁元件的装置。具体地，根据本发明的装置通过设置于其外壳的外周上的紧固装置附连到壁元件。发明装置安装在相交壁的平面与电压承载部和外壳之间的所述空间横向交叉的位置。优选地，壁与装置之间的相交平面与装置的纵向垂直。优选地，装置的横截面大体旋转对称。当装置限定为电缆连接装置时，接触部的配接端没有被遮盖而暴露于电站外部的环境。当装置限定为熔断件筒时，经由筒的暴露于电站外部环境的端部能够到达筒的内室或内部空间。可以在筒的所述端部处设置可拆卸的端盖。 

一般而言，可以认为本发明装置具有管的形状，管的外壁由所述外壳限定，并且管内设置有相对于所述外壁具有空间的电压承载元件。管可以在其至少一个端部处进行气密性密封，以提供待布置在电站或电设备的壁中的气密性套管或筒。然而，所述空间应该与所述站的可能充填有电绝缘气体的内部连通。 

在以下的具体实施方式部分和所附的权利要求书中，将描述并限定本发明的其它特征和优点。 

附图说明

以下将参考附图作为示例描述本发明的优选实施方式，在附图中： 

图1是连接到电缆配合端的本发明装置第一实施方式的截面图； 

图2是连接到电缆配合端的本发明装置第二实施方式的截面图； 

图3是从端部观察的本发明装置另一实施方式的截面图； 

图4是限定为熔断件筒的本发明装置的替代性实施方式的截面图； 

以及 

图5是图4所示的筒的替代性实施方式的截面图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的装置的第一实施方式。该装置是一种用于与中高电压的供电导体电连接的装置，由电缆限定所述导体。该装置包括电绝缘部1和导电接触部2。绝缘部1限定了套管绝缘件或穿墙管绝缘件。接触部2呈长形棒状。绝缘部1包括外壳3和内套筒4。套筒4沿接触部2的长度方向紧密包围接触部2。绝缘部1主要由例如半晶质或半芳族聚酰胺的热塑性材料或者任何其它合适的热塑性材料构成。优选地，通过模制工艺生产所述装置，由此在一个单一的模制步骤中将绝缘部1模制成一个单件，优选为模制到接触部2上。 

外壳3限定为以其窄端5连接到套筒4的截锥体。外壳3在位于其宽端6的区域中的其外周上设置有用于将其连接到周围构架7的装置。此处构架7由在此为电连接站的竖直壁的壁元件形成。构架或壁元件7接地。在该实施方式中，连接装置包括设置有多个通孔9的凸缘8，其中螺栓10穿过所述通孔9紧固到构架7中。电绝缘部1用于使接触部2与构架7电绝缘，从而防止接触部2与构架7之间出现任何短路。因此，优选地，沿接触部的与相邻构架或壁7的平面横向交叉的纵向看，外壳3或内套筒4或者它们二者应该延伸超出构架7的区域。在图1所示的实施方式中，外壳3终止于所述区域中但是内套筒4则延伸超出所述区域。当该装置安装在构架7中时，接触部2穿过构架或壁元件7中的开口伸出以连接到位于由构架7和本发明装置本身所包围的内部空间之外的电缆。 

在图1的实施方式中，壁7是电连接站的壁中的一个。优选地，站的内部空间充填有加压的例如SF₆(六氟化硫)的电绝缘气体。所述气体充填接触部2与外壳3之间的空间，从而有助于改善电绝缘，在接触部穿过壁伸出的区域中这尤为重要。本发明装置穿过壁7伸出并且绝缘部1的外壳3的第一端部5位于所述站的内部空间的外部。外壳3的从构架伸出的包括其第一端部5的部分将在周围环境与所述站的内部空间之间形成分隔壁元件。 

