CN105453346A - 紧凑式高电压连接器 - Google Patents

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Abstract

一种高电压连接器，包括电气终端以及沿着所述高电压连接器的纵向轴线在第一方向上呈长型的壳体。电气终端的端面安装在长型壳体的近端表面上，并设置有用于连接至外部电气终端的外部电气连接区，壳体和连接器各自的体部轴线的方向平行。长型壳体在远端处设置成接纳至少一个电力电缆，从而将该至少一个电力电缆与电气终端的内部连接区进行内部电气连接。高电压连接器包括在第一方向上包围电气终端和长型壳体的封装外壳，且封装外壳在所述封装外壳和壳体之间提供封闭空间。

Description

紧凑式高电压连接器
技术领域
本发明涉及高电压连接器。本发明还涉及包括这种高电压连接器的旋转堆(swivelstack)。
背景技术
目前，高电压连接器用于在所谓的易爆空气中的电气系统中使用。这种环境可涉及多种工业设施，例如，机动车加油站或加油站、炼油厂、钻井架和海上处理厂、化学处理厂、地下煤矿、以及输气管道和配送中心。
为了避免由空气中的放电而引起的爆炸，符合IEC/EN标准的现有认证的高电压连接器必须被限制到11kV的最大电压(IEC：国际电工委员会)。
高电压标准的限制可负面地限制工业设施中的电气(电力)系统。如果需要较高的电压标准，则需要专用的方案作为对于高电压连接器的替代。通常，类似于专用接线箱(junctionbox)的这种标准方案将需要较大的装置占地面积。诸如在浮式(产品)储卸单元(FPSO/FSO)上的旋转堆的海上应用中，使用具有电缆密封套的标准接线箱替代高电压连接器将使尺寸过大，且不适合相对紧凑的设计的需求。
本发明的目的是克服或缓解来自现有技术的缺点。
发明内容
上述目的通过如权利要求1所限定的高电压连接器来实现，该高电压连接器包括电气终端和在沿着连接器的纵向轴线的第一方向上呈长型的壳体；电气终端的端面安装在长型壳体的近端表面上，并且设置有用于连接至外部电气终端的外部电气连接区，壳体和连接器各自的体部轴线方向平行。长型壳体在远端处设置成接纳至少一个电力电缆，以用于将至少该一个电力电缆与电气终端的内部连接区进行内部电气连接，其中，高电压连接器包括在第一方向上包围电气终端和长型壳体的封装外壳，且封装外壳在封装外壳和壳体之间提供封闭空间。
根据本发明的高电压连接器提供的有益效果在于，标准尺寸的高电压连接器可用于超过标准高电压极限的较高电压的应用。
封装外壳作为壳围绕壳体，且封装外壳壁和壳体之间具有空间。封装外壳通过围绕连接器的封闭空间在易爆空气和连接器之间提供附加的阻挡。
外壳设置有任何类型(例如，龙头式、平坦式、螺纹式等)的至少一个火焰路径，以防止爆炸从内部传输到外壳外部。
此外，封装外壳保护高电压连接器免受日光，并因此抑制了高电压连接器的组件的日照和UV辐射老化效应。
根据一方面，封闭空间基本防火。根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，封闭空间大致防液且防尘，从而将外壳的内部与易爆空气隔离开。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，封装外壳包括连接器插座，连接器插座在第一方向上包围电气终端的径向壁，且插座的开口位于外部电气连接区的位置处。
以这种方式，连接器插座在径向方向上提供防止连接器的电气接触和发出火花的径向绝缘壁。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，封装外壳包括电缆密封套，电缆密封套邻近壳体的远端以允许电力电缆穿过。以这种方式，外壳固定至电力电缆。此外，这允许控制阻挡流体并使外壳液密和尘密。
根据又一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，封装外壳包括用于固定电力电缆的一个或多个支架。这种电气固定避免和省去了使用电力电缆密封套来承受在电流短路事件期间产生的力。以这种方式，可缓和对于封装外壳的设计的机械需求。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，封装外壳包括用于接入封闭空间的一个或多个能够密封的开口。
