CN102498529B

CN102498529B - 折叠式高压绝缘柱

Info

Publication number: CN102498529B
Application number: CN201080016818.2A
Authority: CN
Inventors: 艾伦·H·罗斯
Original assignee: Alstom Grid Inc
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-04-09
Also published as: CA2758452A1; CN102498529A; DE112010002691T5; CA2758452C; US8766098B2; DE112010002691B4; WO2010120643A3; WO2010120643A2; US20120186853A1

Abstract

一种用于测量高压线中的电流和/或电压的装置可被设置在折叠式绝缘体中。机械折叠式绝缘体装置可包括多个绝缘段。多个绝缘段中的一对绝缘段通过连接件联接在一起，连接件允许所述绝缘体装置进行机械折叠。折叠式绝缘体装置的绝缘段具有在其内形成的腔，腔包含由绝缘材料包围的光纤。

Description

折叠式高压绝缘柱

相关申请

本申请要求于2009年4月14日提交的第61/212,612号美国临时专利申请以及于2009年6月26日提交的第61/220,622号美国临时专利申请的优先权，这两个临时申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明通常涉及高压绝缘体，具体地涉及用于支持电力线路的特征的测量的高压绝缘方法、装置和系统。

背景技术

在当今社会，电力线路是很普遍的。此外，由于人口持续扩张以及国家的工业扩张，发电和配电有望继续增长。例如，高电力分配如500kV或更高的直流电有望扩张。这些线路常布置在被认为与建筑物内的较低电力线路相比较难接近的位置。此外，高电力线路具有它们自己的与其内部的高电压(及电流)水平相关的危险。

因此，期望用于对上述高电力线路和其它电气线路的特征进行安全测量的系统和方法。

发明内容

根据一个示例性实施方式，机械折叠式绝缘体装置包括多个绝缘段，多个绝缘段中的一对绝缘段通过连接件联接在一起，连接件允许绝缘体装置进行机械折叠，多个绝缘段具有在其内形成的腔，腔包含由绝缘材料包围的光纤。

根据另一示例性实施方式，用于允许绝缘体装置进行折叠的连接件包括：具有基本圆筒形的主体的连接件，每个端部逐渐缩小成两个相对面对的平行凸出部，各个凸出部在其中央具有类似尺寸的孔；第一配件和第二配件，可附接至绝缘体装置，以将连接件附接至绝缘体装置；第一杆，用于连接第一配件和连接件；第二杆，用于连接第二配件和连接件，其中，当第一杆和第二杆都被插入时，绝缘体装置可通过单一平面中两个自由度的折叠运动被折叠。

附图说明

附图示出示例性的实施方式，其中：

图1示出使用绝缘体组件的环境；

图2(a)示出根据示例性实施方式的锁定就位的可折叠绝缘体组件；

图2(b)示出根据示例性实施方式的匹配圆筒的放大视图；

图3(a)至图3(c)示出根据示例性实施方式可折叠绝缘体组件折叠时的各个部分；

图4(a)至图4(d)用多个立体图示出根据示例性实施方式的连接件；

图5(a)至图5(e)用多个立体图示出根据示例性实施方式的端部配件；

图6(a)至图6(b)用两个立体图示出根据示例性实施方式的底部段；

图6(c)示出根据示例性实施方式的安装支架；

图7示出根据示例性实施方式的顶部段(没有传感头)；以及

图8示出根据示例性实施方式的绝缘体段的横截面。

具体实施方式

下面将参照附图对示例性实施方式进行详细描述。不同附图中相同的参考标号表示相同或相似部件。并且，下面的详细描述并不对本发明进行限制。

根据示例性实施方式所述的系统和方法可改进与电力线路(例如，高压线路、通信线路等)相关的特征的测量(或测量能力)。此外，根据示例性实施方式所述的系统和方法还可改进该环境下测量装置(或与其相关的绝缘体)的坚固性和便携性，如下文所述。为了给这样的讨论提供背景，下面将参照图1对使用绝缘体组件的示例性环境进行描述。

图1示出处于竖直位置的绝缘体组件10。传感头4位于绝缘体组件10的顶部，用于测量电力线路2的一个或多个特征。电力线路2可以是高压电力线路或其它电气线路。光纤线(未示出)从传感头4向下延伸至绝缘体组件10的底部，并连接至连接线6。然后，连接线6延伸至测量/控制装置8，测量/控制装置8使用由传感头4收集的信息来例如计算电流和/或电压信息。

