CN105321690A - 紧凑型互感器套管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧凑型互感器套管。紧凑型电套管具有分离的绝缘端盖，该绝缘端盖在用于安装电流互感器的端部处可移除地附接至套管的轴。可移除地附接的绝缘端盖具有增大套管的线性表面距离的大的外径。外径可以基于轴的期望长度以预先确定方式来确定，并且反之亦然，其中较大外径对应于较短的轴。增大的线性表面距离允许套管使用相对于现有套管较短的轴来满足最小窜电距离。较短的轴减小了套管可连接至其的开关装置和其他电隔离设备的封装。绝缘端盖可在需要时从套管去除，以允许电流互感器滑动到套管上，而不必越过端盖。

Description

紧凑型互感器套管

技术领域

公开的实施方案大体涉及用于开关装置和类似的电隔离设备的电套管，并且特别涉及与这类隔离设备一起使用的具有减小的总长度的主级侧套管。

背景技术

电套管本质上是良好绝缘的导体，其用于将电力传送到壁或其他隔板(比如互感器、断路器、并联电抗器、电力电容器以及其他电隔离设备的外壳)内或从其把电力向外传输。如名称所表明的，主级套管通常连接至互感器的主级侧，而次级套管通常连接至互感器的次级侧。

主级套管常常连同电流互感器(“CT”)使用，以监测流过套管导体的电流。电流互感器常常是窗口式互感器，也称为“圆环”互感器，其在互感器绕组的中间具有开口。开口允许互感器在套管的端部上方滑动，并且滑动到套管的其中可用来测量经过套管导体的电流量的主体上。为了降低部件成本，可使用较小尺寸和较低电压(例如，600V)的电流互感器，只要电流互感器的内径大到足以越过套管的端部。

套管通过IEEESTDC37.20.2来调节，其要求主级套管能够经受一定电压和过电压条件。根据这些测试条件的“通过”标准规定了从套管的导电部分到电隔离设备的某一最小直接距离，被称为“击”距(strikedistance)，以及从套管的导电部分到最近地平面的最小线性表面距离，被称为“窜电”距离(trackingdistance)或“爬电”距离(creepdistance)。虽然这些最小距离可通过改善围绕套管的绝缘材料来稍微放宽，但“击”距和“窜电”距离最终取决于由套管连接至其的电隔离设备所经历的电压水平。

为了满足最低要求的窜电距离，现有主级套管通常设计有同轴的、径向延伸的绝缘盘或外裙，该同轴的、径向延伸的绝缘盘或外裙用于沿着套管的长度增大线性表面距离。通过使用大直径的窜电外裙(trackingshed)，在满足最低要求的窜电距离的同时，可减小套管的实际长度。大部分套管设计有位于套管的接近开关装置的侧面上的大直径窜电外裙，其允许，与套管的安装电流互感器的另一侧相比，套管的该侧面具有减小的长度。套管本身通常连接至在开关装置内执行开关操作的断路器。环形安装凸缘可同轴地布置在套管上，以用于使套管固定至开关装置或其他电隔离设备的壳体。

套管的电流互感器安装在其上的侧面常常不能容纳任何窜电外裙，因为典型低压电流的互感器的内径太小，以致互感器不能越过窜电外裙。因此，套管的该侧必需延伸超过电流互感器安装区域一定距离，以便将最低要求的窜电距离维持到套管导体的尖端。该另外的距离不仅产生用于需要套管的开关装置和类似电隔离设备的较大封装，而且还提高了套管的材料成本。

解决以上缺点的尝试已经获得了有限的成功。一种这类努力涉及使用两片式套管设计，其允许套管在主体上的某一位置处分离成两片，这样电流互感器可滑动到这些片中的一个中。套管的两片然后可在电流互感器滑动到适当位置中之后再连接。然而，此设计需要在套管导体中具有裂缝，其可导致较高的导体电阻。