沿着外壳径向布置的这种能够密封的开口可用于检查封闭空间，或者用于根据诸如接地或屏蔽的额外电气功能对封闭空间进行布线。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，能够密封的开口包括接地电缆密封套，以允许一个或多个电气独立的接地电缆穿过。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，能够密封的开口设置成供管道镜类型的探头接入封闭空间。该特征允许在没有长的停机时间、电切断和/或机械拆卸的情况下相对容易地进行检查。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，插座体包括第一壳和第二壳，第一壳在一端处联接至近端并利用端部凸缘沿着第一方向包封壳体的一部分，第二壳能够密封地联接至第一壳的端部凸缘并包围壳体的远端。插座体由两个壳部件构造而成：第一壳作为套环联接至壳体的近端并沿着壳体的一部分延伸；第二壳是联接至第一壳的凸缘并围绕壳体创建封闭空间的覆盖件。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，连接器插座的近端在邻近长型壳体的近端的连接位置处能够密封地连接至第一壳。通过在插座和封装外壳的第一壳之间的可密封连接，电气终端的在壳体的近端处的表面被覆盖且与环境屏蔽开。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，第一壳包括指向电气终端的电气连接区的提升的周边边缘，且连接器插座的近端位于提升的周边边缘内的连接位置处。第一壳形成套环，其中，套环朝向电气连接区延伸并围绕插座和第一壳之间的分界面，从而进一步地覆盖在壳体的近端处的电器终端并将其与环境屏蔽开。另外，第一壳的套环用作针对供高电压连接器安装于其中的壁的匹配件。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，在连接器插座的近端和第二套环面对连接器插座的壁之间应用有树脂或胶接件，或者树脂或胶接件完全整合到连接器插座中。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，连接器插座是绝缘体且插座体是绝缘的或导电的。
根据一方面，本发明涉及如上所述的高电压连接器，其中，电气终端和长型壳体大致为圆柱形主体，且封装外壳大致呈圆柱形。
此外，本发明涉及旋转堆，其包括具有如上所述的高电压连接器的电气旋转件。
本发明涉及全部的易爆空气，且不局限于与石油和燃气工业有关的易爆空气，尽管本发明还涉及浮式储卸、FSO、船舶或浮式产品储卸、FPSO、包括如上所述的旋转堆的船舶。
由从属权利要求进一步限定了有利的实施方式。
附图说明
下面将参照附图更详细地解释本发明，其中，附图示出了本发明的示例性实施方式。应理解的是，以下描述不旨在将实施方式限制于一个优选的实施方式。
图1示出了根据现有技术的高电压连接器的示意图；
图2示出了根据本发明实施方式的高电压连接器的剖视图；
图3示出了根据本发明实施方式的高电压连接器的立体图；
图4示出了根据本发明实施方式的高电压连接器的剖视图；
图5示出了图4的高电压连接器的又一剖视图。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的高电压连接器的示意图。
现有技术的高电压连接器2可具有大致的圆柱形状，并包括在沿着高电压连接器2的体部轴线的方向X上呈长型的电气终端4和壳体6。电气终端4的一个端面安装在长型壳体6的近端表面3上，以这种方式，电气终端4和壳体6的体部轴线至少平行且可选地重合。
电气终端4的另一端面设置有用于连接至外部电气终端(未示出)的外部电气连接区5。
长型壳体6在其远端处设置成接纳电力电缆7，从而将电力电缆与电气终端5的内部连接区进行内部电气连接。
现有技术的高电压连接器2与可在符合IECEx或ATEX规定或任何其它世界性危险区证明的易爆空气条件中使用的标准高电压连接器对应。
图2示出了根据本发明实施方式的高电压连接器的剖视图。
根据本发明的高电压连接器1具有如图1示意性示出的标准高电压连接器2的内部结构。