根据示例性实施方式，绝缘体组件100可被制造和组装，如图2(a)和图2(b)所示，当绝缘体组件100被展开和锁定以置于高压线路上作为悬挂式绝缘体时，其构成刚性结构。如从图2(a)中可以看出，根据该示例性实施方式所述的绝缘体组件100包括三个分离的较小绝缘体段102、104和106，它们通过联接器108和110联接在一起。图2(b)中示出联接器108的近视图。在该图中，联接器108主要通过使两部分的圆筒段附接在一起而形成，两部分的圆筒段匹配以允许绝缘体段102、104和106的刚性联接。这些联接器108和110在组装绝缘体装置进行使用(或根据需要进行测试)时通常是附接的，而在将绝缘体组件100留在或置于其折叠状态时通常是分开的。此外，用于减少电晕放电的电晕环109可被置于绝缘体组件100的外部。

绝缘体段102、104和106可由橡胶护套中的玻璃纤维制成，并具有入口/出口和内腔以使光纤(未示出)沿绝缘体组件100的长度延伸。此外，绝缘体段102、104和106可包括开口以将凝胶(例如硅凝胶)注入光纤腔内。在绝缘体段102、104和106之间，光纤被柔性水密管保护以免受到机械应力和环境条件如天气的影响，柔性水密管在金属连接件内延伸并被固定至在每个绝缘体段端部处。柔性水密管可为柔性不锈钢管。

此外，图2(a)示出的绝缘体组件100还包括底座段112、顶部段114和多个棚状物(shed)116(应注意，为了使图2(a)不散乱，在图2(a)中示出多个棚状物116但并未全部标出)，其也在图3(a)和图3(b)中以近视图示出。底座段112和顶部段114尤其保护绝缘体组件100的端部处免受物理操作损害和天气影响。棚状物116通常由硅橡胶制成，并且呈外直径大于内直径的大体圆形，内直径(在至少一点中)与外直径高度不同。这些棚状物116实现的功能是根据爬电距离防止导电通路受到建立在绝缘体组件100外部上的污染物(例如盐和水)的污染。根据可选的示例性实施方式，可根据需要采用棚状物116的不同尺寸和形状以防止在绝缘体组件100上建立外部导电通路。

根据示例性实施方式，绝缘体组件100为可折叠的相对较长、较薄(与其长度相比而言)结构。例如，根据仅用于说明的一个实施方式，绝缘体组件100大约为45英尺长，并可包括三个粗略为15英尺长的绝缘体段102、104和106。可选地，能使用不同长度/尺寸的绝缘体组件100，也能使用不同数量的绝缘体段。根据这些示例性实施方式，绝缘体结构的这种折叠能力使其易于运输且增加了设计的坚固性，并且与单一、长的非折叠式绝缘体组件相比制造方法更为简单。

如上所述，根据示例性实施方式，绝缘体组件100可折叠为多个段，其整体如图3(c)所示。如图3(c)所示，连接件202和204连接绝缘体段102、104和106。连接件202和204均为金属连接件(至少在本实施例中)并具有腔，柔性水密管可延伸穿过该腔并固定在每个绝缘体段端部处。这些连接件通常还包含光纤，光纤位于柔性水密管内并穿过折叠式绝缘体组件100。下面将提供关于连接件202和204的更多详细情况。此外，图3(b)中示出绝缘体组件100的折叠段的大尺寸视图。而且，根据示例性实施方式，绝缘体段102、104和106被保持在一起并允许两个自由度的约束运动，从而能够进行折叠动作。这样折叠起来的绝缘体组件100具有较小的运输轮廓，从而可更容易地保护绝缘体组件100。

