CN103563013A - 用于高压设备的电气部件 - Google Patents

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Abstract

该电气部件确定用于高压设备。其在同轴的布置中具有沿着轴线(A)延伸的、可引导到高压电势上的导电体(10)以及固定在导电体(10)处的且包围导电体的刚性的绝缘体(20)、固定在绝缘体(20)处的、可引导到地电势上的装配法兰(30)和与导电体(10)导电地连接的且固定在导电体(10)的端部处的、罩状地构造的控制电极(50)。绝缘体(20)包含固态的聚合物质(21)，其通过预成形的、可流动的聚合物质的硬化来形成。在该设备的运行中，控制电极(50)控制在导电体(10)与装配法兰(30)之间的电场。为了能够以简单的方式制造电气部件并且为了提高部件的运行可靠性，控制电极(50)不可松开地与导电体(10)相连接并且具有在可流动的聚合物质预成形和硬化时形成的、形状稳定的且至少在外面覆有导电漆(52)的由固态的聚合物质(21)构成的罩(51)，或者控制电极(50)可弹性变形地来构造并且具有覆有传导性的或非传导性的漆(52)的由弹性体塑料构成的罩(51)。

Description

用于高压设备的电气部件
技术领域
本发明涉及一种用于高压设备的电气部件，其在同轴的布置中包含：
沿着轴线延伸的、可引导到高压电势的导电体，
固定在导电体处的并且包围导电体的刚性的绝缘体，它包含固态的聚合物质(Polymermasse)，其通过预成形的、可流动的聚合物质的硬化来形成，
在外面固定在绝缘体处的、可引导到地电势上的装配法兰以及
与导电体导电地连接的且固定在导电体的端部处的、罩状地构造的控制电极，其在设备的运行中控制在导电体与装配法兰之间的电场。
如果这样的电气部件实施为高压引线部(Hochspannungsdurchfuehrung)时，则其在安装到高压设备中之后将设备的第一部分(其利用固态的、液态的或气态的绝缘介质(Isoliermittel)相对于容纳绝缘介质的封壳(Kapselung)电绝缘)与设备的第二部分的导电体相连接。该导电体典型地通过周围的空气来电绝缘，但是也可利用另一绝缘介质(其包含在容纳导电体的封壳中)来绝缘。如果电气部件构造为气体绝缘的、金属封装的开关设备的隔离绝缘体(Schottungsisolator)，则这样的隔离绝缘体使设备的绝缘气体填充的两个腔彼此分离并且将设置在两个腔中的引导高压的两个导电体相互连接。
在电气部件的导电体与高压设备的待连接的部分或者说腔室的这两个导电体之间的机械连接在设备运行时暴露于电场，其在引导高压的导电体和封壳或者说与封壳导电地连接的且因此很大程度上保持在地电势上的装配法兰之间起作用。因此电气部件具有柱状对称地围绕该电连接引导的控制电极，其介电地屏蔽该连接并且使该电场均匀化。
背景技术
实施为引线部的开头所提及的类型的电气部件例如在文件EP 1 284 484 B1、EP 1 417 689 B1、EP 1 771 866 B1和WO 2009/053147 A1中来说明。所说明的引线部确定用于安装到电气高压装置的通常金属的壳体中、例如到变压器壳体中。该引线部在同轴的布置中包含沿着轴线延伸的可引导到高压电势上的导电体、固定在导电体处的且包围导电体的刚性的绝缘体和在外面固定在导电体处的可引导到地电势上的装配法兰。
电容器线圈(Kondensatorwickel)集成到绝缘体中。装配法兰将电容器线圈的处于空气中的且布置在装配法兰之上的截段与电容器线圈的置于装配法兰之下且其在引线部安装到装置中之后布置在不同于空气的绝缘介质、典型地油或SF6中的截段分离。这些引线部的暴露于周围的空气的区域分别具有作为天气和辐射防护起作用的屏蔽部(Beschirmung)，其包围电容器线圈的置于装配法兰之上的截段。仅在文件EP 1 284 484 B1中示出的、固定在引线部的导电体处的控制电极用于使电场在前述与高压装置的导电体的连接部位处均匀化。