高电压连接器1具有大致为圆柱的主体，该主体在一个端部A处具有大致为圆柱形的电气终端4，电气终端4具有电气连接区5。电气连接区5设置成联接至第二电气终端(未示出)的电气连接区。
在高电压连接器的沿着圆柱轴线的方向X的另一端部B处，高电压连接器1连接至电力电缆7。
高电压连接器1包括封装外壳13、10、12，这些封装外壳13、10、12围绕电气终端4和连接器壳体6，并在封装外壳和壳体6之间创建封闭空间8。封装外壳将高电压连接器与环境分隔开，这在易爆空气的情况下有利于避免由于高电压连接器的火花而引起的爆炸。
在实施方式中，封闭空间是防火、防液或液密、以及防尘或尘密的。
此外，封装外壳包括连接器插座13，该连接器插座13作为套环围绕电气终端4的径向壁4a并防止径向壁4a与环境接触。
在图2的实施方式中，封装外壳包括联接在一起以形成封装外壳的三个部件13、10、12。封装外壳包括围绕高电压连接器的电气终端部的径向壁的连接器插座13。连接器插座13连接至具有垂直于圆柱轴线的壁11的第一壳部10，其中壁11靠近长型壳体6的近端表面3。电气终端穿过壁11的孔11a。壁11在外圆周处具有圆柱部10a，圆柱部10a作为包封套环沿着长型壳体的一部分延伸并围绕长型壳体的该部分。
在圆柱部10a上，第一壳10包括环形部分22，环形部分22具有用于进入封装外壳的内部(即，封闭空间8)的一个或多个能够密封的开口23a。
这种开口23a可设置成作为用于例如由管道镜对封闭空间8进行光学检查的检查点。
另一能够密封的开口23可用作接地电缆密封套，以允许接地电缆进入到高电压连接器中。电力电缆的屏蔽件和防护件的接地可通过能够密封的开口和接地电缆来布置路径，从而使配备有根据本发明的高电压连接器的电气装置(未示出)实现主接地。
另外，这种能够密封的开口可用作封闭空间中的屏蔽器件的接入端口。
在圆柱部10a的开口端处，第一壳能够密封地连接至第二壳12的开口端，其中，第二壳12的开口端围绕并覆盖长型壳体6的没有被第一壳10的圆柱部围绕的部分。圆柱部10a和第二壳12的开口端可均包括端部凸缘。
在端部B处的封装外壳上，第二壳中设有电缆密封套21，且电缆密封套21具有供电力电缆7进入封闭空间的通道。
另外，第一壳10可包括第二圆柱部10b，第二圆柱部10b在连接器插座13的一部分上方从壁11朝向电气连接区5延伸以作为第二包封套环。
在第二圆柱部10b和连接器插座13之间的间隙14中，可应用树脂或胶接件以用于密封。可替代地，间隙和连接器插座可在一个处理步骤中二次成型，从而直接形成由树脂或胶接件制成的一个整体件。在这种特定的实施方式中，胶接件完全整合到连接器插座13中，使得间隙14和插座13是整体的并被制作成一个单一胶接件特征。
第一壳10还可包括用于与外壁24机械联接的外凸缘10c。
在又一实施方式中，封装外壳包括用于固定电力电缆7的一个或多个支架25。
图3示出了根据本发明实施方式的用于高电压连接器的封装外壳的立体图。
根据本发明的高电压连接器通过将易受火花影响的区域与环境分隔开，有利地提高了高电压连接器在易爆空气中的性能。因此，与通过如图1所示的现有技术的连接器所允许的电压相比，高电压连接器可在更高的电压下使用。另外，高电压连接器可允许在更高的电流下使用。
根据本发明的高电压连接器可用于位于陆上或海上的危险区中的任何电气设施，包括电机、VFD/VSD驱动器、变压器。
本发明的高电压连接器可应用于旋转堆中，如用于例如FSO和FPSO单元等的海上装置中，其中，高电压连接器用于HV旋转堆部件中，以供高电压电力电缆延伸通过堆栈并进入所有其它易爆空气中，而不仅是进入相对于石油和燃气工业的空气。
图4示出了根据本发明实施方式的高电压连接器的剖视图。高电压连接器插入电气系统中，并在连接器插座4和壳体的近端3之间的交界面处定位于电力系统的包围件上，在这种特定情况下，交界面位于电气系统和连接器之间。封装外壳12a是包围长型壳体6并通过其壁限定围绕长型壳体的封闭空间8的套筒状壳。
电气系统的壳和包围件可通过螺栓接合。在电气系统和连接器之间、在由图4中的附图标记F指示的位置处还设置有火焰路径。在壳体的远端的位置处，壳包括用于导体电缆7经过的能够密封的第二开口10f。
图5示出了沿着线V-V截取的图4的高电压连接器的又一剖视图。封装外壳包括彼此大致平行的两个壳板，两个壳板在其分界面边缘处接合。
本领域技术人员应理解的是，在不背离本发明的实际精神的情况下，可设想本发明的其它替代和等效实施方式或者对其简化实施，本发明的范围仅受限于所附权利要求。

