CN102163818A - 气体绝缘的高压测量单元 - Google Patents

Abstract

一种用于测量高压的气体绝缘的高压测量单元(1，1a)，具有构成为压力容器的外壳(3)和至少一个初级相接头(5，6，7)，它与至少一个测量单元(11)连接，用于测量至少一个初级相接头(5，6，7)的初级电压。该外壳(3)的气体室(15)在高压测量单元(1，1a)的运行中这样以绝缘气体填充，至少一个初级相接头(5，6，7)电绝缘地设置在气体室(15)中，其中至少一个初级相接头(5，6，7)在接头区域电连接在相邻模块(2)上。其中气体室(15)在接头区域通过绝缘体(28)限制。每个初级相接头(5，6，7)分别具有可拆卸的插接连接件(12)部件(13，14)，它设置在外壳(3)的独立连接孔(17)中。其中所述插接连接件(12)一方面形成用于电连接初级相接头(5，6，7)到相邻模块(8，9，10)相应的初级相接头上的插接触点联接的组成部分，另一方面用于使气体室(15)对外气密地封闭。

Description

气体绝缘的高压测量单元

技术领域

本发明涉及一种气体绝缘的高压开关装置(Hochspannungs-Schaltanlage)的组件(Baustein)，也称为GIS，形式为气体绝缘的高压单元、尤其是电压互感器(Spannungswandler)。高压互感器用于检测GIS开关装置初级导体上的电压。

背景技术

在典型的GIS开关装置中一般以气体绝缘的高压传感器、下面也称为电压互感器对于所有的相共同地或分别以每相的气体绝缘的高压互感器独立地求得位于不同电位上的相导体的电压。根据GIS开关装置的某些模式，相导体在高压互感器区域具有在导体轴线横向上延伸的导体余端，它们对于相应封罩的GIS开关装置外壳的连接法兰通入连接区域。在这种GIS开关装置中，至少一个电压互感器的电压测量单元一般具有三个相互平行延伸的初级相接头，它们分别与用于测量各初级电压的变压器连接。初级相接头在装配电压测量单元时连接在导体余端的连接区域上。接着以绝缘气体、例如六氟化硫填充金属封罩的电压测量单元外壳。

在广泛应用的第一种气体绝缘的高压开关装置中，电压互感器的初级功率连接在装配时通过螺栓连接到相邻的GIS组件上。不仅电压互感器、而且相邻的GIS组件都在外壳侧在初级接头的区域具有连接法兰。在装配时这些外壳法兰相互挤压并且使位于其间的密封这样顶压到一起，使GIS组件的外壳与电压互感器之间的节点气体密封地封闭。电压互感器一般在其装配在为其规定的连接模块上时以绝缘气体部分填充，而连接模块本身对于装配时刻没有绝缘气体。这一方面要求按照极其仔细的顺序固定敞开的连接模块以及密封面和密封环。更费事地是在更换这种电压互感器时的情况，因为用于电压互感器的气体室在连接模块中首先要求绝缘气体抽真空并且至少以气候中性的气体如空气压力平衡。不言而喻，装配以及拆卸这种GIS模块具有相当的工作强度，因为只有在完成装配工作以后才可以以绝缘气体填充气体绝缘的开关装置。例如在EP 0603619 A1中公开了第一种典型的代表。

在第二种高压开关装置中，一定的连接模块如电压传感器以固体绝缘体浇铸并且通过插接触与GIS模块的初级导体连接。如果必须持续地忍受大于50kV运行电压的电压互感器，这需要相应数量的固体绝缘，这明显有损于连接模块的总质量。例如在DE 4445082C1中公开了这种典型的代表。这个实施例的主要问题是，它在正常情况下不能满足在固体绝缘内部耐局部放电所需的高要求。

发明内容

本发明的目的是，提供一种一般性的气体绝缘的高压测量单元和一个特殊的高压互感器，它一方面具有改进的装配性，另一方面能够简化开关装置的装配和运行程序。

这个目的通过权利要求1的内容得以实现。在基本实施例中高压测量单元在构成为压力容器的外壳和至少一个初级相接头中具有气体绝缘的初级相接头。每个初级相接头与至少一个用于测量至少一个初级相接头的相电压的测量单元连接。所述气体室这样以绝缘气体填充，使至少一个初级相接头和至少一个测量单元电绝缘地设置在气体室中。这也适用于在构成为多相的高压测量单元运行中不同电位的初级相接头的情况。至少一个初级相接头在高压测量单元的接头区域电连接在相邻模块上。所述气体室在接头区域通过绝缘体限制。按照本发明的高压测量单元的外壳对每个初级相接头分别具有独立的外壳侧的连接孔，它环绕式接合各初级相接头并且通入法兰形的适配段中。