屏蔽部可如在文件EP 1 284 484 B1和文件EP 1 771 689 B1中所示集成到陶瓷绝缘体中或者由硅酮制成且固定在纤维加强的塑料管上。其但是也可如在文件EP 1 417 689 B1和WO 2009/053147 A1中所说明的那样直接地施加到容纳电容器线圈的绝缘体的在装配法兰与引线部的汇流排(Stromanschluss)之间延伸的外表面上。
文件WO 2004/001783 A1公开了一种构造为塑料成形件的、设计成圆环形的控制电极，其借助于卡锁连接可松开地固定在电器、典型地如真空开关管处。为了获得影响场的效果，塑料成形件的材料掺有添加物或者塑料成形件的表面设有金属化部。关于塑料成形件的制造或其变形特性的说明在该现有技术中未记录。
发明内容
如其在权利要求中所说明的那样，本发明目的在于提供一种开头所提及的类型的电气部件，其可简单地来制造并且同时以较大的运行可靠性见长。
根据本发明提供了一种用于高压设备的电气部件，其在同轴的布置中具有沿着轴线延伸的、可引导到高压电势上的导电体以及固定在导电体处的且包围导电体的刚性的绝缘体(它包含固态的聚合物质，其通过预成形的、可流动的聚合物质的硬化来形成)、在外面固定在绝缘体处的可引导到地电势上的装配法兰和与导电体导电地连接的且固定在导电体的端部处的、罩状地构造的控制电极，其在设备的运行中控制在导电体与装配法兰之间的电场。
在第一备选解决方案中，控制电极不可松开地与导电体相连接且具有在可流动的聚合物质预成形和硬化时形成的形状稳定的由固态的聚合物质构成的罩并且至少在罩的指向外的表面上施加有由硬化的、导电的漆构成的覆层(Ueberzug)。
在第二备选解决方案中，控制电极可弹性变形地来构造且具有由弹性体塑料构成的罩并且至少在罩的指向外的表面上施加有由硬化的、导电的或不导电的漆构成的覆层。
两个备选解决方案的控制电极可利用较小的耗费来制造并且集成到电气部件中。根据这两个备选解决方案由此显著简化电气部件的制造、装配和维护。通过施加在罩的外侧上的硬化的漆层在两个备选解决方案中提高了部件的介电强度且相应地也提高了运行可靠性。
在第一备选解决方案中，此外绝缘体和控制电极通过可流动的聚合物质的共同的预成形和硬化典型地在铸模中来制造。这两个对于部件的介电特性重要的零件因此具有很大程度上相同的材料特性并且由此有助于提高运行可靠性。在第二备选解决方案中，控制电极可在不希望的机械负载、例如碰撞中挠曲。如此很大程度上避免例如在电气部件的运输中或在装配中、在运行中或在维护中控制电极的无意的和可能不能直接识别的损坏。因此，第二备选解决方案的控制电极提高了根据本发明的电气部件的运行可靠性。
为了使能够特别经济地制造根据第一备选解决方案的部件，不可松开的连接可实施为嵌入(Einbettung)，在其中导电体的承载控制电极的端部嵌入通过铸造制成的罩中。
在根据第二备选解决方案的部件中，弹性体塑料可以是导电的并且包含具有导电的颗粒的至少一个填充物。在这些部件中，弹性体塑料但是也可以是不导电的而覆层是导电的。在任何情况中，弹性体塑料可包括硅酮或EPDM。
在根据第二备选解决方案的部件中，控制电极能够可松开地与导电体相连接并且有利地可实施为咬合或螺栓连接。备选地，罩能够不可松开地与导电体相连接并且有利地可实施为粘合连接或者实施为嵌入，在其中导电体的承载控制电极的端部嵌入通过铸造或收缩(Schrumpfen)制成的罩中。
罩和施加到绝缘体上的屏蔽部可共同包含不导电的弹性体塑料，其在制造部件时通过引入铸模中的、可流动的原料物质(Ausgangsmasse)的硬化来形成。
