CN106415740A - 冷凝器芯 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种构造成围绕电导体6定位的树脂浸渍纸(RIP)冷凝器芯1。该冷凝器芯包括：缠绕管3，缠绕管3形成有穿过冷凝器芯的纵向通孔，构造成允许电导体穿过该纵向通孔插入；电绝缘RIP主体2，所述电绝缘RIP主体2缠绕在缠绕管上并且围绕缠绕管；以及至少一个导电箔片4，所述至少一个导电箔片4同轴地环绕缠绕管并且被RIP主体包围，使所述至少一个导电箔片中的每一个导电箔片与所述至少一个导电箔片中的任何其它导电箔片绝缘。缠绕管由电绝缘材料制成，所述电绝缘材料从由体积热膨胀系数在RIP主体2的体积热膨胀系数的50％至200％的范围内的材料构成的组中选择。
Description
技术领域
本公开涉及一种冷凝器芯，其缠绕在缠绕管上并且构造成绕电导体定位。
背景技术
高压套管用于通过通常称为接地面的平面以高电势输送电流，其中所述平面处于与电流路径不同的电势。高压套管设计成使位于套管内的高压导体与接地面电绝缘。接地面例如可以是变压器箱或壁。
为了实现导体与接地面之间的平滑的电势分布，套管通常包括多个浮动的同轴箔片(foil)，这些同轴箔片由导电材料制成并且同轴地围绕高压导体，并且形成所谓的冷凝器芯。箔片例如可以由铝制成，并且一般被介电绝缘材料例如油浸渍纸(OIP)或树脂浸渍纸(RIP)分开。同轴箔片用来使套管的外部与内部高压导体之间的电场分布平滑，由此减小局部电场增强。同轴箔片有助于形成更均匀的电场，并且因而减小电击穿和后续的热损坏的风险。OIP与填充有油的套管使用，而RIP在干式套管中使用。
RIP冷凝器芯通过在同心层中缠绕纸片并且将铝箔定位在一些纸片之间使得箔片彼此绝缘而制造。在真空下，环氧树脂被浸渍到缠绕的纸的干层中，然后树脂固化以生产出RIP芯。
一些RIP冷凝器芯被直接缠绕在导体上。在导体与芯中的最内侧箔片之间进行电势连接以实现最内侧箔片内的没有电场的环境。然而，能够对导体进行更换、例如在铜导体与铝导体之间选择可能是比较实际的，并且与导体分开制造并且允许导体通过芯被引入的冷凝器芯可能是理想的。这能够通过将芯缠绕在心轴上并且然后将心轴移除以在芯中提供纵向通孔来实现，其中导体能够通过该纵向通孔被引入。然而，特别是对于较大的芯，由于制造期间芯的收缩——这种收缩将芯夹在心轴上——可能难以在缠绕之后移除心轴。另一种可能性是将冷凝器芯缠绕在通常由薄铝或薄铜制成的金属缠绕管上。使用导电金属的缠绕管的理由是能够容易地具有导体/缠绕管与冷凝器芯中的最内侧箔片之间的电势连接。缠绕管保留在芯中并且提供了通孔，导体穿过该通孔插入。
在具有缠绕管的RIP冷凝器芯中，RIP的热膨胀系数大约是缠绕管的铝或铜的热膨胀系数的3至5倍。由于芯中的RIP的横截面面积显著地大于缠绕管的横截面面积，所以RIP将主导芯的热膨胀。这导致金属缠绕管与RIP材料分离或者导致缠绕管中较高的机械拉伸应力。RIP芯可以设计成使得芯应当在一个位置粘附至缠绕管，而剩余部分应当能够在RIP膨胀期间与缠绕管分离(例如通过使用软木塞、橡胶和密封件)。无论如何，RIP芯有时会粘附至缠绕管，这会毁坏缠绕管。
发明内容
现在已经认识到，缠绕管与冷凝器芯中的RIP相比具有不同热膨胀的问题能够通过使用由热膨胀系数类似于RIP的热膨胀系数的材料制成的缠绕管而缓解。因此，缠绕管可以不是由导电金属制成，而是例如由RIP、纸或另一种纤维复合材料制成。如果仍然需要与冷凝器芯中的导电箔片的电势连接，则可以设置穿过缠绕管的用于与箔片的电连接的路径，例如铝或铜螺纹，用于在导体已经穿过冷凝器芯插入之后与导体连接。
根据本发明的一个方面，提供了一种构造成围绕电导体定位的冷凝器芯。该冷凝器芯包括：缠绕管，其形成有穿过冷凝器芯的纵向通孔，构造成允许电导体穿过该纵向通孔插入；电绝缘主体，其缠绕在缠绕管上并且围绕缠绕管；以及至少一个导电箔片，其同轴地环绕缠绕管并且被主体包围，使所述至少一个导电箔片中的每一个导电箔片与所述至少一个导电箔片中的任何其它导电箔片绝缘。缠绕管由电绝缘材料制成，该电绝缘材料从由体积热膨胀系数在主体的体积热膨胀系数的50％至200％、例如80％至125％的范围内的材料构成的组中选择。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造构造成围绕电导体定位的冷凝器芯的方法。该方法包括将具有中间导电箔片的绝缘材料的片材缠绕到缠绕管上并且围绕缠绕管，以形成围绕箔片的电绝缘体，其中箔片同轴地环绕缠绕管；以及用树脂浸渍电绝缘体以形成具有复合主体的冷凝器芯。缠绕管由电绝缘材料制成，该电绝缘材料从由体积热膨胀系数在主体的体积热膨胀系数的50％至200％、例如80％至125％的范围内的材料构成的组中选择。
