CN101515705A - 用于主高压导线的套管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于主导线(12)的套管(10)，包括：在穿过该套管延伸且为该主导线(12)设置的细长体积周围彼此间隔地设置的n个导电材料的箔片(F1，F2，F3，F4，F5)；以及围绕该箔片且设置有测量开孔(18)的机械固定及电接地物体(16)。在与该体积的伸长方向(D)垂直的方向中距该体积的第n－1箔片(F4)包括开孔(24)且电附接到该物体(16)。在相同方向中距该体积的第n箔片(F5)经由该测量开孔连接到用于实现该套管的电测量的分接头(20)，其中第n箔片置于该物体(16)与该第n－1箔片之间。这种类型的套管承受得住该主导线上的快速高压瞬态过程。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备且更具体而言涉及用于互联电力设备的主导线的套管。
背景技术
用于高压导线的套管用于实现电力设备的互联，例如，像设置在分离的房屋中的这种设备之间的互联，这是已知的。这种套管则一般设置在这些房屋之间的墙壁中。
一种已知的这种用于主电导线的套管在图1中示意性示出，该图示出了沿着主电高压导线12的长度方向截取的这种套管的剖面。主导线12穿过套管的中间，且因此套管10环绕主电导线12。主导线12此外还被设置在套管10内部的导电材料的许多箔片F1、F2、F3、F4和F5径向环绕。在该已知套管10中，因而存在环绕主导线12的第一最内部箔片F1。第二箔片F2依次环绕第一箔片F1。此后接着是环绕第二箔片F2的第三箔片F3。第四箔片F4环绕第三箔片F3。最后第五且最外部的箔片F5环绕第四箔片F4且连接到用于接地目的的凸缘16。所有箔片还从主导线12开始在径向方向中通过间隙彼此隔开。此处还已知的是，通过向最外部的箔片F5和F4其中之一F5或二者F5和F4提供附加电导线来提供一个和多个测量分接头20和22。于是通过设置在凸缘16中的测量开孔18可到达这些分接头20和22。此处第二分接头22是可选的，其由虚线示出。箔片最后被壁14环绕，该壁可以由陶瓷材料提供，或者如果绝缘材料或电介质材料是固体的，则可以通过该绝缘材料或电介质材料提供。提供分接头是因为在很多情况中它有利于测量套管的各种属性，像其电介质属性，例如，为了查看其运行是否正确或其在运输过程中是否变潮湿。在其间连接套管的设备的工作过程中，这些分接头接地，这可以通过使用凸缘的密封盖密封测量开孔18并连接分接头20和22到该密封盖来完成。然而，通向分接头的附加电导线提供寄生电感，且箔片提供一系列电容。
该已知套管的模型的电气原理图在图2中示出。可以看出，不同的箔片共同构成串联连接在主导线提供的电压V和凸缘提供的地之间的许多电容。因而存在：连接到电压V且由第一箔片F1和此处表示为CON的主导线形成的第一电容CCON-F1，连接到第一电容CCON-F1且由第一和第二箔片F1和F2形成的第二电容CF1-F2，连接到第二电容CF1-F2且由第二和第三箔片F2和F3形成的第三电容CF2-F3，连接到第三电容CF2-F3且由第三和第四箔片F3和F4形成的第四电容CF3-F4，连接到第四电容CF3-F4且由第四和第五箔片F4和F5形成的第五电容CF4-F5，以及连接在第五电容CF4-F5和地之间由第五箔片F5和此处表示为FL的凸缘形成的最后的第六电容CF5-FL。连接在第五箔片和第一测量分接头之间的附加导线进一步提供了与第六电容CF5-FL并联连接且因而连接在地与第五电容和第六电容CF4-F5和CF5-FL的结点之间的第一电感L1。连接在第四箔片和第二测量分接头之间的附加导线进一步提供了连接在地与第四和第五电容CF3-F4和CF4-F5的结点之间的第二电感L2。当盖子封闭测量开孔时，形成这些导线的接地。通过研究图2可以理解，第五和第六电容CF4-F5和CF5-FL与这些电感L1和L2一起形成在某些频率谐振的谐振电路。这意味着如果电导线供给的电力具有通常表示为VFT(极快速瞬态过程)的瞬态过程，这些瞬态过程可能导致谐振电路谐振，这进而可能导致套管尤其由于高压而损坏。这是极不希望的。
