CN102057447B - 具有基础有源部件和绝缘装置的绝缘套管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种绝缘套管，具有基础有源部件(6)和绝缘装置，该基础有源部件(6)包括导体(4)、塑料-电-薄膜(3)、控制电极(2)和接地极(5)。该绝缘装置具有由电绝缘的材料制成的收缩软管(8)。收缩软管(8)实现了密封地封闭基础有源部件(6)，无需绝缘器。按照本发明的绝缘套管不受安装位置的限制且可以成本低廉地制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有基础有源部件和绝缘装置的绝缘套管，其中，基础有源部件包括导体、具有塑料薄膜的薄膜绝缘体、控制电极和接地极。本发明还涉及一种用于制造此类绝缘套管的方法。绝缘装置在高压技术领域被用作针对在6kV至800kV交流电和直流电的电压范围内的绝缘套管的构建的基质元件，不过还可以用于仪用互感器、电容器和支座绝缘器。
背景技术
具有针对在两个电位之间或在高压电位与地电位之间的高压设置的集成控制装置的下列绝缘套管属于现有技术：
1.一种绝缘套管，由砑光的电绝缘纸或皱纹纸制成，卷绕在金属管上或绝缘材料制成的管上或具有由金属或导电的金属层制成的置入的或压入/蒸镀的或注入的控制电极的绝缘棒上，在真空下用环氧树脂或聚氨酯或绝缘液体、比如矿物油浸渍。
2.一种绝缘套管，由砑光的电绝缘纸或皱纹纸制成，用不处于聚合状态下的树脂层涂层，在热和压力下卷绕在金属管上或绝缘材料制成的管上或圆筒上或具有置入的由金属或导电的材料层制成的控制电极的绝缘棒上。
3.一种绝缘套管，由电塑料薄膜、比如聚丙烯薄膜或聚酯薄膜制成，卷绕在金属管上或绝缘材料制成的管上或具有集成的由置入的铝膜或压入或注入的金属制成的控制薄膜的绝缘棒，在真空下用SF6气体或绝缘液体浸渍。
4.一种绝缘套管，由圆筒状的接地极和HS电位上的圆筒状的电流导体和导体与接地极之间的由压力在1bar至10bar之间的SF6气体形成的绝缘路径制成。
根据针对绝缘套管的IEC标准60137，下列用于具有集成的、针对两 个电位之间或高压电位与地电位之间的高压设置的控制装置的绝缘套管的绝缘装置被分为：油浸渍的纸(OIP)、树脂浸渍的纸(RIP)、树脂涂层的纸(RBP)以及气体绝缘的绝缘装置。其用途如下：用于变压器的绝缘套管、用于GIS设备的绝缘套管(GIS代表气体绝缘的配电设备)，用于GIS设备与变压器、壁绝缘套管或发电机绝缘套管的连接。
相同的绝缘装置也应用到高压仪用互感器上。
可以区分下列控制装置：具有可变的电极宽度的连续控制装置、具有固定的宽度的双重控制装置、具有固定的宽度的单重控制装置、具有层边缘上的环状电极的粗控制装置(Grobsteuerung)或具有接地极的粗控制装置。
不同的技术具有不同的优点和缺点。油浸渍的纸(OIP)具有较高允许的工作场强、现成的有机电介体、低廉的制造成本、较高的可靠性、较长的使用寿命、柔韧的电介体、非常好的热传导(导体-绝缘器表面)和可容易实现的2pC至5pC的TE应用值。其缺点在于在有源部件与绝缘器壁之间存在可降解的矿物油或植物油，其在损坏时会导致外渗。其它的缺点在于，由于浸渍的绝缘纸的坚固性限制了允许的场强，仅通过置入的均衡器才能实现水平的安装位置以及需要用于工作的陶瓷绝缘器或复合物绝缘器。
树脂浸渍的纸(RIP)的优点在于具有与OIP类似的允许的场强，还具有干的电介体、不受限制的安装位置以及硅屏蔽罩，其可以直接涂布到有源部件上。其缺点在于，制造过程费力且材料昂贵(比OIP昂贵)、由于使用寿命方面的预期TE值必须小于2pC，非弹性的有源部件可能引起内部电压，电介体的相比于OIP具有较差的热传导性，不具有有机电介体以及有源部件的必须被去除(überdreht)的环氧树脂外表面。
树脂涂层的纸(RBP)的优点在于干的电介体和不受限制的安装位置。缺点是较低的TE使用电压、工作中较高的、变压器设计者不能承受的允许TE值以及必须被去除的有源部件外表面。
比如采用SF6作为气体的气体绝缘的绝缘装置的优点在于干的电介体、安装位置的独立性、简单的制造过程以及小于2pC的TE值。其缺点在于，通过SF6气体及其气压在层边缘上对允许场强的限制，由此不会实 现较高的电介体的使用率。其它的缺点是SF6气体不期望地属于温室气体、绝缘器处于压力下，其大多出于安全原因受到复合物绝缘器的制约，以及通过气压向下限定零下温度范围。