通过本发明的实施方式，提供了低成本且简单的冷凝器芯，其具有发生由于主体与缠绕管的不同热膨胀导致的问题的风险。
一般而言，在权利要求中使用的所有术语应当根据其在技术领域中的普通含义来理解，除非本文另有明确说明。提到“一个/所述元件、设备、部件、装置、步骤等”时应当被开放地理解为指的是至少一个所述元件、至少一个所述设备、至少一个所述部件、至少一个所述装置、至少一个所述步骤等的情形，除非本文另有明确说明。
附图说明
将参照附图通过示例来描述实施方式，在附图中：
图1是根据本发明的冷凝器芯的实施方式的纵截面图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更完整地描述实施方式，其中在附图中示出了特定的实施方式。然而，很多不同形式的其他实施方式在本公开的范围内也是可能的。相反，下面的实施方式是通过示例的方式提供的，以使本公开将透彻而完整，并向本领域技术人员完整地传达本公开的范围。在全文中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1是本发明的冷凝器芯1的实施方式的纵截面图，其围绕电导体6定位。冷凝器芯1包括缠绕在缠绕管3上的主体2，缠绕管3提供穿过冷凝器芯1的纵向通孔。主体可以由任何材料例如环氧树脂浸渍纸制成。主体2围绕多个导电箔片4，箔片4同心地环绕缠绕管3。箔片4彼此绝缘并且通过在内部定位箔片4的绝缘主体2与冷凝器芯1的外部绝缘。一般地，最内侧的箔片4还通过主体2与缠绕管3间隔开。任何箔片4或所有箔片4都可以由任何合适的导电材料例如铝或铜制成。根据本发明，缠绕管3由热膨胀性能与主体2的材料的热膨胀性能处于相同量级的电绝缘材料制成，即缠绕管的材料的热膨胀系数与主体材料的热膨胀系数类似。如果需要，为了减小或消除最内侧箔片4a内部的电场，可以设置电势连接件5，可能地每个冷凝器芯1仅一个连接件5，其中电势连接件5构造成在导体插入穿过冷凝器芯1时将最内侧箔片4a与导体6电连接。连接件5可以例如通过由铝或铜制成的导电螺纹5实现。连接件5可以例如延伸通过穿过缠绕管3的壁的通道或孔。连接件5的在缠绕管3内的一端可以设置有合适的接触装置或紧固装置，用于在导体6延伸穿过由缠绕管3提供的穿过冷凝器芯1的纵向通孔时接触导体6或者紧固至导体6。除了电势连接件5之外，冷凝器芯1一般可以是基本旋转对称的。
体积热膨胀系数α可以如下地计算：
其中V是体积，T是温度，下标p表示压力在膨胀期间保持恒定，并且下标V强调计算的是体积(非线性的)膨胀。
根据本发明，缠绕管3由热膨胀性能与主体2的材料的热膨胀性能处于相同量级的电绝缘材料制成，即缠绕管的材料的热膨胀系数与主体材料的热膨胀系数类似。例如，缠绕管3由电绝缘材料制成，该电绝缘材料从由体积热膨胀系数在主体2的体积热膨胀系数的50％至200％、例如80％至125％的范围内的材料构成的组中选择。因此，减少了与缠绕管3和主体的不同热膨胀相关的问题。
用于缠绕管的这种合适的材料的示例例如包括树脂浸渍纸(RIP)，可以与主体2中的材料是同种类型，或者是另一种材料例如环氧树脂浸渍纸。可替代地，非浸渍纸可以用于缠绕管。这种纸然后可以在冷凝器芯1的制造过程中与主体2一起被浸渍，从而变成与主体2中的材料基本相同的RIP材料。另外，其他的纤维复合材料对于缠绕管3也是合适的，例如玻璃纤维和树脂复合材料。因此，在本发明的一些实施方式中，缠绕管3由RIP、纸或其他的纤维复合材料制成。在一些实施方式中，缠绕管3由环氧树脂浸渍纸制成。本领域技术人员能够通过在不同温度下观察所考虑的材料的热膨胀并将其与主体2的材料的相应的热膨胀相比较而找到对于缠绕管3的合适的附加的材料。
在本发明的一些实施方式中，冷凝器芯1包括在箔片4中的至少一个箔片例如最内侧箔片4a之间的电连接件，例如导电螺纹，该电连接件很可能穿过缠绕管3，并且构造成在导体6插入穿过缠绕管4时接触导体6，以提供箔片4中的所述至少一个箔片与导体6之间的电连接。
在本发明的一些实施方式中，冷凝器芯构造成具有例如至少1000V(例如至少10000V或至少35000V)的高压电导体6。
在本发明的一些实施方式中，RIP主体2由环氧树脂浸渍纸制成。
主体2的材料可以是任何合适的电绝缘材料例如复合材料，如RIP或树脂浸渍合成物(RIS)，其中主绝缘体由芯构成，芯由合成纤维缠绕成，随后被浸渍可固化树脂，其中合成纤维可以是聚合物纤维网，例如聚酯纤维网。