因此，存在对解决现有主级套管的以上缺点和其他缺点的用于开关装置和类似的电隔离设备的改进的主级套管的需要。

发明内容

公开的实施方案通过提供用于电隔离设备的紧凑型套管解决了现有套管的以上缺点以及其他缺点。紧凑型套管具有分离的绝缘端盖，绝缘端盖在电流互感器安装在其上的端部处可移除地附接至套管的轴。可移除地附接的绝缘端盖具有大的外径，该大的外径用于增大套管的线性表面距离。可以基于期望的轴的长度以预先确定的方式来选择或以其他方式确定使用的具体外径，并且反之亦然，其中较大的外径对应于较大线性表面距离和较短的轴。增大的线性表面距离允许套管使用相对于现有套管较短的轴来满足最低窜电要求，这有益地减小了套管可连接至其的开关装置和其他电隔离设备的封装。从套管移除绝缘端盖允许电流互感器滑动到套管上，而不必越过端盖。这使将较小尺寸的电流互感器和/或具有较小内径的电流互感器安装在套管上成为可能。

在一些实施方案中，可移除地附接的绝缘端盖可包括呈杯状或类似容器形式的主体，该主体由脂环族环氧树脂或类似的非导电材料制成和/或涂覆有脂环族环氧树脂或类似的非导电材料。这种杯形主体可具有大直径的外部表面和产生用于套管的另外的线性表面距离的中空内部。小外径的颈部节段设置在绝缘端盖的另一端处，以用于将绝缘端盖安装到套管的轴上。颈部节段具有同轴路径，该同轴路径延伸穿过绝缘端盖并且扩展进入用于容纳套管导体的容器部分。在一些实施方式中，颈部节段内的同轴路径可以朝容器部分逐渐变窄。锥状或锥形垫圈或垫片然后可附接至套管的轴部分的端部，以用于将绝缘端部部分连接至套管的轴部分。当这样连接时，颈部节段的同轴路径紧密地贴合在锥状或锥形垫圈或垫片上，并且可通过合适的锁定机构(比如，扭锁机构)保持在适当位置中。用介电油(dielectricgrease)覆盖锥状或锥形垫圈或垫片以维持绝缘端盖的介电性质也可能是有帮助的。

在一些实施方案中，肩部节段可设置在绝缘端盖的颈部节段和主体之间。肩部节段可具有比颈部节段的外径大但比主体的外径小的外径。另外，一个或多个窜电外裙可设置在肩部节段上，以增大套管的线性表面距离。在一些实施方案中，该一个或多个窜电外裙可具有与主体的外径相同的直径。电场线可通过使用绝缘端部部分的外部表面上的接地导电涂层来最小化。

大体上，在一方面，公开的实施方案涉及用于电隔离设备的紧凑型套管。紧凑型套管包括轴、延伸穿过轴的导体以及在轴的端部处可移除地附接至轴的绝缘端盖，绝缘端盖具有形成在其中的路径，当绝缘端盖附接至轴时，导体延伸穿过该路径。绝缘端盖具有外径，该外径预选择成当绝缘端盖附接至轴时，使用于套管的窜电距离增大预先确定的量。

大体上，在另一方面，公开的实施方案涉及用于电隔离设备的套管组件。套管组件包括轴、延伸穿过轴的导体以及在轴的端部处可移除地附接至轴的绝缘端盖。电流互感器安装在具有轴上，其具有比轴的外径大但比绝缘端盖的外径小的内径。

大体上，在又一方面，公开的实施方案涉及将电流互感器安装在套管上的方法。该方法包括以下步骤：从套管的轴分离绝缘端盖，该绝缘端盖在轴的端部处可移除地附接至轴；以及在轴上方滑动电流互感器，电流互感器具有比轴的外径大但比绝缘端盖的外径小的内径。绝缘端盖然后可在轴的端部再附接至轴，其中绝缘端盖的外径被预选择成当绝缘端盖被附接至轴时，使用于套管的窜电距离增大预先确定的量。

附图说明

在阅读以下具体实施方式以及在参考附图时，公开的实施方案的前述优点和其他优点将变得明显，在附图中：

图1是根据公开的实施方案的一些实施方式的具有套管的开关装置的透视图；

图2是根据公开的实施方案的一些实施方式的套管的透视图；

图3是把根据公开的实施方案的一些实施方式的将套管与现有套管作比较的侧视图；

图4是根据公开的实施方案的一些实施方式的套管的横截面图；以及

图5是根据公开的实施方案的一些实施方式的套管的剖面图。

具体实施方式

作为最初的问题，将理解的是，并入公开的实施方案的方面的实际、真正的商业应用的发展将需要很多实施方式具体决策，以实现开发者的用于商业实施的最终目标。这类实施方式具体决策可包括并且很可能不限于：符合有关系统、有关商业、有关政府以及其他限制的要求，该有关系统、有关商业、有关政府以及其他限制的要求可由于具体实施方式、位置和随着时间而改变。尽管开发者的努力在绝对意义上可能是复杂并且耗时的，然而这类努力对于本领域技术人员而言将不过是具有本公开的益处的常规任务。