因此，存在提供解决上述问题的新型的上述类型套管的需要。
发明内容
本发明旨在解决停止主导线上的快速高压瞬态过程以防止损坏设置有测量分接头的套管的问题。
该问题一般通过一种套管解决，该套管具有为主导线设置且穿过其延伸的细长体积，其中与该体积的伸长方向垂直的方向中的第n-1箔片包括开孔且电附接到机械固定且电接地物体，且置于该物体和第n-1箔片之间的、在相同方向中距该体积的最外部的第n箔片经由该物体中的测量开孔连接到测量分接头。
因而本发明的一个目的是提供一种具有测量分接头的套管，该套管可以承受住主导线上的快速高压瞬态过程。
根据本发明，该目的通过用于主导线的套管来实现，该套管包括：
在穿过该套管延伸且为该主导线设置的细长体积周围彼此间隔地设置的n个导电材料的箔片，以及
围绕箔片且设置有测量开孔的机械固定及电接地物体，
其中，
与该体积的伸长方向垂直的方向中距该体积的第n-1箔片包括开孔且电附接到该机械固定及电接地物体，并且
电接地相同方向中距该体积的第n箔片经由该测量开孔连接到分接头，该第n箔片置于该机械固定及电接地物体与第n-1箔片之间，且可以经由该分接头对该套管进行电测量。
本发明具有很多优点。根据本发明的套管将会承受住极快速瞬态过程。因而其不会被主导线上的高压瞬态过程破坏。根据本发明，还可以在经由套管连接的电力设备的工作期间以及当这种设备不工作时进行测量。还可以进行瞬态过程的测量。本发明还提供比现有技术套管更高的分压比，且这还是在不需要高电容的情况下完成的。
考虑说明书、附图和示例，其他目的和优点以及示例性实施例的结构和功能将变得显而易见。
附图说明
本发明的前述和其他特征和优点将从下面如附图中说明的本发明的示例性实施例的更具体描述得到显现，附图中相同的参考数字一般表示相同的、功能相似和/或结构相似的元件。
图1示出了环绕电导线的已知类型套管的剖面图，其中该剖面沿着该导线的长度方向截取；
图2示出了该已知套管的电气模型的电路图；
图3示出了根据本发明的实施例的、环绕主电导线的套管的剖面图，其中该剖面沿着该导线的长度方向截取；
图4示出了套管的横截面剖视图，其中该剖面沿着图3中的A-A线截取。
图5示出了根据本发明的套管的电气模型的电路图；以及
图6示出一种电路图，其已相对于图5中的电路图进行了简化。
具体实施方式
下面详细讨论本发明的实施例。在描述实施例中，为清晰起见，采用了特定的术语。然而，本发明不限于如此选择的这些特定术语。尽管讨论了特定示例性实施例，应当理解其仅用于说明目的。相关领域技术人员将意识到，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下使用其他组件和配置。
图1和图2描述了现有技术套管，因此不再进行描述。
根据本发明的用于主高压导线的套管例如可用于实现电力设备之间的互联，例如像分离房屋之间的变压器和开关装置的互联。套管例如可以设置在这些房屋之间的墙壁内。它还可以设置在变压器的外壳和通向开关装置的导线上。套管因此可以放置在与导线相关的若干地点，上面给出的示例仅是其中的几种。