所述法兰形适配段用于机械连接高压测量单元到相邻模块上。每个初级相接头的可拆卸的插接连接件部件设置在连接孔中，它一方面是用于电连接初级相接头到相邻模块的相接头上，另一方面用于使气体室气密地封闭。所述气体室对于每个相导体分别在外壳中具有外壳侧的连接孔，它环绕式接合各相导体并且最好通入法兰形的适配段中。在三相高压测量单元的情况下初级部件在气体室中由此三相地封罩并且通过插接连接件分别单相地从高压测量单元中引出来。在各种情况下每个外壳侧的连接孔用于独立地容纳唯一的初级相接头。“单相绝缘体”指的是一个电绝缘体，通过它仅仅导引额定导体(初级相)。

换言之，高压测量单元总共具有至少两个插接连接件。根据实施例所述插接连接件构成为干式插接连接件离合器。如果插接连接件构成为干式插接连接件，这能够使高压测量单元连接在相邻模块(连接模块)上，无需操纵绝缘气体如高压测量单元或相邻模块的气体容积抽真空。结果是这个实施例能够实现经济的维护和(再)投入运行的过程。干式插接连接件指的是电绝缘的插接连接件，它能够使高压与周围空气绝缘。在此初级连接触点或干式插接连接件的触点接头相对于一般位于地电位上的外壳通过固体绝缘体电绝缘。根据干式插接连接件的实施例在固体绝缘体和/或触点接头上紧贴由易延展的绝缘材料如硅制成的高压绝缘体。换言之，利用加入到适配段或插接连接件连接区域中的密封保证在高压测量单元与连接模块之间的连接所需的气体密封性。在耦联过程中延展的绝缘材料尽可能从插接离合器中挤出环境空气。

尽管按照本发明的、具有用于唯一的初级相接头和测量单元的气体室的、用于测量初级相接头的初级电压的基本实施例具有许多下面所述的优点，但是按照本发明的高压测量单元尤其在多相的实施例中、例如具有三个安置在同一气体室中的初级相接头和测量单元的三相高压测量单元由于气体操纵和气体监控方面的原因也是有利的。

按照本发明的高压测量单元的基本实施例与已知的高压测量单元相比具有许多优点，尤其当插接连接件或离合器构成为干式插接连接件的时候。第一优点是，只需以绝缘气体填充气体室。由此不再需要部分填充或填充其它气体如二氧化碳，用于将高压测量单元输送到其确定地点、例如变电站。第二优点是，所述高压测量单元已经完全预装配地作为预装配单元检验，因为在投入运行状态之前完全实现高压测量单元的气体密封的绝缘。这是值得期望的，因为高压测量单元/电压互感器经常在其它地点、例如通过供货商或第三方远离传统的GIS开关装置的加工地点制成。电压互感器一般在装配在配电盘上时才首次出现在其具体的使用地点。

第三优点是，在高压测量单元的气体室中的压力在运输期间和在气体绝缘的高压开关装置运行中可以不同于相邻模块中的压力，在相邻模块上可以连接高压测量单元。这尤其与已知的、盘状电压互感器相比是值得注意的，它由于大的面积在三相绝缘体的情况下需要分级地提高绝缘气体的气体压力。当然，这在现有技术中是费事并因此在经济上不利的。按照本发明的高压测量单元在连接模块上的装配过程显示出短的所需装配过程：

·清洁GIS模块上的连接法兰面

·清洁高压测量单元的法兰形的适配段

·在相邻GIS模块上放置高压测量单元

·高压测量单元以其法兰形的适配段固定在相邻模块上

第四优点是，按照本发明的高压测量单元的重量、即质量由于气体绝缘明显比具有固体绝缘的高压测量单元的重量更轻。

总之，能够在装配电压互感器在相邻GIS组件或模块上时允许初级部件的插接通，显著地简化并加速装配和投入运行程序。

根据实施例所述高压测量单元构成为电压互感器。电压互感器指的是利用绕组和铁芯的高压测量，如同例如在EP0603619A1中公开的那样。

如果高压测量单元的气体室作为压力容器设计，它按照在各气体室中至少2bar(200000Pa)的额定压力运行设计，由此可以实现GIS高压模块。在运行中高压测量单元后来以处于压力下的绝缘气体填充，它根据电压水平例如处于2.6bar或更高的压力下。

