CN103947062A - 用于降低电晕效应的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于降低电晕效应的装置，所述装置尤其适用于变电站的导体管之间的连接节点，所述装置包括自身缠绕的导电初级细丝状元件，所述导电初级细丝状元件形成包络图形。

Description

用于降低电晕效应的装置

技术领域

本发明涉及一种用于使电晕效应最小化的装置，尤其适用于电气子站（electrical sub-station）的电导体之间的点上的组件。

背景技术

电晕效应是发生在传输高电压电流的导体中并且以有时候能够被人眼看见的光晕的形式出现在导体周围的电气现象。考虑到导体趋于具有圆形截面，晕采取电晕形状，因此采用现象的名称。

电晕效应是通过由线的高电压电平导致的围绕导体的空气的电离引起的。当空气分子被电离时，其能够传导电流并且流经线的电子中的一部分电子将流经空气。这种流动将引起气体中的温度升高，对于低温度水平，气体将转变淡红色，或者对于高温度水平，气体将转变为淡蓝色。

在本领域范围内，在其中导体表面上的场超过空气的电介质强度并且电晕效应开始的电压被称为临界击穿电压；并且比电晕效应是可见的临界击穿电压更大的电压被称为可见临界电压。

在设施中从导体至空气中的放电引起的功率损耗是该效应的直接后果。另一尤其显著的后果是材料退化，增加了设施的维护成本。

众所周知的是在经历高电压的设施的部件中，诸如在架空导体（也被称为电气子站中的总线）的悬挂或固定点中，当这些部件具有不完全光滑的表面或者具有尖的区域或边缘时，电晕效应达到不能接受的水平。

通常，借助于使用抗电晕屏蔽件来解决与转换装置（conversion plant）或子站的部件中的这些放电相关联的问题，所述抗电晕屏蔽件的目的是使得部件周围的通过具有相对高曲率的表面的电磁场线重新分布，尤其是使得接近包括边缘或尖的区域的临界区域的电磁场线重新分布。

这些弯曲表面是由铝的薄片或具有不同形状的其它导电材料形成的，当对该薄片或其它材料进行组装时，该薄片或其它材料成对形成闭合环形或球形体或者具有球冠的形状等的半开体。

有时候，冲压技术不适合提供具有所要求的形状的起始片，并且当要求没有改变期望的曲率形状的凹陷或凸起的平滑成品时更是如此，并且因此所求助于模具和冲压的使用，制造成本显著地变得更昂贵。

本发明的目的是公开一种对已知的抗电晕屏蔽件的替代，该已知的抗电晕屏蔽件由一个或数个金属片形成部分或完全围绕设施的部件的体。

专利文件WO2011/009482描述了一种作为用于可能降低成本的解决方案的环形形状的屏蔽件。该解决方案由使用了相互平行放置并且彼此附着的细长管状元件阵列组成，借助于环状结构元件，形成圆环状的体，但是该圆环状的体的壁不连续而是离散的或间断的。

这种结构允许减轻材料、降低成本以及重量，然而从电气性能的观点来说，这种结构不令人满意，因为主要归因于屏蔽件的外表面是不连续的事实而导致场力线不令人满意地重新分布。为了克服该缺点，提出了一种联合解决方案，将细长管状元件和金属片组合以形成如下表面：所述表面的一些部分为连续而其它部分为离散的或间断的。

本发明的另一目的是一种用于使电晕效应最小化的装置，所述装置与WO2011/009482中提出的装置一致，就获得复杂弯曲形状或旋转的形状中增加附加的成本的电流线的分布和材料片的使用来说，允许降低材料的使用但是改善其性能。

发明内容

根据本发明的装置解决了设施的上述问题，并且尤其适用于电气子站的导体管之间的连接点。本质上，所述装置的特征在于其包括自身缠绕的导电初级丝状（filiform）元件，所述导电初级丝状元件形成旨在用于对待保护的设施的部件进行部分围绕或容纳的围绕物图形。

根据一个实施例，所述初级丝状元件的主要部分围绕直轴螺旋地缠绕，形成螺线管。

在一个变形中，所提到的所述初级丝状元件的主要部分在平面视图中具有均匀的或阿基米德螺旋形状，其中，至所述直轴的距离与所述旋转角度成比例地变化，形成半球形或球冠形状的螺线管。

