CN102570123A - 用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器。用于使内部场均匀地分布的半导体层形成在连接器的主体部中，以使内部场均匀地分布。这可以防止所述连接器的绝缘性能局部降低，以增强所述连接器的绝缘性能。此外，用于使外部场均匀地分布的半导体层形成在所述连接器和联接至所述连接器的上端的套管之间，以及所述连接器和联接至所述连接器的下端的插头之间。这可以允许电场均匀地分布于连接至灭弧部的接地表面的部分。

Description

用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器
技术领域
本发明涉及一种用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，尤其涉及这样一种用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其能够增强绝缘性能并能够使用相同形状的连接器将用于三相的开关彼此连接。
背景技术
负载断路开关装置是一种用于分散、测试和维护地下高压配电线的电气装置，并用作数十千伏(kV)至数百千伏(kV)的高压的配电设备。通常，所述负载断路开关装置包括根据R、S和T相交流电的具有活动触点和固定触点的多个开关以及连接至所述开关的端子部。由于所述负载断路开关装置处理高电压，因此，每个开关装置都安装在处于密封状态的其中包含绝缘气体如六氟化硫(SF6)的容器中，所述绝缘气体具有极佳的灭弧和电绝缘性能。
最近，要求远程地控制气体绝缘式负载断路开关装置，以使气体绝缘式负载断路开关装置可以自动方式打开和关闭，为了安全起见，打开和关闭操作应当迅速，并且能够减少人力和成本。随着相关的通信和电动机控制技术的发展，推出了一种内部安装有控制盒的气体绝缘式负载断路开关装置，所述控制盒具有用于以远程方式自动打开和关闭的通信功能并具有电动机致动器控制功能。
所述控制盒从所述负载断路开关装置的总线部即连接至地下配电线或开关装置侧的线路获得工作电力。由于所述控制盒以预设的低直流电(DC)工作，因此，其设置有安装在其中的变压器，以使高的交流电(AC)转换为预设的低DC。
作为被视为全球变暖的主要原因的气体之一，六氟化硫(SF6)不适合用作用于开关装置的绝缘气体。更合理地，开发了一种固体绝缘式负载断路开关装置，其中所述开关装置通过固体绝缘材料被电绝缘。
图1和图2为分别示出了根据常规技术的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器的分解立体图和装配剖视图。
如所示，常规的固体绝缘式负载断路开关装置(下文中，将被称为开关装置)布置在接收器(未示出)的上部，而用于使多个开关(未示出)彼此电连接的外部连接器1布置在所述接收器的下部。
对于用于三相的开关装置，套管2被电连接。在套管2的下方，布置有外部连接器1的连接器3。
套管2沿水平方向布置为单列，使得每个接收器(未示出)可以设置有用于三相的三个套管(例如，接收器1a设置有R1、S1和T1，接收器1b设置有R2、S2和T2，接收器1c设置有R3、S3和T3，而接收器1d设置有R4、S4和T4)。
连接器3对应于套管2沿水平方向布置为单列。而且，连接器3由具有导电性的橡胶形成。用于三相如R、S和T的多个开关水平布置，并且总线部4整体设置在开关的每一侧以实现三相。用于三相的总线部4形成在连接器3的左右侧，以及连接器3的上下侧，从而在水平列上不会彼此重叠。
在常规外部连接器1中，具有套管导体2a的套管2联接至连接器3的上端，并且插头5联接至连接器3的下端，插头5用于将套管导体2a连接至连接器3的连接导体3a的一端。设置在总线部4中的总线导体4a连接至连接导体3a的另一端，从而通过连接导体3a电连接至套管导体2a。
未说明的附图标记3b表示总线连接部，6表示用于弹性支撑套管导体和连接导体的弹性垫圈，而7表示用于防止异物进入的插头盖。
在常规技术的外部连接器中，在装配R相后，装配S相，使得总线部朝向前侧。然后，装配T相，使得总线部以与R相相反的方式朝向下侧。
然而，常规的固体绝缘式负载断路开关装置可能具有下面的问题。首先，由于总线部4形成为朝向连接器3的一侧倾斜，在总线部4所位于的连接表面(下文中，将被称为第一连接表面)8a上分布的电场与在和总线部4相对的连接表面(下文中，将被称为第二连接表面)8b上分布的电场不对称。这可能会局部降低绝缘性能，并可能导致介质击穿。
发明内容
因此，详细描述的一方案在于提供这样一种用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器：所述连接器能够通过使电场均匀地分布于总线部和相对部来增强连接表面的绝缘性能，并能够使用相同形状的元件将三相的开关彼此连接。
