CN102388514A - 连接气体绝缘开关柜与空气绝缘开关柜的套管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种连接气体绝缘开关柜与空气绝缘开关柜的套管。该套管包括母线(61)和屏蔽罩(62)，所述母线(61)和屏蔽罩(62)嵌入在电气绝缘体(64)内。电气绝缘体(64)的气体绝缘开关柜一侧为圆锥形，电气绝缘体(64)的空气绝缘开关柜一侧为圆筒形；电气绝缘体(64)还包含位于圆锥形绝缘体(641)和圆筒形绝缘体(642)之间的安装法兰(643)；圆筒形绝缘体(642)外部均匀排列有多个伞群(644)。电气绝缘体的圆筒形端有一个空腔，该空腔可以容纳用于连接母线(61)到空气绝缘开关柜的绝缘母线(8)。空腔的直径沿母线(61)进入方向逐渐减小。安装法兰(643)中心到圆锥行绝缘体(641)端部中心的轴线和安装法兰(643)中心到圆筒形绝缘体(642)端部中心的轴线形成的夹角小于180度。

Description

连接气体绝缘开关柜与空气绝缘开关柜的套管
技术领域
本发明涉及电力产品技术领域，尤其涉及一种用于气体绝缘开关柜和空气绝缘开关柜之间的连接装置。
背景技术
高压开关通常分为两种绝缘形式的设备，一种为空气绝缘开关柜(AIS)，另一种为气体绝缘开关柜(GIS)，气体绝缘开关柜的绝缘使用绝缘气体，例如SF6气体。空气与SF6气体之间的绝缘阻抗差别非常大。许多高压开关柜，例如40.5kV系列开关柜就包含气体绝缘开关柜和空气绝缘开关柜两种类型。气体绝缘开关柜通常充入1.4Bar气体压力使两相带电体之间的绝缘距离能够低于100mm，然而空气绝缘开关柜的绝缘距离一般要大于300mm。当两种开关柜同时用于同一变电站内时，在气体绝缘开关柜和空气绝缘开关柜之间需要一种连接装置来满足绝缘的要求。
EP1160945A1披露出一组由电缆套管构成的气体绝缘开关柜，这类电缆套管作为连接装置被广泛应用于开关柜中。图1A到图1C描述的就是这种连接装置。其包括馈线套管3，电缆1以及电缆终端2。馈线套管3的一端被嵌入到气体绝缘开关柜中，另一端与空气绝缘开关柜连接。馈线套管与气体绝缘开关柜侧板通过密封圈密封，图示1C描述为在空气绝缘开关柜一端的连接装置，此设备与电缆之间用电缆终端2连接。电缆1和电缆终端2均为固体绝缘，满足空气绝缘开关柜内的绝缘要求。
以上所述的连接装置在很多地区广泛应用，如欧洲，但这种装置具有以下缺点：
1)由于电缆的弯曲半径过长，因此这种装置在空气绝缘开关柜(AIS)中使用就需要较大的空间。一般来说，电缆的弯曲半径是电缆直径的10～15倍，这就会使空气绝缘开关柜的体积变得相当的大。由于电缆需要弯曲，这就占用的相当大的空间，因此，这种连接装置不能满足某些地区的市场需求。
2)40.5kV电缆终端相当昂贵，这就导致这种连接装置成本很高。
发明内容
为了克服以上缺点，本发明提供一种更加经济的连接装置。根据本发明，这种设备不使用电缆进行连接，因而空气绝缘开关柜的体积可以有效的减小。
本发明提供了一种连接气体绝缘开关柜(GIS)与空气绝缘开关柜(AIS)的套管，此套管包括母线和屏蔽罩，母线与屏蔽罩嵌入电气绝缘材料内；气体绝缘开关柜一侧绝缘体为圆锥形，而空气绝缘开关柜一侧的绝缘体为圆筒形。整个绝缘体还包含位于圆锥形绝缘体和圆筒形绝缘体之间的安装法兰，并在圆筒形绝缘体外部均匀排列的多个伞群。
根据本发明的最佳实施例，绝缘体的圆筒形端有一个空腔，该空腔可以容纳绝缘母线，绝缘母线用于连接母线到空气绝缘开关柜，空腔的直径沿母线进入方向逐渐减小。