根据该变形的另一可选特征，所述初级丝状元件包括与所述螺旋的旋转的直轴相重合的直的端部，为所述装置提供与伞类似的形状。

根据另一变形，所述主要部分包括：直径为D的第一圆柱螺线管区段；容纳在由所述第一区段形成的螺线管内的直径为d的第二圆柱螺线管区段；以及形状像直径为D的半球形螺线管的链接区段，满足关系D>d。

根据另一变形，所述螺线管内接于具有恒定半径R的弯曲母线（generatrix）G的旋转体中。

根据该变形的特征，所述初级丝状元件包括在平行于所述直轴的同一方向上延伸的相应的直的端部。

根据另一实施例，所述初级丝状元件的主要部分围绕弯曲轴螺旋地缠绕，以形成环形螺线管。

在一个变形中，所述主要部分包括形状像半球形螺线管的两个端部。

根据本发明的另一特征，所述装置包括一个或多个次级结构性丝状元件，所述一个或多个次级结构性丝状元件短于所述初级丝状元件并且横切于所述提到的初级丝状元件布置，以保持所述线圈的通道恒定。

附图说明

图1a、1b以及1c是根据本发明的装置的第一变形的相应的立体侧视图、平面视图以及透视图；

图2a、2b以及2c是根据本发明的装置的第二变形的相应的立体侧视图、透视图以及平面视图；

图3a、3b以及3c是根据本发明的第三变形的装置的相应的立体侧视图、透视图以及平面视图；

图4a以及4b是根据本发明的第四变形的装置的相应的透视图以及立体视图；

图5a、5b以及5c是根据第五实施例变形的装置的相应的立体侧视图、平面视图以及透视图；以及

图6是包括了具有结构功能的次级辅助丝状元件的装置的变形。

具体实施方式

以下解释的本发明的所有变形具有共同的事实，即其基本上由导电初级丝状元件10形成，该导电初级丝状元件10自身缠绕，以形成三维几何图形，旨在用于至少部分地对例如连接点或导体条的连接器或另一类型的通常的导体进行围绕。几何图形的大小将取决于设施的部件的尺寸，设施自身易受到引起电晕效应的影响并且应当借助于焊条或已知的并且不影响本发明的实质的其它附着手段将本发明的装置组装或安装在该设施周围。

通过范例，初级丝状元件可以是直径为大约15mm的铝元件。

所有描绘的变形中已经使用了相同的附图标记以标明相同的部件并且尤其强调提到的初级丝状元件10和以附图标记11标明的其主要部分，该主要部分是进行缠绕以基本形成具有不同形状的螺线管的那个。

所获得的装置1轻于由导电材料片制造的装置，并且装置1也更易于制造。有利地，装置1的使用也实现了位于装置1的内部或由装置1部分地围绕的部件的可视化检测，有助于监控和维护任务，通过使用包络壳体或表面是连续的的装置是不可能实现的。

还值得提到的是，已经证明有利于电晕效应的出现的参数之一是温度和围绕待保护的部件的空气的电离。当空气的温度增大时，空气被高度电离并且电晕效应发生的可能性更大。借助于通过自身缠绕的初级丝状元件10形成围绕物（surrounding）图形，离散的围绕物实现了空气通过围绕物并且因此实现了包括于待保护的部件和装置1之间的空间中的空气的更新。该效应的后果在于防止了围绕待保护的部件的温度的增加。

涉及能够被由初级丝状元件10的主要部分11形成的螺线管采取的不同形状，在图1a、1b以及1c的变形中，提到的初级丝状元件10螺旋地缠绕在弯曲轴7周围，在圆形的并且具有大约1500mm的直径的范例中，形成环形螺线管。

所提到的主要部分11包括恒定高度a的中心部分和形状像半球形螺线管的两个端部区段11d、11e。在此范例中，半球形螺线管的长度l是250mm；值L大约为1250mm。

在图2a、2b和2c的变形中，装置2具有与灯泡类似的形状，并且能够看见的是主要部分11包括具有大约500mm的直径D的第一圆柱螺线管区段11a；容纳于第一区段11a内的具有大约300mm的直径d的第二圆柱螺线管区段11b；以及形状像直径为D的半球形螺线管的链接区段11c，满足关系D>d。初级丝状元件10的端部在平行于直轴6的方向上像圆柱销一样延长。在此实施例中，装置2的长度L大约为850mm。