为了实现这些和其他优点并根据本说明书的目的，如在此所实施和广泛描述的，提供了一种用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，包括：总线部，其具有总线导体；具有连接导体的连接器，所述连接导体位于所述连接器的一侧以便连接至总线连接部；套管，其具有插入所述连接器的一端中、连接至所述连接导体并电连接至所述总线导体的套管导体；以及插头，其插入所述连接器的另一端中并联接至所述套管，其中，所述连接器具有在两侧联接所述套管和所述插头的主体部，所述主体部基于所述连接导体在两侧具有套管插入部和插头插入部，并且所述套管插入部和所述插头插入部中的至少一个具有半导体层。
根据本发明的另一方案，提供了一种用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，包括：总线部，其具有总线导体；具有连接导体的连接器，所述连接导体位于所述连接器的一侧以便连接至总线连接部；套管，其具有插入所述连接器的一端中、连接至所述连接导体并电连接至所述总线导体的套管导体；以及插头，其插入所述连接器的另一端中并联接至所述套管，其中，所述连接器具有在两侧联接所述套管和所述插头的主体部，所述主体部基于所述连接导体在两侧具有套管插入部和插头插入部，并且所述主体部由绝缘材料形成。
根据本发明的又一方案，提供了一种用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，包括：总线部，其具有总线导体；具有连接导体的连接器，所述连接导体位于所述连接器的一侧以便连接至总线连接部；套管，其具有插入所述连接器的一端中、连接至所述连接导体并电连接至所述总线导体的套管导体；以及插头，其插入所述连接器的另一端中并联接至所述套管，其中，所述连接器具有在两侧联接所述套管和所述插头的主体部，所述主体部基于所述连接导体在两侧具有套管插入部和插头插入部，通过围绕所述连接导体连接至所述总线部的总线连接部以弯曲形式形成在所述主体部的外周表面的一侧，并且所述总线连接部以相同厚度形成在所述连接导体的外周表面上。
通过下文给出的详细说明，本申请的进一步适用范围将变得更加显而易见。然而，应该理解的是，虽然示出了本发明的优选实施例，但是详细说明和具体实例仅是以例证方式提供的，通过这些详细说明，在本发明的精神和范围之内的各种不同的变型和改进对于本领域的技术人员将变得显而易见。
附图说明
附图被包含以提供对本发明进一步的理解，其与说明书结合并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的示例性实施例并且与说明一起用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1和图2为分别示出了根据常规技术的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器的分解立体图和装配剖视图；
图3和图4为分别示出了根据常规技术的连接器和绝缘表面上的电场分布的图表；
图5为示出了根据本发明的外部连接器的套管和插头彼此分离的剖视图；
图6为示出了根据本发明的外部连接器的套管和插头彼此装配的剖视图；以及
图7和图8为分别示出了根据本发明的连接器和绝缘表面上的电场分布的图表。
具体实施方式
现在将参照附图对示例性实施例给出详细说明。为了参照附图进行简要说明的目的，相同或等同的部件将设置有相同的附图标记，而不再重复其说明。
在下文中，将参照附图更详细地说明根据本发明的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器。
图5为示出了根据本发明的外部连接器的套管和插头彼此分离的剖视图，而图6为示出了根据本发明的外部连接器的套管和插头彼此装配的剖视图。
如所示，根据本发明的具有外部连接器100的固体绝缘式负载断路开关装置(下文中，将被称为用于每个相的开关装置)布置在每个接收器(未示出)的上部。而且，用来将用于相的开关彼此电连接的外部连接器100布置在每个接收器的下部。
套管2电连接至用于相的开关，并且外部连接器100的连接器110布置在套管2的下方从而联接至套管2。
对于每个接收器中的三个相，套管2的数量设置为三个。例如，接收器1a设置有R1、S1和T1，接收器1b设置有R2、S2和T2，接收器1c设置有R3、S3和T3，而接收器1d设置有R4、S4和T4。用于相的多个套管2沿水平方向布置为单列。电连接至总线部120的总线导体121的套管导体2a沿纵向设置在套管2中，总线导体121联接至连接器110。
连接器110分别对应于套管2沿水平方向布置为单列。
连接器110由绝缘材料例如硅树脂或乙丙橡胶(EPDM橡胶)形成，并设置有构成连接器110的内部绝缘层的主体部111。
主体部111沿上下方向形成为圆筒形状。在主体部111的外周表面上，布置有由导电硅树脂涂料或基于炭黑的半导体形成的外表面部112，其构成外部绝缘层。