在图1中，还示出了与接触部2的第一端部相对的第二接触部的配合端，配合端由待在外壳3第一端部5的区域中连接到本发明装置接触部2的电缆或这种电缆11的导体部形成。通常由硅橡胶制成并接地的  外部附加绝缘构件12定位成如同围绕着接触部2和电缆11的配合端以及围绕着电连接装置的绝缘部1的第一端部5的套筒或包套。附加绝缘构件12相对紧密地装配在所述装置的绝缘部1的外壳3的外周周围。可以由从接触部2/外壳3的相对侧接合在一起并借助于任意外部夹紧元件(未示出)夹在一起的两个配合的半部形成所述附加绝缘构件12。 

图2示出第二实施方式，根据第二实施方式，绝缘部1还包括阻挡元件13，阻挡元件13封闭并界定接触部2与外壳3之间的空间。在此，阻挡元件13由与绝缘部1类型相同的热塑性材料构成并以与绝缘部1相同的模制工艺生产。如果如在该实施方式中一样存在内套筒4，那么阻挡元件13连接到套筒4并从套筒4延伸到周围的外壳3。优选地，阻挡元件13位于外壳13的第二末端的区域中。由接触部2、外壳3以及阻挡元件界定的空间邻近周围构架7的区域。优选地，所述空间设置有或充填有例如优选为SF₆的电绝缘加压气体或者硅橡胶元件等附加电绝缘物，以进一步防止接触部2与周围构架7之间的任何短路。可以将阻挡元件看作从外壳3延伸到内套筒4或在没有这种套筒的情况下延伸到接触部2本身的环形凸缘，从而有助于密封和紧密封闭接触部2与外壳3之间的空间。然而，作为替代方案，所述凸缘可以仅在外壳与内套筒或接触部之间的距离的一部分上延伸，从而与外壳或内套筒/接触部分离，阻挡元件的主要任务仍然是防止接触部与接地构架之间出现短路。接触部、外壳、套筒和构架的几何形状以及工作电压都将决定着阻挡元件的特定设计。阻挡元件还可以包括从接触部/内套筒延伸的第一部分和从外壳延伸的第二部分。阻挡元件沿与接触部2的纵向交叉的方向延伸，但不必与纵向方向垂直。 

图3示出所述装置的一个实施方式的沿图2的III-III线的截面图。在该实施方式中，所述装置包括用于支撑绝缘部1的结构的附加支撑构件14，从而有助于使绝缘部1的机械强度更高且结构刚性更好。因而，可以更紧固地保持接触部。附加支撑构件14由在内套筒4与外壳3之间延伸的多个撑杆或肋片形成。优选地，附加支撑构件14由与绝缘部1的其余部分相同的材料构成并形成绝缘部1的一部分。优选地，附加支撑构件14可以与绝缘部1的其余部分模制在一起并可以有利地形成绝缘部1的一体部分。支撑构件14的各个撑杆或肋片之间的空间可以充填有任何合适的例如诸如SF₆等电绝缘气体或诸如硅橡胶等任何固体材料的附加电绝缘物，以便进一步防止接触部2与例如构架7之间的任何  短路。尽管将附加支撑构件14描述为与例如内套筒4和阻挡元件13等附加部件组合的组合形式，但是附加支撑构件14也可以在没有这样的附加部件的情况下设置，此时它在接触部2与外壳3之间延伸。 

根据图1和图2，根据本发明的装置还设置有密封环15，以便消除任何间隙，进而消除工作期间绝缘部1与接触部2之间出现例如气体的任何泄漏。密封环15优选在绝缘部1/外壳3的第一端部的区域中插在绝缘部1与接触部2之间并与绝缘部1和接触部2接触。 

在外壳3的区域中还设置有导电屏蔽件16，导电屏蔽件16的主要任务是在外壳3与接地构架7之间的连接区域中抑制电场，使得接触部2与构架7之间出现短路的可能性进一步减少。在此，导电屏蔽件16为包埋在外壳3中的环形的导电聚合物或复合材料、金属薄片。然而，替代地，所述屏蔽件可以暴露于外壳3与接触部2之间的空间。所述屏蔽件可以接地并且优选地可以用作指示电场强度的电压指示装置。 