在两个备选解决方案中，电容器线圈可嵌入固态的聚合物质中，其带有彼此电绝缘的电容器片(Kondensatorbelag)，其在径向上通过围绕轴线缠卷的绝缘薄膜(Isolierfolie)或通过线缠卷的线圈体(Wickelkoerper)的围绕轴线引导的多个层彼此有间距地来保持。
电气部件可以是高压设备的引线部或气体绝缘地且金属封装地构造的高压设备的隔离绝缘体。
附图说明
接下来根据附图来详细地阐述本发明。其中：
图1显示了对构造为引线部的根据本发明的电气部件的沿着轴线A延伸的实施形式的俯视图，其在轴线右边部分剖开地示出，
图2显示了根据图1的电气部件的加框地示出的部分的放大图，
图3显示了根据本发明的电气部件的第二实施形式的根据图2示出的部分，
图4显示了根据本发明的电气部件的第三实施形式的根据图2示出的部分，以及
图5显示了构造为隔离绝缘体的根据本发明的电气部件的沿着轴线A延伸的实施形式的根据图2至4示出的部分。
具体实施方式
在所有的图中相同的附图标记也表示起相同作用的零件。由图1和2可见的引线部在同轴的布置中包含下列零件：
沿着轴线A引导的导电体10，其带有用作第一汇流排的上端11和用作第二汇流排的下端12，
固定在导电体10处的且包围导电体的刚性的绝缘体20，
固定在绝缘体20处的且通过绝缘体与导电体10有间距地保持的装配法兰30，其在引线部安装到高压设备中时与电气装置的填充绝缘介质的金属壳体、例如与变压器壳体相连接。
集成到绝缘体20中的电容器线圈40，
固定在导电体10的下端12处的且与导电体10导电地连接的控制电极50，以及
包围绝缘体20的屏蔽部60，其在轴向上从装配法兰30延伸到与导电体10的上端11导电地连接的法兰11a上。
通常构造为管或构造为圆棒的导电体10可以以其下端12与布置在前述的填充绝缘介质的金属壳体中的导电体的端部导电地相连接。其上端11可与自由空气绝缘的高压导体导电地相连接。那么必需的、围绕绝缘体20的、典型地由陶瓷或不受天气影响的例如基于硅酮、EPDM或脂环族环氧树脂的塑料构成的屏蔽部60在此用作天气和辐射防护。
电容器线圈40具有彼此电绝缘的电容器片41，其在径向上彼此有间距地来保持。绝缘的间距通过成螺旋形卷绕的绝缘薄膜42(其典型地由纸和/或塑料构成)或者通过线缠卷的线圈体的围绕轴线A引导的多个层来实现。电容器线圈40用于控制电场，其在引线部的运行期间构造在那么位于高压电势上的导电体10与那么位于金属壳体的电势上的装配法兰30之间。电容器线圈40的电容器片41和绝缘薄膜42嵌入通常包含填充物的固态的聚合物质21(其典型地是填充有矿物质粉末的环氧树脂)中。
控制电极50具有由塑料构成的罩51。由图2可见的是，至少在指向上、下和外的表面上、即至少在罩51的整个外表面上施加有由硬化的漆构成的覆层52。
控制电极50位于导电体10的电势上。这一方面可通过形成罩51的、导电的塑料、例如通过填充有导电的颗粒(如石墨粉末、金属粉末或金属氧化物粉末)的聚合体来实现。另一方面，这也可由此来实现，即形成覆层52的、硬化的漆是导电的，不管罩51是否由导电的或不导电的塑料制成。
由导电的或不导电的漆构成的覆层52平整了罩51的不可避免的表面粗糙度。由此实现在高压设备的运行中出现的导电的场的特别精细的控制，该场在控制电极50与装配法兰30或者说与该法兰导电地连接的金属壳体之间起作用。此外，这样的覆层具有聚合的基质，其保护控制电极50的表面免于机械损坏、如刮擦并且同时显著减少了电子从控制电极50不希望的流出。如果覆层52由硬化的导电漆(Leitlack)形成，则漆的位于高压电势的上、能导电的颗粒嵌入聚合的基质中并且那么也显著减小电子的不希望的流出。
该罩以轴对称的布置固定在导电体10的下端处并且以它的向下敞开的、球状弯曲的壁屏蔽导电体连接，利用该导电体连接，导电体10以其下端12与电气装置的前述的、布置在填充绝缘介质的金属壳体中的导电体的端部而导电地相连接。