在图3中，示意性示出了根据本发明的实施例的用于主电导线12的套管10。图3示出了沿着主电导线12的长度方向截取的该套管10的剖面。此处主电高压导线12是套管10的一部分，且在套管的中间穿过为其设置且具有伸长方向D的细长体积延伸。该主导线12被很多箔片F1、F2、F3、F4和F5环绕。箔片更具体而言设置在包括主导线的该细长体积周围，在与该体积的伸长方向D垂直的方向中彼此隔开。与该体积的伸长方向D垂直的方向在本实施例中是径向方向。在套管10中，因而存在环绕主导线12的第一最内部的箔片F1。第二箔片F2依次环绕第一箔片F1。此后接着是环绕第二箔片F2的第三箔片F3。第四箔片F4环绕第三箔片F3。最后，第五且最外部的箔片F5环绕第四箔片F4。所有箔片还从主导线12开始在径向方向中通过间隙彼此隔开。此处，每个箔片形成为空心圆柱体，每个箔片相对于在径向方向较接近主导线12的前一箔片具有增加的直径。在径向方向比相邻箔片更接近主导线12的箔片进一步在该体积的伸长方向D中具有比该相邻箔片更长的延伸。此处，直径和长度一般选择为使得每个箔片将覆盖相同的面积。因此，此处箔片在该体积的伸长方向D的长度随至该体积的距离(此处为径向距离)而减小。每个箔片由诸如铝的导电材料制成。套管进一步填充有诸如油、油浸纸和环氧树脂这样的绝缘材料或电介质材料，且因而箔片之间的空间被填充以这些材料。箔片被壁14环绕，如果绝缘材料或电介质材料是流体，该壁可以由陶瓷材料提供，或者如果绝缘材料或电介质材料是固体，该壁可以由该绝缘材料或电介质材料本身提供。
在附图中，示出了5个箔片以描述套管10的功能。然而，应当意识到，可以使用更多的箔片。因此一般而言，在套管中可以存在n个箔片，其中最接近主导线的箔片是第一箔片F1，且最外部的箔片可以称为第n箔片。在本示例中，n是5，且因此第五箔片F5此处是第n箔片。类似地，第n-1箔片此处将是第四箔片且第n-2箔片将是第三箔片F3。根据本发明的原理，除了第n和n-1箔片之外，所有箔片都是“电浮接”的，即，这些箔片缺少与任何其他导电材料的电连接。不过，根据本发明，第n-1箔片F4电连接到机械固定及电接地物体16以便接地。该箔片因而是与上述体积的伸长方向D垂直的方向中距该体积的第n-1箔片，该垂直方向在本发明中为径向方向。该机械固定及电接地物体在本发明中实现为凸缘。在本实施例中，提供有至凸缘16的若干电连接，其中第一组设置在测量开孔18的一侧，且另一组设置在测量开孔的相对侧上。这些组还设置在沿着主导线12的长度方向(即该体积的伸长方向D中)超出第n箔片F5的第n-1箔片F4的区域中。第n-1箔片和凸缘因此通过这些接地连接包围第五箔片。该箔片F4还设置有开孔24，即圆柱形箔片中设置的孔，该开孔可以对准于测量开孔18，尽管这在任何情况下都不是必要条件。第n且最外部的箔片F5还经由测量开孔18连接到所设置的测量分接头20。因而，在上述径向方向中距该体积的第n箔片F5布置于凸缘16和第n-1箔片F4之间。在本实施例中，第n箔片经由通向电阻器R1的附加导线连接到分接头。此处还应当意识到，在本发明的某些实施例中，该电阻器可以省略。
如上所述，该第n-1箔片接地。用于电连接组其中之一的这种接地的属性在图4中更详细示出，该图示出了一个剖面图，该剖面图是套管10的横截面剖面图，其中该剖面沿着图3中示出的A-A线截取。从该图中可以看出，第n-1箔片F4在环绕箔片对称设置并连接到凸缘16的电连接组之一中包括很多连接。这些连接因而环绕该弯曲箔片F4设置在周边上。在图3中可以看出，还在圆柱体箔片的每端部提供一个这样的组，即，优选地在第n箔片F5的两侧上和测量开孔的两侧上提供这种组。
对应于图2的电路图但用于本发明的套管的等效电路图在图5中示出。在该等效电路图中，以图2中示出的已知套管的电路图相同的方式，存在串联连接在电压V和地之间的电容，其中电容通过箔片的使用来实现。主导线此处表示为CON且凸缘表示为FL。和图2中一样，存在：连接到电压V且由第一箔片F1和主导线形成的第一电容CCON-F1，连接到第一电容CCON-F1且由第一和第二箔片F1和F2形成的第二电容CF1-F2，连接到第二电容CF1-F2且由第二和第三箔片F2和F3形成的第三电容CF2-F3，连接到第三电容CF2-F3且由第三和第四箔片F3和F4形成的第四电容CF3-F4以及连接到第四电容CF3-F4的第五电容CF4-FL。在第四箔片F4和凸缘FL之间存在电容耦合。