在图3a、3b以及3c的变形中，装置3具有与伞类似的形状，并且能够看见的是，初级丝状元件10的主要部分11螺旋地缠绕在形成在平面视图中具有均匀螺旋形状的螺线管的直轴6周围，并且所述螺线管将具有大约750mm的半径R和200mm的高度h的球冠形状给予（confer）装置3的该部分。

在此变形中，初级丝状元件10包括与螺旋体的旋转部分6的直轴相重合的直的端部10a，为装置提供与伞类似的形状和大约600mm的总的高度H。

图5a、5b以及5c的变形是类似的，但是装置5被配置在具有大约500mm的半径R的半球形螺线管的形状中。

依据图4a和4b的变形，主要部分在直轴6周围形成螺线管，但是所述的螺线管不是直的，其半径根据轴的方向而变化，螺线管内接于具有恒定半径R的弯曲母线G的旋转体中，此示范性的变形的高度H为300mm。

在该变形中，初级丝状元件10包括彼此相对地在平行于直轴6的同一方向中延伸的相应的直的端部10b、10c。

为了保持初级丝状元件10的线圈的通道恒定，并且为了最终阻止改变形成提到的线圈的围绕体图形的形状，预期向装置提供一个或多个次级结构丝状元件8，所述一个或多个次级结构丝状元件8优选地横切于提到的初级丝状元件10的方向布置并且短于初级丝状元件10。为了示例该解决方案，图6示出了根据图1的装置的变形，该装置的变形仅提供了其功能是防止环形线圈变形的结构性次级丝状元件8。并入这种类型的结构元件由主要丝状元件10的直径和材料来确定。该主要丝状元件10的硬度越大，提供用于保留对装置进行特征化的围绕体图形的形状的次级丝状元件的需要就越小。

Claims (10)

1.一种用于使电晕效应最小化的装置（1，2，3，4，5），尤其适用于电气设施的诸如电气子站的导体管之间的连接点的部件，其特征在于，所述装置包括自身缠绕的导电初级丝状元件（10），所述导电初级丝状元件（10）形成适于对所提到的部件进行至少部分容纳或围绕的围绕物图形。

2.根据前述权利要求所述的装置（2，3，4，5），其特征在于，所述初级丝状元件的主要部分（11）环绕直轴（6）螺旋地缠绕，形成螺线管。

3.根据前述权利要求所述的装置（2，3，4，5），其特征在于，所述初级丝状元件（10）的所提到的主要部分（11）在平面视图中具有均匀的或阿基米德螺旋形状，其中至所述直轴（6）的距离与旋转角度成比例地变化，形成半球形或球冠形状的螺线管。

4.根据前述权利要求所述的装置（3），其特征在于，所述初级丝状元件（10）包括与所述螺旋的旋转的所述直轴（6）相重合的直的端部（10a），为所述装置提供与伞类似的形状。

5.根据权利要求2所述的装置（2），其特征在于，所述主要部分（11）包括：直径为D的第一圆柱螺线管区段（11a）；容纳于由所述第一区段11a形成的所述螺线管内的直径为d的第二圆柱螺线管区段（11b）；以及形状像直径为D的半球形螺线管的链接区段（11c），满足关系D>d。

6.根据权利要求2所述的装置（4），其特征在于，所述螺线管内接于具有恒定半径R的弯曲母线G的旋转体中。

7.根据前述权利要求所述的装置（4），其特征在于，所述初级丝状元件（10）包括在平行于所述直轴（6）的同一方向上延伸的相应的直的端部（10b，10c）。

8.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，所述初级丝状元件（10）的主要部分（11）围绕弯曲轴（7）螺旋地缠绕，形成环形螺线管。

9.根据前述权利要求所述的装置（1），其特征在于，所述主要部分（11）包括形状像半球形螺线管的两个端部区段（11d，11e）。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1，2，3，4，5），其特征在于，所述装置包括一个或多个结构性次级丝状元件（8），所述一个或多个结构性次级丝状元件（8）短于所述初级丝状元件（10）并且横切于所提到的初级丝状元件的主要方向布置，以用于保持所述线圈的通道恒定。