作为根据现有技术的用于绝缘套管的绝缘装置的例子，在图1中示出了上述在第1点和第4点中描述的用于绝缘套管的可控的方案的技术中的标准方案。线501是等位线，其由控制电极或控制层502确定。由油纸或气体浸渍的薄膜制成的绝缘体503位于高压电位上的导体504与电极505之间。基础有源部件506通过陶瓷绝缘器或复合物绝缘器507密封地与外界封闭。在有源部件与绝缘器之间的间隙或缝隙508在1bar至6bar的压力下填充绝缘液体或绝缘气体、比如空气、SF6、N2等等。将高压加载到接口509上。高压电极510具有与接口509相同的电位。在变压器或GIS设备(GIS表示气体绝缘的配电设备)上的接口511通过导体504与接口509连接。控制电极505与法兰512连接且置于地电位513上。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种绝缘套管和一种绝缘装置，其不具有上述传统的绝缘套管或绝缘装置的缺点，不受安装位置的限制，不需要陶瓷绝缘器或复合物绝缘器且能够简单地制造。
该目的通过按照本发明的绝缘套管和一种用于制造按照本发明的绝缘套管的方法实现。
在按照本发明的具有基础有源部件和绝缘装置的绝缘套管中，基础有源部件包括导体、具有塑料薄膜(Kunststoff-Elektro-Folie)的薄膜绝缘体、控制电极和接地极。绝缘装置具有由电绝缘的材料制成的收缩软管，该收缩软管围绕基础有源部件设置。塑料薄膜、控制电极及其边缘配有低粘度的绝缘液体，其中，低粘度的绝缘液体在40℃下具有在8mm2/s和20mm2/s之间的粘度，塑料薄膜、控制电极及其边缘或者配有可替换的低粘度的绝缘液体，可替换的低粘度的绝缘液体在至少50℃的交联温度下进行交联且在40℃时具有在20mm2/s与100mm2/s之间的粘度。
基础有源部件与收缩软管一起实现了密封连接的基础有源部件，而无需与干的有源部件意义相同的绝缘器。按照本发明的绝缘套管还可以在任何位置安装， 其不需要陶瓷绝缘器或复合物绝缘器且按照本发明的绝缘套管可以成本低廉地制造。
以柔韧的硅胶或高绝缘强度(高TE使用场强)的绝缘液体的浸渍得到了弹性的电介体且实现了在下列温度范围内的按照本发明的用于绝缘套管的绝缘装置的应用，这些温度范围典型地为此类绝缘装置所需：-50℃至+60℃的外界温度或由于绝缘装置的自加热在-50℃至+120℃之间的使用温度。因此，不进行以环氧树脂或聚氨酯系统的浸渍。绝缘装置具有较好的热传导能力且实现了电介体的较高的利用率，其中，场强在交流电检测时通过下列两个标准来确定：
有利的是，在按照本发明的绝缘套管中，塑料薄膜设置在金属管、由绝缘材料制成的管或绝缘棒上。
有利的是，在按照本发明的绝缘套管中，金属管同时也是导体。
有利的是，在按照本发明的绝缘套管中，控制电极包括由铝薄膜制成的控制薄膜、蒸镀(aufgedampt)的铝控制薄膜或导电的材料层。还可以采用压上的由金属制成的电极或压上或注上的金属层或导电的材料层作为电极。为简单的制造过程确定单重控制装置或双重控制装置且选择铝薄膜、蒸镀的铝或导电的金属层作为电极。因此，能够可选地采用双重或单重的控制装置。获得了简单的制造过程且可以自动地制造按照本发明的具有集成的电极的绝缘套管。
有利的是，在按照本发明的绝缘套管中，塑料薄膜包括聚酯薄膜(Polyester-Elektro-Folie)，其中，聚酯薄膜具有0.07μm至0.5μm的表面粗糙度且不存在导电颗粒的影响和不存在坏点(Fehlstellen)。
有利的是，在按照本发明的绝缘套管中，聚酯薄膜具有10μm至80μm、优选18μm至36μm的厚度。聚酯薄膜可以比如具有18、36或72μm的厚度。
本发明还涉及一种用于具有由电绝缘材料制成的收缩软管的绝缘套管的绝缘装置。基础有源部件与收缩软管一起实现了密封连接的基础有源部件，而无需 与干的有源部件意义相同的绝缘器。按照本发明的绝缘装置还可以在任何位置安装。
有利的是，按照本发明的绝缘装置还包括硅屏蔽罩，其涂布在收缩软管上。
有利的是，在按照本发明的绝缘装置中，收缩软管是一种特别是由FEP(氟-乙烯-聚合体)制成的氟-塑料-收缩软管。可替换的是，还可以采用Viton-E 
-收缩软管。收缩软管在制造过程中通过热收缩到有源部件上。被绝缘装置包围的基础有源部件通过收缩软管与外界密封地封闭。收缩软管还可以在其内侧配有O形环或配有热粘接剂，用于改进密封性。