主体2的材料也可以是树脂浸渍无纺纤维材料，例如无纺聚合物纤维，如无纺聚酯纤维，或者可以是塑料体，例如由缠绕的塑料材料制成并且包括导电箔片4的塑料体。可以浸渍主体的树脂可以例如是热固树脂，例如环氧树脂，或者可以是热塑性材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)。
本发明的冷凝器芯可以这样来制造：将纸缠绕到缠绕管3上，然后用树脂例如环氧树脂浸渍，并且可能使树脂固化，从而形成冷凝器芯1。因此，具有中间导电箔片4的纸的片材被缠绕到缠绕管3上并且包围缠绕管3，从而形成围绕箔片4的电绝缘主体2，其中箔片4同轴地环绕缠绕管3。然后，电绝缘主体2(可能在真空下)被树脂浸渍以形成冷凝器芯1。冷凝器芯1于是具有RIP主体2。如果缠绕管3由纸或其他非浸渍纤维材料制成，那么缠绕管也可以在与主体2被树脂(例如环氧树脂)浸渍的相同过程中被树脂浸渍。根据所使用的树脂，浸渍的冷凝器芯1的树脂然后可以固化。可选地，冷凝器芯1可以在制造后被机加工(例如用车床加工)至例如用于套管的期望形状。
已经在前面主要参照少量的实施方式描述了本公开。然而，如本领域技术人员容易理解的那样，在由所附权利要求限定的本公开的范围内，除了前面公开的实施方式以外的其他实施方式也是同样可以的。
Claims (13)
1.一种冷凝器芯(1)，构造成围绕电导体(6)定位，所述冷凝器芯包括：
缠绕管(3)，所述缠绕管形成穿过所述冷凝器芯的纵向通孔，构造成允许电导体(6)穿过所述纵向通孔插入；
电绝缘主体(2)，所述电绝缘主体(2)缠绕在所述缠绕管(3)上并且围绕所述缠绕管(3)；以及
至少一个导电箔片(4)，所述至少一个导电箔片(4)同轴地环绕所述缠绕管(3)并且被所述主体(2)包围，使所述至少一个箔片中的每一个箔片与所述至少一个箔片中的任何其它箔片绝缘，
其中，所述缠绕管(3)由电绝缘材料制成，所述电绝缘材料从由体积热膨胀系数在所述主体(2)的体积热膨胀系数的50％至200％、例如80％至125％的范围内的材料构成的组中选择。
2.根据权利要求1所述的冷凝器芯，其中，所述缠绕管(3)由RIP、RIS、纸或纤维复合材料制成。
3.根据权利要求2所述的冷凝器芯，其中，所述缠绕管(3)由环氧树脂浸渍纸制成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的冷凝器芯，其中，所述冷凝器芯(1)包括电连接件(5)，例如导电螺纹，所述电连接件(5)接触所述箔片(4)中的至少一个，例如最内侧箔片(4a)，并且所述电连接件(5)构造成在所述导体插入穿过所述缠绕管时接触所述导体(6)。
5.根据权利要求4所述的冷凝器芯，其中，所述电连接件(5)穿过所述缠绕管(3)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的冷凝器芯，其中，所述主体(2)是树脂浸渍纸RIP主体或树脂浸渍合成物RIS主体。
7.根据前述权利要求中任一项所述的冷凝器芯，其中，所述冷凝器芯构造用于高压电导体(6)，例如至少1000V的高压电导体，例如至少10000V或至少35000V的高压电导体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的冷凝器芯，其中，所述主体(2)由环氧树脂浸渍纸制成。
9.一种制造冷凝器芯(1)的方法，所述冷凝器芯(1)构造成围绕电导体(6)定位，所述方法包括：
将具有中间导电箔片(4)的绝缘材料的片材缠绕到缠绕管(3)上并且围绕所述缠绕管(3)，以形成包围所述箔片(4)的电绝缘体(2)，其中所述箔片(4)同轴地环绕所述缠绕管(3)；以及
用树脂浸渍所述电绝缘体(2)以形成具有复合主体(2)的所述冷凝器芯(1)；
其中，所述缠绕管(3)由电绝缘材料制成，所述电绝缘材料从由体积热膨胀系数在所述主体(2)的体积热膨胀系数的50％至200％、例如80％至125％的范围内的材料构成的组中选择。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述浸渍还包括用树脂浸渍所述缠绕管(3)。
11.根据权利要求9或10所述的方法，还包括在所述浸渍之后使所述树脂固化。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述缠绕包括将所述绝缘材料的片材缠绕到由RIP、RIS纸或纤维复合材料制成的所述缠绕管上并且围绕所述缠绕管。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，所述绝缘材料是纤维材料，例如纸或合成纤维材料。
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