CN101669178B - 套管及用于生产套管的方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有通道(6)的套管，该通道(6)用于容纳导体棒，所述导体棒被电场分级绝缘(5)围绕，套管包括芯(1)，该芯(1)具有圆筒形外壳(2)和凸缘(3)，外壳(2)封装分级绝缘(5)，而凸缘(3)围绕上述外壳(2)并含有若干通孔(8)，这些通孔(8)分布在凸缘(3)的圆周上，供用螺栓(12)能将套管固定到墙壁(4)上。外壳(2)和凸缘(3)成一个部件，并由绝缘基体材料，比如，与无机填料材料混合的塑料材料组成。通孔(8)被基本上是环形的金属插件(9)围绕，每个金属插件(9)都形成与凸缘(3)的表面齐平的环形表面，该表面与螺栓(12)的头部接触，并承接螺栓(12)的头部施加在凸缘(3)上的力。试验分接头(13)包括触针(14)，该触针(14)导电式连接到分级绝缘(5)的最外层上，并被接触环(15)围绕，该接触环(15)通过连接线(17)连接到每个第二金属插件(9)上，用于当试验分接头(13)不使用时通过接触环(15)使触针(14)接地并用金属帽覆盖。芯(1)通过在分级绝缘(5)的各部件和其它零件已固定在模具中之后用液体基体材料装满模具进行生产。

Description

套管及用于生产套管的方法
技术领域
本发明涉及权利要求1的一般部分所述的套管及用于生产这种套管的方法。这种类型的套管通称为电容器套管，并在中压和高压电气设备中用来导引导体穿过接地阻挡层，比如，变压器的金属壁、槽或者变电站房屋或类似物。
背景技术
众所周知，一般类型的套管都具有凸缘，该凸缘用金属尤其是铝制成。然而，它们造价相当贵。尤其是，制造工艺相当复杂。首先，包括电场分级绝缘和试验分接头连接点的芯必须比如通过模制法生产并通过机加工精制。高价的金属凸缘必须分开生产，及在此后通常用胶粘剂固定到芯上，并形成与试验分接头连接点的电连接。
发明内容
按照本发明，凸缘与芯成一个部件，同时包括同样的绝缘基体材料。不需要进行机加工。生产成本显著降低。然而，塑料凸缘的表面通常太软，以致不能承受由螺栓施加在其上的高机械负荷，该螺栓用来将套管安装到比如任何种类的平面、外壳或墙壁上。另外，尽管已知的一般套管的金属凸缘被应用于将包括在外壳中的试验分接头的试验触点接地，通过螺栓形成接地触点和墙壁之间的导电连接，所述螺栓用来将套管安装到墙壁上，但这种连接在具有一包括电绝缘材料的凸缘的套管中不是自动地存在。
然而，由于在权利要求1的特征条款中所阐明的特点，这些问题同时得到解决。本发明的套管是坚固的，且可以可靠地固定到墙壁上，而同时还形成所需的接地触点与该墙壁的导电连接，正如已知的具有金属凸缘的一般套管那样。
本发明还涉及一种特别简单和低成本的生产如上所述的套管的方法，此处在将分级绝缘的各元件和其它部件设置于模具中之后，套管，包括凸缘，基本上是通过用绝缘基体材料装满模具以一个注射量完成。
附图说明
本发明将参照下面附图进行说明，这些附图仅示出一个实施例。
图1示出本发明的套管及该套管固定于其上的墙壁的一部分的侧视图，
图2示出沿着图1中的II-II的横断面图，
图3示出沿着图1中的III-III的纵向剖面图，和
图4示出图3的一部分的放大图并具有另外一些细部。
具体实施方式
套管包括芯1，该芯1具有一粗略圆筒形外壳2，所述外壳2被凸缘3围绕，凸缘3具有套筒和环形部分，上述套筒围绕外壳2，而上述环形部分用于将套管固定到一平面接地墙壁4或类似物上，例如变压器的金属壁上或变电站房屋。外壳2和凸缘3成一个部件，并包括一种绝缘基体材料，优选地塑料材料，比如聚合物或聚合物的混合物或绝缘树脂，所述绝缘基体材料优选地与无机填料材料像二氧化硅、氧化铝或氮化硼混合。凸缘3的平面第一端面处于与墙壁4或房屋接触。外壳2封闭电场分级绝缘5(见图3)，该分级绝缘5成形为一绕组，该绕组用浸渍有基体材料的多孔材料纤维网(web)尤其是纸或纤维织物制成，同时多个圆筒形同轴或卷绕的导体层成形为比如金属箔制成的薄板，每个导体层都放置在绕组的连续的匝之间。分级绝缘5围绕一轴向通道6，该轴向通道用于容纳一导体棒(未示出)。在通道6的一端处，设置一套筒7，该套筒7用作接触导体棒的接触元件。套筒7由金属比如铝组成，并导电式连接到分级绝缘5的最里面导体层上。