因此，与图2的第五电容不同，该第五电容CF4-FL由第n-1箔片(此处为第四箔片F4)和凸缘形成。根据本发明，该第n-1箔片F4还连接到用于接地的凸缘，且用于该目的电连接提供与第五电容CF4-FL并联连接(即连接在地与第四和第五电容CF3-F4和CF4-FL的结点之间)的电感LF4-FL。还存在由第n-1箔片F4和第n箔片(此处为第五箔片F5)形成的第六电容CF4-F5。第六电容CF4-F5在第一端连接到第四和第五电容CF3-F4和CF4-FL的上述结点，且在第二相对端连接到电感L3的第一端。该电感L3通过通向测量分接头的附加导线提供。因为在第n-1箔片F4中存在开孔，在第n-2(此处为第三)箔片F3和第五箔片F5之间还存在电容连接，该电容连接此处通过连接在第三和第四电容CF2-F3和CF3-F4的结点与第六电容CF4-F5和电感L3的结点之间的第七电容CF3-F5实现。还存在第n箔片F5和(接地)凸缘之间的电容连接。该电容连接此处实现为地与第六电容CF4-F5和电感L3的结点之间的第八电容CF5-FL。最后，电阻器R1连接到通向第n箔片F5的附加导线，其在该电路图中通过连接在电感L3的第二端和测量分接头之间的电阻器R1示出，其中在该测量分接头处可以进行对套管的测量。
该电路图可以进行简化。简化的电路图在图6中示出。电感LF4-FL很小，并且因为在凸缘16和第n-1箔片F4之间设置有很多并联连接，因此可以看作是直接接地。这还使得可以移除第五电容CF4-FL。第六和第八电容CF4-F5和CF5-FL因此也并联连接，且因而它们可以表示为单个电容CF4，F5，FL，其是第六和第八电容CF4-F5和CF5-FL之和。最后，和电阻器R1相比，电感L3的阻抗极小，且因此可以去除。这样，实现了图6的电路图，其中电压V和地之间串联连接很多电容CCON-F1、CF1-F2、CF2-F3和CF3-F4，且其中第四电容CF3-F4是最后一个。在该简化电路图中第七电容CF3-F5在一端连接到第三和第四电容CF2-F3和CF3-F4的结点且在另一端连接到电容CF4，F5，FL和电阻器R1之间的结点，电容器CF4，F5，FL的另一端接地。电阻器R1的另一端通向测量分接头，如图5所示。
在图6中可以看出，不再存在任何电感器，且因此没有谐振电路。因此，根据本发明的套管将承受得住VFT。这样，主导线上的这种高压瞬态过程并未损坏套管。
存在可以了解根据本发明的套管的另一方法。第n箔片F5可以看作设置在通过第n-1箔片F4和凸缘提供的法拉第笼(Faraday’scage)中。第n箔片此处可以检测通过第n-1箔片中的开孔提供的电场，且因此可以测量套管的各种属性。使用这种解决方案，还可以在电力设备工作期间和它们不工作时提供测量。还可以进行瞬态过程的测量。本发明还提供比现有技术套管更高的分压比，而且这还是在不需要高电容的情况完成的。当然仍可以测量套管的各种属性，像其电介质属性，例如以查看其是否正确运作或其在运输过程中是否变潮湿。当包括电阻器时，还具有提供进一步的保护以及确保与测量分接头的其他连接未用作电感器的优点。使用两组电连接使得第n-1箔片接地的周边解决方案具有使得该箔片和凸缘之间的电感很小的优点。
根据本发明，在设备工作过程中可能使得测量开孔打开。因而为安全起见确实需要由盖子来密封。在具有或不具有电阻器的情况下，这都是可以的。这在不具有电阻器的情况下也可以实现的原因在于，第一至第n-1箔片将导线的电压分成了无害的足够低的电平。
可以对根据本发明的套管的第一实施例做出很多改变。箔片的数目当然可以变更。例如，可以移除电阻器。而且，第n-1箔片到凸缘的连接可以以很多方式变化。在其最简单的形式中，仅存在一个这种连接。在稍微不同的变型中，可以仅存在与凸缘的两个连接，在第n箔片每端一个。当然可以具有更多或更少的这种连接。例如，还可以仅在第n箔片的一端具有若干连接。这种连接还可以设置为可拆卸连接。它们因而可以从凸缘移除。就这方面而言，它们可以设置为自动缩短(shortening)测量连接器，其中全部连接从凸缘移除，且然后一个连接与测量分接头一起被连接到测量装置。这种连接作为备选还可以以很多其他方式提供，例如，像通过与环绕凸缘的绝缘环的连接。然后可以使用若干螺钉使该环缩短到凸缘。