还应理解的是，本文公开的和教导的实施方案易受许多的和各种的修改和可选形式的影响。因此，单数术语(比如，但不限于“一个(a)”等等)的使用不意图限制项目的数量。类似地，在书面说明书中使用的任何相关的术语(比如，但不限于“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“向下”、“向上”、“侧”等等)在具体参考附图时是为了清楚起见，并且不意图限制本发明的范围。

现在参照图1，示出了具有本文公开的几个紧凑型套管的示例性开关装置100，其中的一个套管在102处被标示，其连接至开关装置100内的断路器。紧凑型套管102布置成使得其从开关装置100的壳体104内延伸到连接其他设备的壳体104的外部。电流互感器106安装在套管102上，以帮助监测和测量从开关装置100流经套管102的电流。在图1的示例中的电流互感器106具有开口在其中形成的砖形闭合物，以允许砖块状物滑动到套管102上。多个这类砖形闭合物可在需要时安装在套管102上，以监测和测量流过套管102的电流。

图2更加详细地图示了来自图1的紧凑型套管102中的一个。如在此处可看到的，套管102包括围绕电导体202的圆柱形轴200，该电导体202同轴地延伸穿过轴200。圆柱形轴200由绝缘材料制成，并且在表面上还可涂覆有接地导电涂层，以便处理电场线。电导体202在一端处具有尖端部分202a，其允许导体连接至其他电设备，而导体202的相对端以通常方式电连接至开关装置100。具有螺纹孔206或类似紧固特征的环形安装凸缘204可连同一个或多个窜电外裙208(其中的一个在208处指示)，在接近开关装置100处在轴200中形成或以其他方式在接近开关装置100处布置在轴200上。安装凸缘204允许套管102牢固地附接至开关装置100的壳体104，而一个或多个窜电外裙208用于增大套管的线性表面距离。

根据示例性公开的实施方案，可移除的圆柱形端部部分或圆柱形端盖210可同轴地连接至轴200的一端，具体地说是邻近尖端部分202a的端部。圆柱形端盖210优选地具有相对于轴200的外径大的外径，以便增大套管的线性表面距离。增大的线性表面距离允许套管102具有相对于现有套管较短的轴200，该现有套管不具有大的直径的端盖210。端盖210然后可在需要时从轴200分离或以其他方式脱离，以允许电流互感器106在轴200上滑动，而不必越过端盖210。在电流互感器106滑动到轴200上之后，端盖210可再附接至或以其他方式再接合至轴200。

在图2的实施方案中，紧凑型套管102的可移除的端盖210可包括几个独立节段。例如，可存在颈部节段212、肩部节段214和主体216，每个节段以示出的顺序与其他节段整体地成形或以其他方式连接至其他节段。颈部节段212可具有与轴200部分的外径相同或比轴200部分的外径稍大但比肩部节段214的外径小的外径。肩部节段214又可具有比主体216小的外径。当然可能的是，颈部节段212具有比肩部节段214大的外径，或者肩部节段214具有比主体216大的外径，而不偏离所公开的实施方案的范围。还可能的是，端盖210包括具有沿着其长度均匀的外径的单一节段，而不偏离所公开的实施方案的范围。

在一些实施方案中，端盖210的主体216可具有如图2中示出的杯的形式，并且可由脂环族环氧树脂或类似的非导电材料制成，和/或涂覆有脂环族环氧树脂或类似的非导电材料。杯形状给予了主体216为套管提供另外的表面区域的中空内部，从而增大套管的线性表面距离。在可选实施方案中，主体216可具有碗形或一些其他类型的容器形状，或者主体216可仅仅由从其中突出的尖端部分202a完全封闭。此外，一个或多个窜电外裙218可设置在端盖210上，例如，在肩部节段214上，以进一步增大套管102的线性表面距离。在一些实施方案中，该一个或多个窜电外裙218可具有与主体216的外径相同的外径，尽管在一些实施方案中该一个或多个窜电外裙218的直径可以必定是不同的。