凸缘3围绕外部外壳2朝侧向和圆周上伸出，该凸缘3具有多个沿着其圆周同等地分布的通孔8，比如它们之中的12个如图2中所示。通孔8的每一个都由一金属插件9形成，该金属插件9部分地埋置在凸缘3中，每个金属插件9都包括(图4)一螺纹环10，该螺纹环10都围绕通孔8，并在其靠近凸缘3的与第一端面相对的第二端面的端部处含有一侧向上向外伸出的边缘11，该边缘11显示一与上述凸缘3的第二端面齐平的环形表面。环10的每一个都容纳一螺栓12，该螺栓12的头部贴紧边缘11的环形表面，并贯穿通孔8和进入壁4内对准的螺孔中。当螺栓12被拧紧时，由它们的头部施加在凸缘3的第二端面上的压力作用在边缘11的环形表面上。因为上述环形表面是由金属插件9形成，该金属插件9可以包括比如铝或钢插件，所以它们坚硬而耐磨，且可以施加相当大的力来保证凸缘3和墙壁4之间的可靠机械连接，而没有损坏凸缘3的表面的危险。凸缘通常是环形，但也可以使用任何其它设计，该设计适合于用它的第一侧安装凸缘，所述第一侧待安装到墙壁4或房屋上(比如，凸缘具有一外部矩形形状)。
在凸缘3的套筒上，设置一试验分接头(test tap)13，该试验分接头13从圆筒形外壳2径向上向外伸出。试验分接头13包括一试验触点，该试验触点成形为触针14，所述触针14导电连接到分级绝缘5的最外面导体层上。触针14被接触环15以一定距离同轴地围绕，该接触环15用作接地触点。绝缘环16将接触环15与触针14分开，以便防止飞弧。金属插件9的每个第二端面通过连接元件比如连接线17导电连接到接触环15上。连接线17每个都包括一种导电材料，该导体材料通常是金属，比如铝或铜。它们具有同等的长度和横断面，因此显示同等的电阻。
通常，试验分接头13被金属帽(未示出)覆盖，该金属帽将触针14导电连接到接触环15上，以便使分级绝缘5的最外面导体层接地。当取下帽时，触针14与接触环15断电，并可以连接到测量仪器比如电压表的输入上，并实施电测量用于诊断和其它目的。
如上所述的套管生产如下：
首先用多孔材料纤维网(web)在金属箔的薄板插在连续的匝之间的情况下(或者多孔材料包括金属涂层或者使用网形或网眼状材料)卷绕用于电场分级绝缘5的绕组，和然后与种种金属部件亦即套筒7、金属插件9、触针14、接地触点15、连接线17和其它电气连接一起固定在模具的内部。然后将模具装满液体绝缘基体材料，比如塑料材料，尤其是聚合物或者聚合物的混合物或者树脂，优选地具有无机填料像二氧化硅、氧化铝、白云石、硅灰石或如上所述的氮化硼的掺混物。这个步骤可以用不同方法实施，比如，包括真空铸造，或者优选地自动压力胶凝作用或者注塑法。基体材料形成外壳2和凸缘3，而同时浸渍绕组的多孔材料，以便完成分级绝缘5的结构。此后让基体材料硬化。当基体材料充分固化时，将模具打开并取出套管。
在本发明的范围内，有许多修改上述设计的方法。尤其是，金属插件可以具有各种不同的形状，比如，每个金属插件都可以包括一环，该环贯穿通孔延伸到凸缘的第一端面，并在靠近凸缘的端部处含有第二边缘。也可以用一个金属插件代替多个金属插件，该一个金属插件比如取一环的形状，该环基本上遵循凸缘的圆周并形成一环形表面，所述环形表面被通孔中断。可以使用连接电缆或者大量的连接件代替连接线，并可以应用不同的材料，假定该不同的材料具有足够的电导率。优选的是，接地触点在三个或多个位置处连接到至少一个接触件上，所述位置同等地分布在凸缘的圆周上，因为这样达到电流和电磁场的近似轴向上对称地分布。芯的形状可以是，至少部分地，截头圆周形。凸缘可以通过肋条或增强材料比如玻璃纤维增强。
标号明细表
标号    原文                  说明
1       Core                  芯
2       Shell                 外壳
3       flange                凸缘
4       Wall                  墙壁
5       grading insulation    分级绝缘
6       duct                  通道
7       Sleeve                套筒
8       through hole          通孔
9       metal insert          金属插件
10      ring                  环
11      rim                   边缘
12      bolt                  螺栓
13      test tap              试验分接头
14      Contact pin           触针
15      Contact ring          接触环
16      insulating ring       绝缘环
17      Connection wire       连接线

Claims (24)