按照本发明的高压测量单元可以机械良好且经济地连接在相邻模块上，如果每个初级相接头的外壳分别具有外壳侧的连接孔，它环绕式接合各初级相接头并且通入法兰形的适配段。例如由此实现按照本发明的高压测量单元在连接模块上的机械固定，不仅至少一个适配段、而且连接模块的法兰形构成的对应法兰分别配有用于容纳连接螺栓的通孔。

如果法兰形适配段对于至少两个插接连接件设置在第一平面中，则能够使高压测量单元至少暂时容易地竖立在这个作为放置面的平面上，这不仅在装配时而且在投入运行时都是有利的。在三相高压测量单元的示例中不重要的是，法兰形适配段的轴线是否都位于公共的第二平面中，或者它们是否相互以检测结构设置。

在多相高压测量单元的情况下，在高压测量单元的至少两个插接连接件中每个插接连接件形成绝缘体的组成部分，用于在高压测量单元的运行中使各初级相接头相对于外壳电绝缘。通过分布绝缘体在多个分绝缘体上使单位面积的绝缘体压力负荷与盘状的三相绝缘体相比明显减小。

如果具有多个插接连接件的高压测量单元的法兰形适配段同时作为模块中间定位、例如在装配期间的放置面，则有利的是，插接连接件设置在第二平面中横向于第一平面设置，尤其与第一平面成直角。由此使连接孔的各中心位于公共的第一直线上。这个实施例的另一优点在于进一步增加模块的多种使用性，它们保证最佳的模块化。

在气体绝缘的高压测量单元的一个实施例中，该高压测量单元具有至少三个相导体或初级相接头。在此至少三个插接连接件在第一平面沿着第一直线以规则的距离相互分开地设置，这能够实现多种应用，例如以180度旋转地相对于相邻连接模块(例如第二模块)安装。

在气体绝缘的高压测量单元实施例中，至少两个连接孔的适配段分别至少部分地集成到公共的适配段中。这例如允许在浇铸高压测量单元的外壳以后简化地加工连接面，而且与典型改善的形状和尺寸精度相结合。另一优点是在装配时与适配段良好的接触性。

根据插接连接件的实施例每个导体/相分别具有阴性和阳性的耦联部件。因此插接连接件例如具有套部件和与其电连接或复合的触点部件，其中套部件固定在高压测量单元的适配段上，构成为销状触点接头的触点部件固定在相邻模块(连接模块)的适配段上。

通过多相、例如三相封罩的高压测量单元和连接模块的实施例可以实现高压测量单元与连接模块的装配位置编码，如果例如第一模块的两个相R，S具有套部件并且一个相T具有销状的触点接头作为插接连接件接头，而第二模块的两个相应的相R，S构成为触销，连接模块的第三相T构成为套部件的时候。通过这种配置能够可靠地保证高压测量单元在连接模块上的绝对安全的装配，即使没有训练的人员要承担装配工作的时候。

尤其在一个按照本发明的高压测量单元中，它仅仅具有唯一的初级接头，可以设想可选择地机械固定高压测量单元在连接模块上。在这个实施例中构成为电导线的导线离合器的插接连接件的高压测量单元侧的或连接模块侧的部件具有法兰形的固定点，它们可以从连接模块或高压测量单元的对应法兰接触到。在这种固定方式的实施例中插接连接件的连接模块侧的部件具有端面可接触到的内壁套，而高压测量单元的外壳的法兰形适配段具有用于导入螺栓的通孔。

备选或组合地使高压测量单元的适配段通过至少一个夹紧连接与相邻模块连接。根据要求和状况夹紧连接至少部分地在圆周侧环绕式接合适配段。

如果至少一个插接连接件具有场控制电极，至少一个插接连接件或高压测量单元必须相应地匹配于不同的基本变化形式，用于满足在绝缘方面的电学上的要求。

作为高压测量单元的备选实施例作为用于测量高压的高压互感器，高压测量单元的另一实施例可以具有至少一个电容式的电压分配器。

结合高压测量单元所述的优点和效应同样适用于具有至少一个按照本发明的高压测量单元的气体绝缘的开关装置。

附图说明

在附图中简示出本发明的实施例。附图中：

图1以纵向截面图示出三相的高压测量单元的第一实施例，具有用于在导线侧与相邻的、气体绝缘的模块耦联的插接连接件，

图2以沿着图1中截切平面II-II示出第一实施例的简示的外壳横截面图，

图3以纵向截面图示出三相的高压测量单元的第二实施例，具有用于在导线侧与相邻的、气体绝缘的模块耦联的插接连接件，

图4示出从A向看去的图3中的高压测量单元的立体图。

附图标记清单

1，1a  高压测量单元

2 第二模块，相邻模块

3 高压测量单元外壳

4 第二模块的外壳

5，6，7  高压测量单元的初级相接头

8，9，10 第二模块的初级相接头

11 测量互感器(Messwandler)