根据示例性实施方式，绝缘体组件100可在组装之前制造为分离的部分。例如，每个绝缘体段102、104和106可被制造成其需要的长度规格，然后在将所有绝缘体段组装在一起之前用凝胶填充。凝胶通常被从底部泵送入各个绝缘体段102、104和106，各个绝缘体段102、104和106被放置在竖直位置，从而在凝胶灌入时迫使气泡从各个绝缘体段102、104和106的腔内排出。使用较短的段(与单一长段相比而言)的优点包括：易于将凝胶从底部灌入；安装所需空间较小；以及可用更短的时间填充段，这可依赖于凝胶的多个性质如凝胶的固化时间。然而，可认识到这些优点不应被解释将各个段限制为本文所述的示例性长度。每个柔性水密管段通常不用凝胶填充。此外，在灌入凝胶之前将光纤置于绝缘体段102、104和106内。绝缘体段102、104和106可由复合材料或陶瓷材料制成以获得期望的性质，例如绝缘量(电阻率)、强度、抗腐蚀性等。

如上所述，根据这些示例性实施方式，绝缘体组件100可由不同部件建造。下面将对这些部件进行更详细地描述。根据示例性实施方式，图4(a)至图4(d)示出连接件204的多个视图。连接件204由具有期望性质的材料例如表号(schedule)80的铝管制成以用作绝缘组件100的接合部的一部分。连接件204用作具有两个支枢点的链节，以将绝缘体组件100的机械折叠限制成单一平面中的两个自由度运动。连接件204内具有腔302，沿绝缘体组件的长度延伸的光纤穿过腔302。光纤(未示出)在腔302中通过置于管(例如柔性水密的、成形的金属管，未示出)内而受到保护。支枢点布置在连接件204的各端处，并通过将例如杆、栓等插入位于各个凸出部304、306、308和310中的两组孔中的每组孔来创建。每组孔在相同的轴线上对准，每个凸出部组的内表面与同其相对的凸出部表面粗略地平行，即，在具有对应孔的凸出部304和306的段中的凸出部304的内表面与凸出部306的内表面近似平行。

如上所述，根据示例性实施方式，连接件204附接至一对端部配件，端部配件附接至期望进行折叠的绝缘段102、104和106的端部。图5(a)至图5(c)示出端部配件402的多个视图和示意图。端部配件402具有孔404和406，杆或栓(未示出)插入孔404和406，杆或栓还穿过位于连接件204上的两个孔，例如位于连接件204端部的一对孔304、306。该接合用作支枢点以进行折叠并还将连接件附接至端部配件402。如图3(a)和图3(b)所示，端部配件402附接至绝缘体段102、104和106。端部配件402可附接至绝缘体段102、104、106。附接机制可包括螺栓连接、粘合、压装及其组合等。同样，根据如上所述的示例性实施方式，沿组件长度延伸的光纤穿过端部配件402并穿过保护光纤的管(或执行类似功能的部件)进入连接件204。此外，在光纤进入/离开管/绝缘体段接口的位置使用水密密封。

根据示例性实施方式，绝缘体组件100具有底部段112，底部段112包括绝缘底部配件502和可选的安装支架504，图6(a)至图6(c)更详细地示出绝缘底部配件502和可选的安装支架504。图6(a)和图6(b)示出绝缘体底部配件502的两个不同视图。绝缘体底部配件502盖在绝缘体组件100的一端。此外，光纤(未示出)从绝缘体底部配件进入/离开绝缘体组件100。光纤可终止于根据被测量的特征(例如电流或电压)通向不同监视设备的连接部件。如图6(c)所示，绝缘体底部配件502还可附接至安装支架504，安装支架504可被安装至牢固支撑件。

根据示例性实施方式，绝缘体组件100具有顶部段114，图7详细示出顶部段114。顶部段114(还已知为“垫座(pillow)”)盖在绝缘体组件100的一端。多个各种传感头中的一个可被安装至顶部段114，传感头还可与光纤接触。传感头的一个示例显示为图3a中的环118。环118(或附接至顶部段114的其它传感头)可用于感测(或测量)相关电气线路的特征。上述传感设备的实例可在James Blake的第6,188,811号与第5,696,858号中美国专利找到，其全部内容通过引用并入本文。该数据通过附接的光纤传送至测量装置8，测量装置8可连接至绝缘体组件100。