Claims (19)

1.高电压连接器，所述高电压连接器包括电气终端以及沿着所述高电压连接器的纵向轴线在第一方向上呈长型的壳体；所述电气终端的端面安装在所述呈长型的壳体的近端表面上，并设置有用于连接至外部电气终端的外部电气连接区，其中所述呈长型的壳体与所述高电压连接器的各自的体部轴线的方向平行；
所述呈长型的壳体在远端处设置成接纳至少一个电力电缆，以用于所述至少一个电力电缆与所述电气终端的内部连接区的内部电气连接，
其中，所述高电压连接器包括封装外壳，所述封装外壳在所述第一方向上包围所述电气终端和所述呈长型的壳体，且所述封装外壳在所述封装外壳与所述壳体之间提供封闭空间。
2.根据权利要求1所述的高电压连接器，其中，所述电气终端和所述呈长型的壳体大致呈圆柱形。
3.根据权利要求1或2所述的高电压连接器，其中，所述封闭空间大致防火。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的高电压连接器，其中，所述封闭空间大致防液体且防尘。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的高电压连接器，其中，所述封装外壳包括连接器插座，所述连接器插座沿着所述第一方向包围所述电气终端的径向壁，且所述连接器插座的开口位于所述外部电气连接区的位置处；所述连接器插座能够密封地连接至这样的连接位置，所述连接位置位于所述呈长型的壳体的近端处或者位于电力系统的包围件与所述呈长型的壳体之间。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的高电压连接器，其中，所述封装外壳包括电缆密封套，所述电缆密封套邻近所述壳体的远端，以允许所述至少一个电力电缆通向所述电气终端。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的高电压连接器，其中，所述封装外壳包括一个或多个支架，所述一个或多个支架用于固定所述至少一个电力电缆。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的高电压连接器，其中，所述封装外壳沿所述第一方向包括一个或多个能够密封的开口以用于接入所述封闭空间。
9.根据权利要求8所述的高电压连接器，其中，所述能够密封的开口包括至少一个接地电缆密封套，以供至少一根接地电缆通过。
10.根据权利要求8所述的高电压连接器，其中，所述能够密封的开口设置成供管道镜类型的探头接入所述封闭空间。
11.根据权利要求10所述的高电压连接器，其中，所述封装外壳包括第一壳和第二壳，其中所述第二壳能够密封地联接至所述第一壳的开口端。
12.根据权利要求11所述的高电压连接器，其中，所述封装外壳包括：
第一壳，联接至所述壳体的近端，所述第一壳包括第一套环，所述第一套环沿着所述第一方向包封所述壳体的一部分；以及
第二壳，能够密封地联接至所述第一壳的开口端，并包围所述壳体的远端。
13.根据权利要求12所述的高电压连接器，其中，所述连接器插座的近端在所述呈长型的壳体的近端的连接位置处能够密封地连接至所述第一壳。
14.根据权利要求13所述的高电压连接器，其中，所述第一壳包括第二套环，所述第二套环从所述壳体的近端指向所述电气终端的电气连接区，并且所述连接器插座的近端定位在所述第二套环内的所述连接位置处。
15.根据权利要求14所述的高电压连接器，其中，在所述连接器插座的近端和所述第二套环的面对所述连接器插座的壁之间应用有树脂或胶接件，或者所述树脂或所述胶接件完全整合到所述连接器插座中。
16.根据前述权利要求2至15中的任一项所述的高电压连接器，其中，所述连接器插座是绝缘体，且所述封装外壳包括绝缘材料或导电材料。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的高电压连接器，其中，所述封装外壳大致呈圆柱形。
18.包括电气旋转件的旋转堆，其中所述旋转件包括根据前述权利要求1至17中的任一项所述的高电压连接器。
19.一种浮式海上装置，包括根据权利要求18所述的旋转堆。
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