根据本发明的最佳实施例，电气绝缘体由环氧树脂制成。屏蔽罩为一个管状，并在其圆周上有一个圆柱，此圆柱接点用以接地；屏蔽罩环绕母线并被嵌入安装法兰内。
根据本发明的最佳实施例，绝缘体的圆筒形端有固定夹，固定夹是由绝缘材料制成并用以固定与套管的母线相连接的绝缘母线。套管的圆筒形端嵌有两个螺母，用以通过螺栓将绝缘母线与套管紧密安装到一起。
根据本发明的最佳实施例，母线为圆形，并且两端有螺纹，用以连接绝缘母线或电气装置。该母线还与梅花触指相连接。
附图说明
下面结合附图，进一步描述本发明的内容。附图用来进一步说明本发明并构成说明书的一部分，本发明的实施例用来说明本发明的内容，并不构成对本发明的任何限定。
图1A到1C显示为现有的连接装置；其中图1A为套管，图1B为电缆与电缆终端，图1C是现有连接装置的安装示意图。
图2A到2C描述本发明套管的结构。其中2A示出套管的外观与结构，图2B为套管的剖视图，图2C展示屏蔽罩的结构，图2D描述为含有底端嵌入螺母的套管的侧视图。
图3A到3E显示本发明的套管及其他构成元件。图3A示出固定夹的结构；图3B示出绝缘母线通过固定夹固定在套管的右侧；图3C示出套管与母线的连接；图3D是梅花触指的放大图；图3E示出绝缘母线的结构。
图4A到4B示出本发明的套管连接气体绝缘开关柜与空气绝缘开关柜；套管进一步还与梅花触指连接；其中，图4A示出装配后的母线，图4B是一个装配后的母线剖面图；图4C是套管的气体绝缘开关柜侧视图
图5A到5B示出模拟运算结果。
具体实施方式
图2A所示为套管的外形及结构，图2B是本发明的最佳实施例的套管剖视图。套管6包含母线61和屏蔽罩62，母线61和屏蔽罩62嵌入一个环氧树脂制成的电气绝缘体64内。电气绝缘体64的左侧是圆锥形，并与气体绝缘开关柜连接；电气绝缘体64的右侧是圆筒形，并与空气绝缘开关柜连接。电气绝缘体64进一步包括一位于圆锥绝缘体641和圆筒形绝缘体642之间的安装法兰643，圆筒形绝缘体642的外侧有均匀分布的伞裙644。
绝缘体圆筒侧包括一腔体，用以容纳连接母线61到气体绝缘开关柜的绝缘母线8。腔体的直径朝着母线61的方向逐渐减小，根据不同类型的空气绝缘开关柜，从安装法兰643中心到圆锥绝缘体641端部中心的轴线与安装法兰中心到圆筒形绝缘体端部中心的轴线的角度是不同的，根据本发明提到的空气绝缘开关柜，此角度通常大于120度小于180度，优选的角度为170度。
图2C所示为电磁屏蔽罩的结构，如图显示，电磁屏蔽罩好像一个管型体，并在其周围上的一点，有一个圆柱导体并与地相连。屏蔽罩62环绕在母线61周围，其嵌入安装法兰643并在安装法兰643内与母线61同轴。它通常用于均衡电场强度并作为高压带电指示器使用。
图2D所示为端部嵌入了螺母的套管侧视图，套管6右侧端部是两个嵌入螺母63，其与螺栓66一起，用于紧固固定夹65。图3A所示为固定夹65的结构，其由绝缘材料用模具制成，用于固定母线8。图3B所示为用固定夹将绝缘母线固定于套管右侧端部。母线61、屏蔽罩62和嵌入螺母63被浇铸在环氧树脂中。
图3C所示为套管连接绝缘母线示意图，在套管的左侧，母线61连接梅花触指7。如图3D所示，梅花触指7的上部由六片花瓣型导电触指组成并在外部用弹簧71环绕固定，当母线一段插入梅花触指7时，梅花触指7与母线能够通过弹簧71的压力实现可靠的连接。
图3E所示的为绝缘母线8的结构，其包含铜导体81和外部绝缘层82，铜导体81被外部绝缘层82紧紧包住，只在两端接头处露出导体。