根据示例性实施方式，优点包括提供了一种机械折叠以缩短长度的高压绝缘体，其中，绝缘体段的折叠运动被约束在一个平面内的两个自由度运动。折叠式组件可被锁定在一起以构成刚性机械组件，绝缘体段包含沿绝缘体长度延伸且用于光纤的腔，腔可用密封的硅凝胶填充。折叠式高压绝缘体段可由复合材料或陶瓷材料制成。然而，应理解，本发明并不限制于包含这些优点中的一个、一些或所有优点的实施方式。根据另一示例性实施方式，折叠式绝缘体装置包括：多个绝缘段，其中多个绝缘段中的一对绝缘段通过连接件联接在一起，连接件允许绝缘体装置进行机械折叠，多个绝缘段具有在其内形成的腔，腔包含由绝缘材料包围的光纤。

根据示例性实施方式，绝缘体段102、104和106可如图8所示的那样制造和组装。图8示出绝缘体段102的横截面。在横截面的中央，光纤802沿绝缘体段102的长度延伸(并超出绝缘体段102的长度，穿过整个绝缘体组件100)，并由内腔中的硅凝胶804包围。包围硅凝胶804的是玻璃纤维段806，玻璃纤维段806又由橡胶护套808包围。还可对玻璃纤维段806进行处理以生成与硅凝胶的期望粘结。此外，可根据需要使用不同类型的材料。

上述示例性实施方式旨在从各方面示出本发明而不是对本发明进行限制。因此，本领域技术人员可从本文的说明中获知，本发明能在具体实施中进行多种变化。上述所有变化和修改被认为落入本发明的范围和精神中。例如，除了高压线之外的线(例如通信线路)可通过绝缘体组件100进行测量。本申请的说明中所使用的任何元件、动作或指令中不应被解释为对本发明是决定性或必不可少的，除非有明确的描述。同样，本文中使用的用语“一个(a)”旨在包括一个或多个项。

Claims

1.一种机械折叠式绝缘体装置，包括：

多个绝缘段；

底座段；以及

顶部段，

其中，所述多个绝缘段中的一对绝缘段通过连接件联接在一起，所述连接件用作具有两个支枢点的链节以用于将绝缘体装置的机械折叠限制成单一平面中的两个自由度运动，所述连接件允许光纤穿过所述链节，

其中，所述多个绝缘段具有在其内形成的腔，所述腔包含由绝缘材料包围的所述光纤，

其中，所述顶部段包括传感装置。

2.如权利要求1所述的折叠式绝缘体装置，其中，所述传感装置为电流传感或通信装置。

3.如权利要求1所述的折叠式绝缘体装置，其中，所述传感装置为电压传感装置。

4.如权利要求1所述的折叠式绝缘体装置，其中，所述绝缘段由被橡胶护套包围的玻璃纤维构成。

5.如权利要求1所述的折叠式绝缘体装置，其中，所述连接件具有中空段，所述连接件还包括：

柔性管，设置在所述中空段中并包含所述光纤的一段。

6.如权利要求1所述的折叠式绝缘体装置，还包括：

套管，当所述折叠式绝缘体装置处于展开状态时，设置在所述连接件之上，以提供刚性。

7.如权利要求6所述的折叠式绝缘体装置，其中，所述套管由两半圆筒构成。

8.如权利要求4所述的折叠式绝缘体装置，其中，所述绝缘材料为凝胶，所述凝胶填充所述多个绝缘段中的所述腔。

9.如权利要求8所述的折叠式绝缘体装置，其中，所述凝胶为硅凝胶，所述硅凝胶与所述玻璃纤维的介电强度近似匹配。

10.如权利要求1所述的折叠式绝缘体装置，还包括多个棚状物，其中，所述多个棚状物由硅橡胶制成并间隔地布置在所述绝缘体装置上，从而破坏潜在的外部导电通路。

11.如权利要求6所述的折叠式绝缘体装置，还包括：

连接件，具有基本圆筒形的主体，每个端部逐渐缩小成两个相对面对的平行凸出部，各个凸出部在所述凸出部的中央具有类似尺寸的孔；

第一配件和第二配件，所述第一配件和所述第二配件能够附接至所述绝缘体装置，以将所述连接件附接至所述绝缘体装置；

第一杆，用于连接所述第一配件和所述连接件；以及

第二杆，用于连接所述第二配件和所述连接件，其中，当所述第一杆和所述第二杆都被插入时，所述绝缘体装置能够通过单一平面中两个自由度的折叠运动被折叠。