在根据图1和2的实施形式中，控制电极50不可松开地与导电体10相连接。不可松开的连接实施为嵌入，在其中导电体10的承载控制电极50的端部12嵌入通过铸造制成的罩51中。
有利地，罩51由弹性体塑料来成形。罩51那么可通过可流动的原料物质输入铸模(其同时也可用于制造屏蔽部)中来预成形。在接下来的交联过程(Vernetzungsprozess)中，在铸模中罩51和必要时同时还有屏蔽部60由弹性体塑料来实现。屏蔽部60那么直接(在图1中未示出)浇注到刚性的绝缘体20上。倘若可流动的原料物质具有包含导电的颗粒的塑料，在由硬化的、不导电的漆构成的覆层52涂覆到罩的指向外的面上之后罩51可被用作控制电极50。如果罩51和屏蔽部共同在一铸模中被形成，那么罩51至少在指向外的表面上可设有由硬化的、导电的漆构成的覆层52。在不希望的机械负载中、例如在碰撞中，控制电极50可弹性变形。在部件的运输中或在装配中控制电极的损坏由此很大程度上可被避免。合适的弹性体尤其是硅酮和EPDM，但是还是弹性体的热塑性塑料、例如热塑性的聚氨酯。
罩51但是也可在成形刚性的绝缘体20和罩51、必要时同时还有屏蔽部60的铸模中来形成，例如在文件WO 2009/053147 A1中说明，包含导电体10和电容器线圈40的线圈体布置到该铸模中并且在真空下利用可流动的聚合物质来浸渍。接下来在该铸模中在形成固态的聚合物质21的情况下并且因此还在形成刚性的绝缘体20和形状稳定的罩51、必要时还有屏蔽部60的情况下使可流动的聚合物质硬化。在由此形成的包含导体体10、绝缘体20、电容器线圈40、罩51和必要时还有屏蔽部的模制体(Formkoerper)中切削地模制出用于装配法兰30的底座并且例如借助于导电漆将覆层52至少施加到罩51的外表面上。
在根据图3和4的实施形式中，在导电体12的下端与控制电极50之间的连接可松开地来构造。如在图3所示，可松开的连接实施为螺栓连接。显而易见地，那么控制电极50具有螺纹54，其拧到模制到导电体的端部12中的配对螺纹14上。如在图4所示，可松开的连接可实施为咬合连接。显而易见地，那么控控制电极50具有构造成环形的内边缘53，其在推上单独制造的控制电极5时咬入模制到导电体的下端12中的环形槽13中。
由图5可见的是，在电气部件构造为气体绝缘的、金属封装的高压设备的隔离绝缘体时导电体10类似于之前所说明的引线部固定在绝缘体20中并且借助于装配法兰30插入未示出的金属封壳中并且由此与封壳以限定的间距来保持。控制电极50固定在引导通过盘形地构造的绝缘体20的导电体10的左端12处。在该端部处，导电体10可与高压设备的布置在金属封壳中的、沿着轴线A引导的导电体例如通过插接来导电地相连接。以相应的方式，还可在从盘20引出的导电体10的未示出的右端处布置有另一控制电极。显而易见地，控制电极50通过咬上、即可松开地与导电体10相连接。但是其也可以以不可松开的方式与导电体10相连接。那么在铸造可流动的设置用于制造绝缘体20的聚合物质时来制造罩51。罩51的固态的聚合物质21那么在形成不可松开的连接的情况下嵌入导电体10的端部12。
根据电气部件的要求型面，控制电极50可仅安装在导电体11的下端或者说左端12处或在上端或者说右端11处，或者在这两个端部11、12中的每个处可分别固定有控制电极。
附图标记清单
10 导电体
11,12 导电体的端部
11a 法兰
13 环型槽
14 配对螺纹
20 绝缘体
21 硬化的固态的聚合物质
30 装配法兰
40 电容器线圈
41 电容器片
42 绝缘薄膜
50 控制电极
51 罩
52 覆层
53 内边缘
54 螺纹
60 屏蔽部
A 轴线。

Claims (13)

1. 一种用于高压设备的电气部件，其在同轴的布置中包含：