用于插入套管2的套管插入部113形成在主体部111的上端，而用于插入插头5的插头插入部114形成在主体部111的下端。套管插入部113形成为使得其截面积向下变窄，而插头插入部114形成为使得其截面积向上变窄从而与套管插入部113对称。
在主体部111的内周表面的中间部，即在套管插入部113的端部的内周表面与插头插入部114的端部的内周表面之间，形成有用于使内部场均匀地分布的半导体层(下文中，将被称为内部半导体层)115，以通过围绕所述套管和所述插头的一部分使内部场均匀地分布。在连接器110的上端与套管2之间，即在连接器110的套管插入部113的起始端的内周表面与套管2的暴露部的外周表面之间，形成有用于使外部场均匀地分布的半导体层(下文中，将被称为第一外部半导体层)116，以通过围绕连接器110和套管2的一部分使外部场在连接器110与套管2之间均匀地分布。在连接器110的下端与插头5之间，即在连接器110的插头插入部114的起始端的外周表面与插头5的暴露部的外周表面之间，形成有用于使外部场均匀地分布的半导体层(下文中，将被称为第二外部半导体层)117，以通过围绕连接器110和插头5的一部分使外部场在连接器110和插头5之间均匀地分布。
内部半导体层115形成为具有的高度足以围绕套管2和插头5的相对端的一部分的圆筒形状。而且，第一外部半导体层116和第二外部半导体层117中的每个都形成为具有的高度足以围绕连接器110的上端的一部分和套管2的暴露端的整个部分，或连接器110的下端的一部分和插头5的暴露端的整个部分的圆筒形状。为了稳定地支撑套管2和插头5，优选地，内部半导体层115形成为具有从其两端朝向中间部即朝向连接导体减小的直径。
优选地，内部半导体层115、第一外部半导体层116和第二外部半导体层117由相同材料形成。首先，将内部半导体层115、第一外部半导体层116和第二外部半导体层117放入金属模型中，然后放入主体部111的绝缘材料熔融液体以形成主体部111，内部半导体层115、第一外部半导体层116和第二外部半导体层117彼此结合，优选地，内部半导体层115、第一外部半导体层116和第二外部半导体层117由具有的熔点高于主体部111的熔点的材料形成。内部半导体层115、第一外部半导体层116和第二外部半导体层117可以由不同材料形成。
为了增强套管2和插头5之间的联接，第一外部半导体层116和第二外部半导体层117中的每个形成为圆筒形状，使得其内周表面的截面向内略微变窄。
连接至总线部120的总线连接部118形成在主体部111的一侧，而用于将套管导体2a电连接至总线导体121的连接导体119沿纵向设置在总线连接部118中。
总线连接部118形成为具有弯曲角度(α)，从而在连接导体119不会影响主体部111的绝缘性能的范围内最大限度地朝向中心弯曲。而且，总线连接部118形成为以相同厚度(t)围绕连接导体119的外周表面。
用于相的总线部120设置在基于主体部111的上下左右，从而在水平列上不会彼此重叠。通过连接导体119电连接至套管导体2a的总线导体121沿纵向设置在总线部120中。
在插头5和连接器110之间，介入有弹性垫圈6，其通过弹性支撑连接导体119来增强连接导体119和套管导体2a之间的联接力。插头盖7联接至插头5的下端，其由导电材料形成并配置为防止异物进入。
与常规部件相同的部件设置有相同的附图标记。
在本发明的外部连接器中，在装配R相后，装配S相，使得总线部朝向前侧。然后，装配T相，使得总线部以与R相相反的方式朝向下侧。
连接器110的套管插入部113和插头插入部114形成为彼此对称。这可以使三相的开关装置彼此连接而无需额外的电缆。由于总线部120形成为不与套管3重叠，相同的元件可以装配到三相的开关上，而不会产生任何影响。这可以缩短装配时间。
然而，总线部120形成为朝向连接器110的一侧倾斜。这可能导致在不具有总线连接部118的主体部111的第二绝缘表面111b与具有总线连接部118的第一绝缘表面111a之间不会均匀地形成电场强度。结果，绝缘性能可能被显著降低。
在本发明中，因为主体部111由绝缘材料例如硅树脂或EPDM橡胶形成，使得主体部111用作内部绝缘层，并且因为在主体部111的外周表面上布置有由导电硅树脂涂料或基于炭黑的半导体形成的外部绝缘层112，所以可以均匀地实现电场强度。
此外，在套管插入部113和插头插入部114之间，形成有用于使内部场均匀地分布的半导体层，其构成内部半导体层115。而且，在连接器110的上端和套管2之间，以及在连接器110的下端和插头5之间，分别形成有用于使外部场均匀地分布的半导体层，其构成第一外部半导体层116和第二外部半导体层117。通过用于使主体部111的电场均匀地分布的这两个半导体层，连接器可以具有优化的电场分布。
总线连接部118连接至位于连接器110的侧表面上的总线部120，其形成为具有使得在不会影响绝缘层的绝缘性能的范围内最大限度地朝向中心弯曲的弯曲角度。而且，总线连接部118形成为具有相同厚度(t)。这可以允许电场均匀地分布于具有总线部120的第一绝缘表面111a。