12 插接连接件

13 套状部件，套状的对应触点

14 销状的触点接头

15 高压测量单元的气体室

16 第二模块的气体室

17，18 外壳侧的连接孔

19 高压测量单元的法兰形适配段

20 第二模块的法兰形适配段

21 外壳筋

22 螺栓连接

23 铁芯

24 第一平面

25 第二平面

26 直线/直的线

27 触点接头

28 绝缘体

29 杯形绝缘元件

30 绝缘套

31 规则的距离

32 测量互感器的绕组

具体实施方式

图1的两个三相封罩的HV-GIS模块的第一实施例以断耦联状态的纵向截面图示出气体绝缘的高压测量单元1，它可以与相邻的模块2(下面也称为第二模块)连接。该高压测量单元构成为电压互感器，而相邻的模块2(它仅仅以其连接区域表示)例如是气体绝缘的配电盘中的连接模块。两个模块分别具有外壳3，4。外壳4包括三个额定导体接头(相导体)5，6，7，也称为初级相接头，它们在Z向上延伸。外壳3同样包括三个相应的额定导体接头(相导体/初级相接头)8，9，10，它们与相应的构成为测量互感器的测量单元11连接。第一模块的相导体5，6，7与第二模块2的象征性示出的相导体8，9，10分别通过每相的插接连接件12相互电连接。高压测量单元的相导体5，6，7与第二模块2的相导体8，9，10的电连接仅仅通过插接连接件12实现。在图1所示的模块1，2的实施例中高压测量单元的初级相接头在端部分别具有套部件13，而连接模块2的初级相接头在端部作为各插接连接件12的互补部件具有销状的触点接头14作为阳性部件。在基本变化形式中由热塑合成树脂加工套部件13的绝缘段，而导电的、金属的插接套15作为套部件13的额定导体接头。但是根据要求代替热塑合成树脂可以使用其它适合的材料。通过插头套13和同样金属的触点接头27实现插接连接件12的电连接。

在图1中为了更清晰地表示示出装配在一起的高压测量单元1与第二模块2。

外壳3，4分别限制每个模块1，2的气体室15，16并且通过初级相接头分别通入外壳侧的连接孔17，18，它环绕式接合各初级相接头并且通入法兰形的适配段19，20。

两个法兰形适配段19，20例如通过简示的螺栓连接22机械地相互连接。

通过套部件13的绝缘段实现气体室15，16的法兰侧的密封，绝缘段在运行中同时保证初级相接头相对于大地(外壳3，4)电绝缘。

由图1还看出，套部件13都设置在在第一平面24中延伸的轮廓线内部。结合图4可以看出，第一平面24最好地提供了放置面，用于中间定位高压测量单元，例如在装配期间。此外在这个变化中初级导体接头、或插接触部件相当好地防止外部干扰影响如冲击和类似影响。

结合图2更清楚地看出在图1中所示的高压测量单元的外壳形状。在图2中简示的第一实施例沿着图1中的截切面II-II的横截面在XY平面方向或XY方向上延伸。高压测量单元1的公共的气体室15相对于法兰形的适配段19通过外壳筋21如同三个单相封罩的初级相接头那样构成，其中由此产生的气体室在背离法兰形适配段19的高压测量单元1端部上流体地通入唯一的气体室15。在图2中示出三个作为测量互感器的绕组32，具有各自的铁芯23，其中铁芯23没有截切地示出。

在图2中示出三个测量单元11或测量互感器11与其各自的绕组32和铁芯23，其中铁芯23没有截切地示出。

在图3中示出与图1的第一实施例类似的高压测量单元的第二实施例。由于这种类似性下面只描述与图1的不同之处。相同或相同功能的部件配有相同的标记符号。

与高压测量单元的第一实施例不同，高压测量单元1a的第二实施例不仅具有阴性的、而且具有阳性的插接连接件12的触点部件。由此实现的编码在装配高压测量单元1a于相邻的模块2上时实现无疑问的安装位置。由此可以事先可靠地排除混淆的相(5，7)例如混淆的R和T相的定位错误。

如同由在图3中所示的插接连接件12的位置所看到的那样，初级相接头在左侧和中间分别具有销状的触点接头14，而只有右侧的初级相接头具有套部件13。不仅销状触点接头14、而且套部件13都形成可拆卸的插接连接件12的部件。