图4A到图4B所示为使用套管连接气体绝缘开关柜与空气绝缘开关柜示意图，套管6的左侧用于连接气体绝缘开关柜，并安装在气体绝缘开关柜的侧板上通过密封圈密封。图4C为套管的气体绝缘开关柜一侧侧视图，密封槽649能够从图4C中看到。套管6右侧连接空气绝缘开关柜，在这一端，套管6的圆筒形绝缘体空腔内，梅花触指7通过螺栓与母线61连接，绝缘母线8与梅花触指7通过弹簧71的压力实现可靠的连接。绝缘母线8通过嵌入螺母66和固定夹65被固定在套管6上，套管可以耐受50kA短路开断峰值电流，套管在空气绝缘开关柜中的爬距超过800mm，这一距离足以满足绝缘爬距要求，其额定电流为630A。
图5A到5B所示为通过专业软件PRO/Engineer和Toolbox(ABB开发的电场强度分析软件)计算的模拟结果，在模拟计算中，螺栓与嵌入螺母被简化，套管和外围安装板被纳入分析范围。
套管内部电场强度是否均匀，是否符合绝缘材料的要求是主要的分析目的，母线与绝缘母线是高压零件，屏蔽罩和安装板是接地的(0电位)，并且应用的边界条件非常严酷，比如高压加到185kV，模拟计算结果显示套管内电场强度是均匀分布的，并且满足连接装置的电气参数要求。
以上描述的实施例仅仅用于解释和说明本发明的原理，显然，本发明并不局限于上述实施例。熟悉本领域技术的人员，在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，可作各种替换、变化和润饰。因此，本发明的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种连接气体绝缘开关柜与空气绝缘开关柜的套管，包括母线(61)和屏蔽罩(62)，其特征在于：
所述母线(61)和屏蔽罩(62)嵌入在电气绝缘体(64)内；
电气绝缘体(64)的气体绝缘开关柜一侧为圆锥形，电气绝缘体(64)的空气绝缘开关柜一侧为圆筒形；电气绝缘体(64)还包含位于圆锥形绝缘体(641)和圆筒形绝缘体(642)之间的安装法兰(643)；
圆筒形绝缘体(642)外部均匀排列有多个伞群(644)。
2.根据权利要求1所述的套管，其特征在于：电气绝缘体的圆筒形端有一个空腔，该空腔可以容纳用于连接母线(61)到空气绝缘开关柜的绝缘母线(8)，空腔的直径沿母线(61)进入方向逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的套管，其特征在于：所述电气绝缘体(64)由环氧树脂制成。
4.根据权利要求1所述的套管，其特征在于：所述屏蔽罩(62)为管状电磁屏蔽罩，并在安装法兰的位置环绕母线。
5.根据权利要求1所述的套管，其特征在于：电气绝缘体的圆筒形端有固定夹(65)，固定夹(65)是由绝缘材料制成并用以固定与套管的母线(61)相连接的绝缘母线(8)。
6.根据权利要求1所述的套管，其特征在于：圆筒形绝缘体(642)端有两个嵌入螺母(63)，用以通过螺栓将固定夹(65)紧固。
7.根据权利要求1所述的套管，其特征在于：安装法兰(643)中心到圆锥行绝缘体(641)端部中心的轴线和安装法兰(643)中心到圆筒形绝缘体(642)端部中心的轴线形成的夹角大于120度小于180度。
8.根据以上权利要求中任意一项所述的套管，其特征在于：所述母线(61)是圆形并在两端都有螺钉用以连接电气装置的绝缘母线(8)。
9.根据权利要求8所述的套管，其特征在于：所述母线(61)连接梅花触头(7)。
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