在图3中描绘了由端盖210提供的增大的线性表面距离以及所产生的在轴长度上的减小。在此图中，根据所公开的实施方案的套管102在顶部，而常规套管300在底部。两种套管具有大致相同的线性表面距离(例如，200mm)，但顶部套管102能够使用具有比常规套管300的轴302的长度大体上短的长度的轴200实现该线性表面距离。此较短的轴长度是可能的，因为端盖210具有相对于常规套管的轴302的外径大的外径，从而为顶部套管102提供相对于常规套管300较大的线性表面距离。增大的线性表面距离允许顶部套管102具有与常规套管300相比较短的总长度。

在图3的示例性实施方案中，假定±10％的公差，端盖210的外径“A”可以是约4.5英寸，并且端盖210的长度“B”可以是约3.3英寸。这允许套管102具有从安装凸缘204起始到套管102的端部(不包括尖端部分202a)的约8.0英寸的长度“X”。相反，具有相同线性表面距离的常规套管300的可比较长度“Y”测量为约11.5英寸。这导致了本文公开的套管102超过常规套管300的约30％的长度减小。此外，通过仔细选择用于端盖210的尺寸，特别是外径“A”，可以基于要求的最小线性表面距离来实现具体的和指定的长度减小，例如，10％、20％、40％、50％等等。

图4是根据公开的实施方案的另一示例性紧凑型套管400的横截面图。如在此视图中所示的，套管400具有绝缘圆柱形轴404，电导体402延伸穿过绝缘圆柱形轴404并且圆柱形端盖410可移除地附接至一端。正如其对应物，端盖410用于增大套管400的线性表面距离，并且可包括几个节段，包括颈部节段412、肩部节段414和杯形主体416。一个或多个窜电外裙418可设置在肩部节段414上，以进一步增大套管400的线性表面距离。此线性表面距离由沿着套管400的外部表面延伸到杯形主体416的内部中的虚线420标示。

在图4的实施方案中，端盖410具有在其中形成的同轴路径，该同轴路径开始于颈部节段412处，延伸穿过肩部节段414，并且扩展进入杯形主体416的内部中。此路径允许端盖410可移除地接合轴404的头部406，并且从而将端盖410连接至轴404。在一些实施方案中，端盖410中的路径可以从颈部节段412朝肩部节段414逐渐变窄，并且轴404的头部406可以成锥形，以有利于头部406插入端盖410中。锥状或锥形垫圈或垫片408可布置在头部406和端盖410之间，以确保紧密贴合。用介电油覆盖锥状或锥形垫圈或垫片408以维持端盖410的介电性质也可能是有益的。

图5是根据公开的实施方案的另一示例性紧凑型套管500的近视图。套管500以其他方式类似于图4的套管400，在这个范围，套管500包括绝缘圆柱形轴504、电导体502以及可移除的圆柱形端盖510。如前，端盖510可包括颈部节段512、肩部节段514、杯形主体516和延伸穿过其中的逐渐变窄的路径，而轴504可具有锥形头部506，以有利于头部506插入端盖510中。在此实施方案中示出了外裙518，但端盖510不必具有单独的外裙。锥状或锥形垫圈或垫片508可用来确保头部506和端盖510之间的紧密贴合，并且介电油可应用于垫片，以维持端盖510的介电性质。此外，套管500可包括用于使端盖510固定至轴504的锁定机构520。可使用任何合适的锁定机构(比如直角转弯扭锁(quarterturntwistlock))，而不偏离公开的实施方案的范围。同样地，套管500可包括在轴504的表面上的接地导电涂层522，接地导电涂层522帮助处理电场线。

虽然已经图示和描述了本公开的特定方面、实施方式和应用，但应理解的是，本公开不限于本文公开的精确构造和构造，并且根据前述描述，各种修改、改变和变型可以是明显的，而不偏离如在权利要求中限定的公开的实施方案的精神和范围。

Claims (17)