图3和图4示出本发明装置的实施方式，其中电绝缘部限定了用于容置熔断件的筒17。在图3和图4中为清晰起见省去熔断件。应当理解，熔断件是从图的右侧插到筒17中，并且当熔断件处于适当位置时，电导体18将穿过筒延伸，如图3和图4中的虚线所示。导体18在筒的与自其插入熔断件的端部相对的短端处穿过筒壁。导体18穿过筒17的内部延伸一定距离而后穿过筒17的套壁。 

筒17连接到对应于前述接地构架7的构架或壁元件。如从图3和图4的左侧看，构架7与筒17之间的连接位于电导体18穿过筒的套壁的位置的更远处。导体并不穿过相交构架的平面。 

为了将导体18产生的电场抑制在筒内的从导体18的区域延伸至筒17的熔断件插入端的区域中，设置有包埋在筒17的套壁中的由导电材料制成的屏蔽件19。此处，所述屏蔽件19可以由环形的薄金属片或网制成。屏蔽件19穿过位于构架7与筒17之间的相交平面的区域中的筒壁延伸。因此，屏蔽件19伸出接地构架7中的开口。此外，屏蔽件19通过暴露于套壁中的导体18穿过的通孔而与导体18电接触(尽管图中未清楚示出)。在工作期间，当将中或高电压施加到导体18时，屏蔽件19将接受与导体18相同的电压。 

可将筒17描述为包括主要由热塑性聚合物制成的电绝缘部20和由  上述屏蔽件形成的电压承载部19。在构架7与电压承载部19之间的相交区域或平面中，最为重要的是具有令人满意的绝缘特性，以防止电压承载部19与构架7之间出现任何短路。因此，由所述绝缘部20形成的外壳21围绕着电压承载部19，其中，至少沿电压承载部19的长度的一部分，外壳21延伸成在其内周与电压承载部19的外周之间具有空间。具体地，所述空间应该设置在电压承载部19穿过构架7伸出的区域中，即设置在构架7与筒17之间的相交平面所在的区域中。 

电压承载部19可以包埋在作为绝缘部20的一部分的内套筒22中或至少由内套筒22支撑。优选地，内套筒22限定了熔断件插到其中的管体，并且能够经由管体的熔断件插入端从外部到达管体的内部。外壳21优选在筒的熔断件插入端的区域中连接到内套筒22。外壳21可以设置有用于将其附连到构架7的任何附连装置。 

图4与图3的实施方式的不同之处和图2与图1的实施方式的不同之处一样，即不同之处在于外壳3与电压承载部19或内套筒22之间存在阻挡元件24。参考图2论述的和所述阻挡元件有关的内容也对图4的实施方式有效，唯一不同之处在于在前一情况中电压承载部是接触部而在本情况中电压承载部是屏蔽件19。 

优选地，和图1至图3的实施方式一样，外壳3与内套筒22之间的空间充填有电绝缘物，优选为例如SF₆的绝缘气体混合物。 

优选地，图3和图4的筒17安装成使得筒伸出如同参考图1至图3描述的电设备一样的电设备的壁，于是所述设备的内部位于如图3和图4所示的构架或壁7的左侧。优选地，设备的内部充填有例如SF₆的绝缘气体，因此，最为重要的是筒20的内部相对于所述设备内的含SF₆的环境气密性地密封。 

和图1至图3的实施方式一样，并且出于相同的原因，图3和图4的装置设置有优选为包埋在外壳3中的附加屏蔽件24。 

应该记住，以上的描述出于示例目的，并且替代性实施方式对本领域普通技术人员而言显而易见，而且没有背离在由说明书和附图支持的所附权利要求书中限定的本发明的范围。

Claims (18)