不言而喻，不同形状的部件13，14需要不同的绝缘体，用于初级部件相对于大地(外壳)的电绝缘。多部件构成的绝缘体28对于右侧的初级相接头7包括杯形的绝缘元件29，而左侧和中间的初级相接头5，6销状触点接头14在基本实施例中例如仅具有绝缘外壳30。不仅杯形绝缘元件29、而且绝缘套30都形成电绝缘体相对于外壳3在法兰形适配段19区域中的气密的、固定的连接。换言之，绝缘套30和杯形的绝缘元件29共同形成高压测量单元1a的绝缘体28。

由在图4中所示的高压测量单元1a的立体图结合图2还看出，三个象征性表示的插接连接件12部件设置在第二平面25中。因为在XY向或XY平面中延伸的第一平面24与在XZ向延伸的第二平面25垂直地延伸，因此产生在X向上延伸的相交直线。因此连接孔17的各中心以规则的距离31相互分开地设置在公共的第一直线26上。

Claims (14)

1.一种用于测量高压的气体绝缘的高压测量单元(1，1a)，具有构成为压力容器的外壳(3)和至少一个初级相接头(5，6，7)，所述至少一个初级相接头(5，6，7)与至少一个测量单元(11)连接，用于测量所述至少一个初级相接头(5，6，7)的初级电压，其中外壳(3)的气体室(15)在高压测量单元(1，1a)的运行中这样以绝缘气体填充，使得所述至少一个初级相接头(5，6，7)电绝缘地设置在气体室(15)中，其中所述至少一个初级相接头(5，6，7)在接头区域电连接在相邻模块(2)上，而气体室(15)在接头区域通过绝缘体限制，其特征在于，每个初级相接头(5，6，7)分别具有可拆卸的插接连接件(12)的部件(13，14)，它设置在外壳(3)的独立连接孔(17)中，其中所述插接连接件(12)一方面是用于把初级相接头(5，6，7)电连接到相邻模块(8，9，10)相应的初级相接头上的插接触点联接的组成部分，另一方面用于使气体室(15)对外气密地封闭。

2.如权利要求1所述的高压测量单元，其特征在于，所述压力容器设计成用于气体室(15)中至少2bar的额定压力下的运行。

3.如权利要求1或2所述的高压测量单元，其特征在于，每个初级相接头(5，6，7)的外壳(3)分别具有外壳侧的连接孔(17)，所述连接孔(17)环绕式接合各初级相接头(5，6，7)并且通入法兰形的适配段(19)，所述适配段(19)用于机械连接高压测量单元(1，1a)到相邻模块(2)上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的高压测量单元，其特征在于，所述法兰形适配段(19)在至少两个插接连接件(12)的情况下位于第一平面(24)中。

5.如权利要求1至4中任一项所述的高压测量单元，其特征在于，在高压测量单元(1，1a)的至少两个插接连接件中每个插接连接件(12)形成多体绝缘体(28)的组成部分，用于在高压测量单元(1，1a)的运行中使各初级相接头相对于外壳(3)电绝缘。

6.如权利要求4或5所述的高压测量单元，其特征在于，所述法兰形适配段(19)在至少两个插接连接件(12)的情况下相互平行延伸地设置在第二平面(25)中，其中第二平面(25)横向于第一平面(24)设置，尤其与第一平面(24)成直角。

7.如权利要求1至6中任一项所述的高压测量单元，其特征在于，所述高压测量单元(1，1a)具有至少三个初级相接头(5，6，7)。

8.如权利要求7中任一项所述的高压测量单元，其特征在于，至少三个初级相接头(5，6，7)在第一平面(24)中以规则的距离(31)相互分开地设置。

9.如权利要求1至8中任一项所述的高压测量单元，其特征在于，至少两个连接孔(17)的适配段(19)分别至少部分地集成到公共的适配段(19)中。

10.如权利要求1至9中任一项所述的高压测量单元，其特征在于，至少一个插接连接件(12)具有用于驶入到相邻模块(2)的套状对应触点(13)中的销状触点接头(14)，其中该销状触点接头(14)固定在适配段(19)上。

11.如权利要求1至10中任一项所述的高压测量单元，其特征在于，至少一个插接连接件(12)具有用于容纳相邻模块(2)的销状对应触点(14)的套部件(13)，其中该套部件(13)固定在适配段(19)上。

12.如权利要求1至11中任一项所述的高压测量单元，其特征在于，至少一个插接连接件(12)是干式插接连接件。

13.如权利要求1所述的高压测量单元，其特征在于，所述高压测量单元构成为电压互感器(1，1a)。

14.一种气体绝缘的开关装置，其具有至少一个如权利要求1至13中任一项所述的高压测量单元(1，1a)。

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