1.一种用于电隔离设备的紧凑型套管，包括：

轴；

导体，所述导体延伸穿过所述轴；以及

绝缘端盖，所述绝缘端盖在所述轴的端部处可移除地附接至所述轴，所述绝缘端盖具有形成在其中的路径，当所述绝缘端盖附接至所述轴时，所述导体延伸穿过所述路径；

其中所述绝缘端盖具有外径，所述外径被预选择成当所述绝缘端盖附接至所述轴时，使用于所述套管的窜电距离增大预先确定的量。

2.如权利要求1所述的紧凑型套管，其中，所述轴具有预先确定的长度，并且所述绝缘端盖的所述外径基于所述轴的所述预先确定的长度来预选择。

3.如权利要求1所述的紧凑型套管，还包括垫片，所述垫片在所述轴的端部处附接至所述轴，所述垫片有利于所述绝缘端盖可移除地附接至所述轴。

4.如权利要求3所述的紧凑型套管，其中，所述垫片是锥形垫片并且所述路径逐渐变窄，使得所述锥形垫片紧密地贴合在所述路径内。

5.如权利要求4所述的紧凑型套管，还包括覆盖所述垫片的介电油的涂层，所述介电油帮助维持所述绝缘端盖的介电性质。

6.如权利要求1所述的紧凑型套管，还包括窜电外裙，所述窜电外裙同轴地布置在所述绝缘端盖上并且从所述绝缘端盖径向延伸。

7.如权利要求1所述的紧凑型套管，其中，所述绝缘端盖由所述绝缘端盖的外表面上的接地导电涂层制成，或者在所述绝缘端盖的外表面上涂覆有接地导电涂层。

8.一种用于电隔离设备的套管组件，包括：

轴；

导体，所述导体延伸穿过所述轴；

绝缘端盖，所述绝缘端盖在所述轴的端部处可移除地附接至所述轴；以及

电流互感器，所述电流互感器安装在所述轴上，所述电流互感器具有比所述轴的外径大但比所述绝缘端盖的外径小的内径。

9.如权利要求8所述的套管组件，其中，所述绝缘端盖的外径被预选择成当所述绝缘端盖附接至所述轴时，使用于所述套管的窜电距离增大预先确定的量。

10.如权利要求9所述的套管组件，其中，所述绝缘端盖包括杯形容器部分，所述杯形容器部分界定中空内部，所述杯形容器进一步使用于所述套管的所述窜电距离增大预先确定的量。

11.如权利要求8所述的套管组件，其中，所述绝缘端盖包括颈部节段，所述颈部节段具有形成在其中的逐渐变窄的路径，当所述绝缘端盖附接至所述轴时，所述导体延伸穿过所述逐渐变窄的路径。

12.如权利要求11所述的套管组件，还包括锥形垫片，所述锥形垫片在所述轴的端部处连接至所述轴，当所述绝缘端盖附接至所述轴时，所述锥形垫片紧密地贴合在所述逐渐变窄的路径内。

13.如权利要求8所述的套管组件，其中，所述绝缘端盖包括肩部节段，所述肩部节段具有同轴地布置在其上并且从其径向延伸的窜电外裙。

14.如权利要求13所述的套管组件，其中，所述窜电外裙具有与所述绝缘端盖的外径相同的外径。

15.一种使电流互感器安装在套管上的方法，包括：

从所述套管的轴分离绝缘端盖，所述绝缘端盖在所述轴的端部处可移除地附接至所述轴；

在所述轴上方滑动所述电流互感器，所述电流互感器具有比所述轴的外径大但比所述绝缘端盖的外径小的内径；以及

使所述绝缘端盖在所述轴的端部处再附接至所述轴，其中所述绝缘端盖的外径被预选择成当所述绝缘端盖附接至所述轴时，使用于所述套管的窜电距离增大预先确定的量。

16.如权利要求15所述的方法，其中，从所述轴分离所述绝缘端盖包括使所述绝缘端盖转动预先确定的距离，以使把所述绝缘端盖固定至所述轴的扭锁机构脱离。

17.如权利要求15所述的方法，还包括将所述套管连接至电隔离设备，所述电隔离设备包括以下中的一个或多个：开关装置、断路器和开关板。