1.一种电站，包括：

壁元件(7)，所述壁元件(7)接地；以及

用于与中高电压的供电导体(11)电连接的装置，所述装置包括绝缘部(1)和适于连接到中或高电压源的电压承载部，其中，由所述绝缘部(1)形成的外壳(3)围绕着所述电压承载部(2)，并且，所述绝缘部(1)由热塑性聚合物形成，

其中，所述装置穿过所述壁元件(7)伸出并且附接到所述壁元件(7)，所述壁元件(7)和所述装置限定内部空间，

其特征在于，至少沿所述电压承载部(2)长度的一部分，所述外壳(3)以其内周与所述电压承载部(2)的外周之间具有第一空间的方式延伸，并且，所述第一空间与所述内部空间连通。

2.如权利要求1所述的电站，其特征在于，所述电压承载部(2)适于穿过或伸出所述壁元件(7)，所述外壳(3)的内周与所述电压承载部(2)之间的所述第一空间位于所述电压承载部(2)穿过或伸出所述壁元件(7)的区域中。

3.如权利要求1或2所述的电站，其特征在于，所述装置包括由热塑性树脂形成的绝缘套筒(4)，所述绝缘套筒(4)沿所述电压承载部(2)长度的至少一部分紧密包围所述电压承载部(2)。

4.如权利要求3所述的电站，其特征在于，沿所述电压承载部(2)的纵向看，所述绝缘套筒(4)大体沿所述第一空间的整个长度延伸。

5.如权利要求1所述的电站，其特征在于，所述装置具有用于将其附连到所述壁元件(7)的、连接到所述外壳(3)的紧固装置(8-10)，其中，沿所述电压承载部(2)的纵向看，所述外壳(3)和所述绝缘套筒(4)中的至少一个延伸超出所述紧固装置(8-10)的区域。

6.如权利要求1所述的电站，其特征在于，所述装置包括设置于所述第一空间中的附加绝缘介质。

7.如权利要求6所述的电站，其特征在于，所述介质是加压的电绝缘气体。

8.如权利要求1所述的电站，其特征在于，所述装置包括在所述电压承载部(2)与所述外壳(3)之间延伸的环形阻挡元件(13)。

9.如权利要求8所述的电站，其特征在于，所述环形阻挡元件(13)封闭所述第一空间。

10.如权利要求8或9所述的电站，其特征在于，所述环形阻挡元件(13)由热塑性树脂形成。

11.如权利要求1所述的电站，其特征在于，所述装置包括位于所述第一空间的区域中的导电屏蔽件。

12.如权利要求11所述的电站，其特征在于，所述导电屏蔽件包埋在所述外壳(3)中。

13.如权利要求3所述的电站，其特征在于，所述电压承载部(2)包括导电接触部，所述导电接触部具有适于连接到电缆配合端的接触端。

14.如权利要求13所述的电站，其特征在于，所述外壳(3)具有第一端部(5)和第二末端，所述第一端部(5)邻近所述电压承载部(2)的所述导电接触部的接触端，并且，所述绝缘套筒(4)在所述外壳(3)的第一端部(5)处连接到所述外壳(3)。

15.如权利要求13或14所述的电站，其特征在于，所述装置包括由热塑性树脂形成的支撑构件(14)，所述支撑构件(14)与所述外壳(3)以及与所述电压承载部(2)的所述导电接触部连接并在所述第一空间中延伸。

16.如权利要求15所述的电站，其特征在于，由所述绝缘套筒(4)形成所述支撑构件(14)。

17.如权利要求1所述的电站，其特征在于，所述绝缘部限定了熔断件筒，并且，所述电压承载部包括由导电材料制成的屏蔽件，设置所述屏蔽件用于将电场抑制在所述熔断件筒内。

18.如权利要求17所述的电站，其特征在于，所述电压承载部和所述绝缘部限定出熔断件容置室，所述室相对于所述电压承载部与所述外壳之间的所述第一空间气密性地密封。

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