有利的是，在包括承载管、聚酯薄膜、控制电极和浸渍剂(气体、比如空气、SF6或N2)或可聚合的树脂-固化剂系统或低粘度的绝缘液体和收缩软管的按照本发明的绝缘装置中，硅屏蔽罩可以简单地集成到有源部件上。有源部件具有用于直接涂布针对室外工作的外部的硅屏蔽罩的表面。
本发明还涉及一种用于制造具有基础有源部件和绝缘装置的绝缘套管的方法，其中，基础有源部件包括导体、具有塑料薄膜的薄膜绝缘体、控制电极和接地极，在该方法中，低粘度的绝缘液体在40℃下具有在8mm2/s和20mm2/s之间的粘度，塑料薄膜、控制电极及其边缘或者配有可替换的低粘度的绝缘液体，可替换的低粘度的绝缘液体在至少50℃的交联温度下进行交联且在40℃时具有在20mm2/s与100mm2/s之间的粘度，由绝缘材料制成的收缩软管围绕基础有源部件设置且在引入热量的情况下收缩。
绝缘液体可以具有特性，使得在加热过程之后绝缘液体过渡到弹性的状态下。
附图说明
下面参照附图借助于实施例详细说明按照本发明的绝缘装置。其中：
图2示出了具有按照本发明的绝缘装置的按照本发明的绝缘套管的实施例的截面图。
具体实施方式
图2以变压器-户外-绝缘套管举例示出了具有按照本发明的绝缘装置和控制装置的按照本发明的绝缘套管的实施例的视图。线1是电位线(60％)，其由控 制电极2确定。具有塑料薄膜3的薄膜绝缘体位于高压电位上的导体4与接地极5之间。包括导体4、具有塑料薄膜3的薄膜绝缘装置、控制电极2和接地极5的基础有源部件6通过收缩软管8密封地与外界隔开。不再具有在现有技术中设置的间隙508(参见图1)。在现有技术中存在的绝缘器507(参见图1)也同样由收缩软管8上的硅屏蔽罩7代替。将高压加载到接口9上，高压电极10具有与接口9相同的电位。变压器上的接口11通过导体4与高压接口9连接。控制电极(接地极5)与法兰12连接且设置在地电位13上。
Claims (10)
1.一种绝缘套管，具有基础有源部件(6)和绝缘装置，其中，所述基础有源部件(6)包括导体(4)、具有塑料薄膜(3)的薄膜绝缘体、控制电极(2)和接地极(5)，其特征在于，所述绝缘装置具有由电绝缘的材料制成的收缩软管(8)，所述收缩软管围绕所述基础有源部件设置，所述塑料薄膜(3)、控制电极(2)及其边缘配有低粘度的绝缘液体，其中，所述低粘度的绝缘液体在40℃下具有在8mm2/s和20mm2/s之间的粘度，所述塑料薄膜(3)、控制电极(2)及其边缘或者配有可替换的低粘度的绝缘液体，所述可替换的低粘度的绝缘液体在至少50℃的交联温度下进行交联且在40℃时具有在20mm2/s与100mm2/s之间的粘度。
2.如权利要求1所述的绝缘套管，其特征在于，所述塑料薄膜(3)设置在金属管上、由绝缘材料制成的管上或绝缘棒上。
3.如权利要求2所述的绝缘套管，其特征在于，所述金属管同时还是导体(4)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的绝缘套管，其特征在于，所述控制电极(2)包括导电的材料层。
5.如权利要求1-3中任一项所述的绝缘套管，其特征在于，所述控制电极(2)包括由铝薄膜制成的控制薄膜。
6.如权利要求1-3中任一项所述的绝缘套管，其特征在于，所述控制电极(2)包括蒸镀的铝控制薄膜。
7.如权利要求1-3中任一项所述的绝缘套管，其特征在于，所述塑料薄膜(3)包括聚酯薄膜，其中，所述聚酯薄膜具有0.07μm至0.5μm的表面粗糙度且不存在导电颗粒的影响以及不存在坏点。
8.如权利要求7所述的绝缘套管，其特征在于，所述聚酯薄膜具有10μm至80μm的厚度。
9.如权利要求8所述的绝缘套管，其特征在于，所述聚酯薄膜具有18μm至36μm的厚度。
10.一种用于制造具有基础有源部件(6)和绝缘装置的绝缘套管的方法，其中，所述基础有源部件(6)包括导体(4)、具有塑料薄膜(3)的薄膜绝缘体、控制电极(2)和接地极(5)，其特征在于，所述塑料薄膜(3)、控制电极(2)及其边缘在真空下配有低粘度的绝缘液体，所述低粘度的绝缘液体在40℃下具有在8mm2/s和20mm2/s之间的粘度，所述塑料薄膜(3)、控制电极(2)及其边缘或者配有可替换的低粘度的绝缘液体，所述可替换的低粘度的绝缘液体在至少50℃的交联温度下进行交联且在40℃时具有在20mm2/s与100mm2/s之间的粘度，由绝缘材料制成的收缩软管(8)围绕所述基础有源部件(6)设置且在引入热量的情况下收缩。
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