1.一种套管，包括旋转对称的芯(1)，该芯(1)围绕用于容纳导体的轴向通道(6)，并包括围绕所述轴向通道(6)的分级绝缘(5)、和外壳(2)，所述分级绝缘(5)具有多个圆筒形同轴的或卷绕的导体层，上述导体层相互电绝缘，最里面的导体层导电式连接到安装在所述轴向通道(6)内的接触元件上用于与所述导体形成接触，而上述外壳(2)包括一种绝缘基体材料，在周边处具有试验分接头(13)和具有凸缘(3)，上述试验分接头具有试验触点和接地触点(15)，试验触点导电式连接到分级绝缘(5)的最外面导体层上，接地触点(15)可电连接到试验触点上，上述凸缘(3)在侧向上伸出并在圆周上围绕外壳(2)，该凸缘具有用于容纳供安装套管的金属螺栓(12)的轴向通孔(8)，上述凸缘(3)的第一端面邻近安装侧面，其特征在于，凸缘(3)与芯(1)的外壳(2)成整体，并且包括与所述外壳(2)同样的绝缘基体材料和至少一个金属插件(9)，该金属插件(9)至少部分地埋置在邻近轴向通孔(8)的绝缘基体材料中，以便至少一个金属插件(9)在凸缘(3)与其上述第一端面相对的第二端面上，形成凸缘(3)围绕轴向通孔(8)的表面的至少一部分，及设置至少一个导电式连接元件，所述导电式连接元件将接地触点(15)与至少一个金属插件(9)连接起来。
2.按照权利要求1所述的套管，其特征在于，每个轴向通孔(8)都有一个金属插件(9)，每个金属插件(9)都包括一环(10)，该环(10)至少部分地围绕相应的轴向通孔(8)。
3.按照权利要求2所述的套管，其特征在于，至少在靠近凸缘(3)的第二端面的端部处，每个环(10)设有一侧向上向外伸出的边缘(11)，该边缘(11)具有与上述凸缘(3)的第二端面齐平的表面。
4.按照权利要求2所述的套管，其特征在于，每个环都在两端处设有侧向上向外伸出的边缘，每个边缘都具有一与凸缘的上述第一和第二端面中的一个齐平的表面。
5.按照权利要求1-4其中之一所述的套管，其特征在于，有至少三个导电式连接元件，每个导电式连接元件都把接地触点与至少一个金属插件(9)连接起来。
6.按照权利要求5所述的套管，其特征在于，所述至少三个导电式连接元件具有大致相同的电阻。
7.按照权利要求1-4其中之一所述的套管，其特征在于，试验触点取触针(14)的形状。
8.按照权利要求7所述的套管，其特征在于，接地触点取接触环(15)的形状，该接触环(15)同轴式围绕触针(14)。
9.按照权利要求1-4其中之一所述的套管，其特征在于，试验分接头(13)包括可移去的金属帽，当试验分接头(13)不使用时，该金属帽与接地触点及试验触点接触，以便在它们之间提供导电连接。
10.按照权利要求1-4其中之一所述的套管，其特征在于，分级绝缘(5)是浸渍有绝缘基体材料的多孔纤维网材料的绕组，同时每个导体层都由导电材料的薄片形成，所述导电材料放置在绕组的相继的匝之间。
11.按照权利要求10所述的套管，其特征在于，所述多孔纤维网材料为纸或纤维织物。
12.按照权利要求1-4其中之一所述的套管，其特征在于，绝缘基体材料是塑料材料。
13.按照权利要求12所述的套管，其特征在于，绝缘基体材料是聚合物或聚合物的混合物。
14.按照权利要求12所述的套管，其特征在于，绝缘基体材料是树脂。
15.按照权利要求12所述的套管，其特征在于，绝缘基体材料是与无机填料材料混合的塑料材料。
16.按照权利要求15所述的套管，其特征在于，所述无机填料材料为二氧化硅、氧化铝或氮化硼。
17.一种生产按照权利要求1-16其中之一所述的套管的方法，其特征在于，至少将分级绝缘(5)的部件、试验触点、至少一个金属插件(9)和至少一个导电式连接元件放置在模具中，随后将模具装满液体绝缘基体材料，让基体材料硬化，并从模具中取出套管。
18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，模具在充装步骤期间装满绝缘基体材料，该充装步骤包括真空铸造。
19.按照权利要求18所述的方法，其特征在于，所述充装步骤包括自动压力胶凝作用、注塑或压塑。
20.按照权利要求17-19其中之一所述的方法，其特征在于，绝缘基体材料是塑料材料。
21.按照权利要求20所述的方法，其特征在于，绝缘基体材料是聚合物或聚合物的混合物。
22.按照权利要求20所述的方法，其特征在于，绝缘基体材料是树脂。
23.按照权利要求20所述的方法，其特征在于，绝缘基体材料是具有无机填料材料的掺混料的塑料材料。
24.按照权利要求23所述的方法，其特征在于，所述无机填料材料为二氧化硅、氧化铝或氮化硼。
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