图7为示出了根据本发明的关于第一绝缘表面111a和第二绝缘表面111b的等势线的分布的模拟图。
参照图7，电场比在图2的绝缘表面上分布的常规电场分布地更加均匀。
图8为示出了根据本发明的第一绝缘表面和第二绝缘表面上的电场分布的图。参照图8，由于在第一和第二绝缘表面的周围内部界面和外部界面之间的间隙变窄，因此电场均匀地分布。
由于用于使内部场均匀地分布的半导体层形成在主体部中，因此，内部场均匀地分布。这可以防止连接器的绝缘性能局部降低，从而增强连接器的绝缘性能。此外，由于用于使外部场均匀地分布的半导体层形成在连接器和套管之间以及连接器和插头之间，因此，电场均匀地分布于连接至灭弧部的接地表面的一部分。
上述实施例和优点仅为示例性的，而不解释为对本公开的限制。本教导可以容易地应用到其他类型的装置。本说明书旨在提供示例性说明，而不限制权利要求的范围。许多可选方式、改进和变型对于本领域的技术人员来说都将是显而易见的。在此说明的这些示例性实施例的特征、结构、方法和其他特性可以用各种方式进行组合，以获得另外的和/或可选的示例性实施例。
因为本发明的特征可以在不偏离其特性的情况下体现为多种形式，所以应当理解，上述实施例不受前述说明书的任何细节限制，除非另外说明，而是应当在所附的权利要求书限定的范围内做广义地解释，因此落入权利要求书的范围或所述范围的等同布局内的所有变化和改进因而理当由所附的权利要求书包含。

Claims (10)

1.一种用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，包括：
总线部，其具有总线导体；
具有连接导体的连接器，所述连接导体位于所述连接器的一侧以便连接至总线连接部；
套管，其具有插入所述连接器的一端中、连接至所述连接导体并电连接至所述总线导体的套管导体；以及
插头，其插入所述连接器的另一端中并联接至所述套管，
所述外部连接器的特征在于：所述连接器具有在两侧联接所述套管和所述插头的主体部，所述主体部基于所述连接导体在两侧具有套管插入部和插头插入部，并且所述套管插入部和所述插头插入部中的至少一个具有半导体层。
2.根据权利要求1所述的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其特征在于：
内部半导体层布置在所述连接导体的周围，并且
所述内部半导体层形成为基于所述连接导体围绕所述套管插入部的内周表面和所述插头插入部的内周表面的一部分。
3.根据权利要求2所述的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其特征在于：所述内部半导体层形成为圆筒形状，并且所述连接导体穿透地插入位于中间高度的内部半导体层的一个侧表面中。
4.根据权利要求1所述的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其特征在于：所述主体部的两端中的至少一个具有外部半导体层，所述外部半导体层配置为围绕所述连接器和所述套管的至少一部分，或所述连接器和所述插头的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其特征在于：
内部半导体层布置在所述连接导体的周围，以便基于所述连接导体围绕所述套管插入部的内周表面和所述插头插入部的内周表面的一部分，
所述主体部的两端中的至少一个具有外部半导体层，所述外部半导体层配置为围绕所述连接器和所述套管的至少一部分，或所述连接器和所述插头的至少一部分，并且
所述内部半导体层和所述外部半导体层由相同材料形成。
6.根据权利要求5所述的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其特征在于：所述内部半导体层和所述外部半导体层中的一个形成为使得其内周表面具有从其两端朝向所述连接导体减小的直径。
7.根据权利要求5所述的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其特征在于：所述内部半导体层和所述外部半导体层中的一个由具有的熔点高于所述主体部的熔点的材料形成。
8.根据权利要求1所述的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其特征在于：
通过围绕所述连接导体连接至所述总线部的总线连接部以弯曲形式形成在所述主体部的外周表面的一侧，并且
所述总线连接部以相同厚度形成在所述连接导体的外周表面上。
9.根据权利要求1所述的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其特征在于：所述主体部由绝缘材料形成。
10.根据权利要求9所述的用于固体绝缘式负载断路开关装置的外部连接器，其特征在于：由不同于所述连接器的材料形成的绝缘层形成在所述连接器的外周表面上。
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