在现有技术套管中，具有其他可选的测量分接头。这种其他测量分接头同样可以设置在根据本发明的套管中。这可以通过将第n箔片在与体积的伸长方向垂直的方向中一分为二使得在该体积的伸长方向中提供彼此分离的两个圆柱体来完成。这些箔片二分体其中每一个然后可能经由相应的电阻器连接到相应的测量分接头。作为备选，还可以在体积的伸长方向中分割第n箔片，从而形成通过在该体积的伸长方向中延伸的两个间隙而彼此分割的两个圆柱体部分，它们因而一同围绕该体积。还可以提供和现有技术设备一样的封闭测量开孔的盖子。本发明的另一可能的变型是，主导线不需要是套管的一部分。它可以插入在上述体积中，且当主导线被插入到该体积中时，经由例如铝的金属管获得与第一箔片的电容连接。最后，应当意识到，箔片不需要弯曲成圆柱体形状，即，具有圆形横截面，而是可以弯曲成例如具有椭圆或矩形横截面的其他形状。
本说明书中说明和讨论的实施例仅旨在向本领域技术人员教导发明人知道的实现并使用本发明的最佳方式。本说明书中的任何内容不应被认为限制了本发明的范围。呈现的所有示例是示意性而非限制性的。依照上述教导，本领域技术人员将意识到，本发明的上述实施例可以修改或变更，而不偏离本发明。因此，应当理解，在权利要求书及其等价的范围内，本发明可以以不同于具体描述的方式实践。
Claims (10)
1.一种用于主导线(12)的套管(10)，包括：
在穿过所述套管延伸且为所述主导线(12)设置的细长体积周围彼此间隔地设置的n个导电材料的箔片(F1，F2，F3，F4，F5)，以及
围绕所述箔片且设置有测量开孔(18)的机械固定及电接地物体(16)，
其中，
在与所述体积的伸长方向垂直的方向中距所述体积的第n-1箔片(F4)包括开孔(24)，且电附接到所述机械固定及电接地物体，并且
电接地在相同方向中距所述体积的第n箔片(F5)经由所述测量开孔连接到分接头(20)，该箔片(F5)置于所述机械固定及电接地物体与所述第n-1箔片之间，以及可以经由该分接头对该套管进行电测量。
2.根据权利要求1所述的套管(10)，其中该第n-1箔片可拆卸地连接到该机械固定及电接地物体。
3.根据任一前述权利要求所述的套管(10)，其中该第n-1箔片(F4)包括环绕所述箔片在周边上设置的至所述机械固定及电接地物体的若干电连接。
4.根据权利要求3所述的套管(10)，其中在该测量开孔的一侧上具有环绕所述第n-1箔片在周边上设置的第一组电连接，并且在该测量开孔的相对侧上具有环绕所述第n-1箔片在周边上设置的第二组电连接点。
5.根据权利要求4所述的套管(10)，其中该第n-1箔片在所述体积的伸长方向中具有比该第n箔片更长的延伸，且该第一和第二组电连接设置在所述体积的伸长方向中第n箔片的相对侧上。
6.根据任一前述权利要求所述的套管(10)，其中该第n箔片由两部分组成，这两部分在与所述体积的伸长方向垂直的方向中距其相同距离处环绕该主导线设置，其中所述部分通过至少一个间隙彼此隔开，且每部分均连接到相应的测量分接头。
7.根据任一前述权利要求所述的套管(10)，还包括该测量开孔中或其附近的测量电阻器(R1)，其中所述第n箔片经由该测量电阻器连接到所述分接头。
8.根据任一前述权利要求所述的套管(10)，其中该第n-1箔片中的开孔对准所述测量开孔。
9.根据任一前述权利要求所述的套管(10)，其中该箔片在所述体积的伸长方向中的长度随着到该体积的距离而减小。
10.根据任一前述权利要求所述的套管(10)，还包括在所述体积中的该主导线。
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