沿着轴线(A)延伸的、可引导到高压电势上的导电体(10)，
固定在所述导电体(10)处的并且包围所述导电体的刚性的绝缘体(20)，它包含固态的聚合物质(21)，其通过预成形的、可流动的聚合物质的硬化来形成，
在外面固定在所述绝缘体(20)处的、可引导到地电势上的装配法兰(30)以及
与所述导电体(10)导电地连接的并且固定在所述导电体(10)的端部(12)处的、罩状地构造的控制电极(50)，其在所述设备的运行中控制在所述导电体(10)与所述装配法兰(30)之间的电场，
其特征在于，所述控制电极(50)不可松开地与所述导电体(10)连接且具有在可流动的所述聚合物质预成形和硬化时形成的形状稳定的由刚性的所述聚合物质(21)构成的罩(51)，并且至少在所述罩(51)的指向外的表面上施加有由硬化的、导电的漆构成的覆层(52)。
2. 根据权利要求1所述的部件，其特征在于，不可松开的所述连接实施为嵌入，在其中所述导电体(10)的承载所述控制电极(50)的端部(12)嵌入通过铸造制成的所述罩(51)中。
3. 一种用于高压设备的电气部件，其在同轴的布置中包含：
沿着轴线(A)延伸的、可引导到高压电势上的导电体(10)，
固定在所述导电体(10)处的并且包围所述导电体的刚性的绝缘体(20)，它包含固态的聚合物质(21)，其通过预成形的、可流动的聚合物质的硬化来形成，
在外面固定在所述绝缘体(20)处的、可引导到地电势上的装配法兰(30)以及
与所述导电体(10)导电地连接的并且固定在所述导电体(10)的端部(12)处的、罩状地构造的控制电极(50)，其在所述设备的运行中控制在所述导电体(10)与所述装配法兰(30)之间的电场，
其特征在于，所述控制电极(50)可弹性变形地来构造且具有由弹性体塑料构成的罩(51)，并且至少在所述罩(51)的指向外的表面上施加有由硬化的、导电的或不导电的漆构成的覆层(52)。
4. 根据权利要求3所述的部件，其特征在于，所述弹性体塑料是导电的并且包含具有导电的颗粒的至少一个填充物。
5. 根据权利要求3所述的部件，其特征在于，所述弹性体塑料是不导电的而所述覆层是导电的。
6. 根据权利要求3至5中任一项所述的部件，其特征在于，所述弹性体塑料包含硅酮或EPDM。
7. 根据权利要求3至6中任一项所述的部件，其特征在于，所述控制电极(50)可松开地与所述导电体(10)连接。
8. 根据权利要求7所述的部件，其特征在于，可松开的所述连接实施为咬合连接或螺栓连接。
9. 根据权利要求3至6中任一项所述的部件，其特征在于，所述罩(51)不可松开地与所述导电体(10)连接。
10. 根据权利要求9所述的部件，其特征在于，不可松开的所述连接实施为粘合连接或者实施为嵌入，在其中所述导电体(10)的承载所述控制电极(50)的端部(12)嵌入通过铸造或收缩制成的所述罩(51)中。
11. 根据权利要求10所述的部件，其特征在于，所述罩(51)和施加到所述绝缘体(20)上的屏蔽部(60)共同包含不导电的弹性体塑料，其在所述部件的制造中通过引入铸模中的、可流动的原料物质的硬化来形成。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的部件，其特征在于，电容器线圈(40)嵌入所述绝缘体(20)的硬化的、固态的聚合物质(21)中，其带有彼此电绝缘的电容器片(41)，它们在径向上通过围绕所述轴线(A)缠卷的绝缘薄膜(42)或通过线缠卷的线圈体的围绕所述轴线(A)引导的多个层彼此有间距地来保持。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的部件，其特征在于，所述部件是所述高压设备的引线部或隔离绝缘体。
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