CN110416747B - 用于电压互感器的电连接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在开关设备单元中的电压互感器(40)和高压导电条(30)之间的电连接系统(10)。该连接系统(10)包括旁路导体(11),用于将电压互感器(40)处的第一连接点(24)与导电条(30)处的第二连接点(25)连接,电压互感器(40)包括沿与电压互感器(40)的表面平面(P)垂直的内部轴线(X)延伸的内部连接器(41)。该连接系统(10)包括第一连接螺钉(20),其用于在内部轴线(X)的延伸部中固定到第一连接点,且通过第一螺纹金属套筒(14)联接到旁路导体(11),使得可以调节旁路导体(11)相对于第一连接螺钉的位置,且连接系统(10)包括第二连接螺钉(21),其用于垂直于高压条(30)固定到第二连接点(25)。
Description
技术领域
本发明涉及在高压电开关设备(switchgear)单元中电压互感器至由高压电网供电的一组金属导电条的连接。在本文件中,术语“高压”包括中压和高压场,也就是说涉及高于1000V的电压的电网电源。高压电开关设备单元可以无偏好地包括模块化空气绝缘开关设备(AIS)或气体绝缘开关设备(GIS)或任何其他高压开关设备。
背景技术
电压互感器(voltage transformer),也称为测量用变压器(potentialtransformer)或PT,通常用于高压场中,以在两相之间进行电压测量,以进行能量计量和/或能够向单元内的各种辅助产品提供低压电。
电压互感器通常旁路连接(shunt-connect)在两相之间,因此其电流消耗远低于在单元的导电汇流条中流通的电流。它们通常位于单元的一个隔室中,例如在“变压器和电缆”隔室中,或者在包括高压电网的金属导电条的“汇流条”隔室中。因此,它们到电网的连接器件由此被低电流通过,通常只有几安培的量级。
现在,趋势通常是提出尺寸更小的单元以节省占地面积,这意味着必须将这些单元内的设备和装备更紧密地结合在一起。因此,这导致环境电场和介电应力的增强,特别是对电压互感器与单元的供电电路或汇流条的连接来说。
传统的连接方案包括在电压互感器和汇流条之间使用柔性导体,例如低压导线或中压绝缘电缆,这些电缆在其端部处例如通过凸耳连接,该凸耳通过螺纹连接固定。
然而,这种类型的连接不总是能够保证电缆在空间中的固定且准确的定位。实际上,柔性电缆在该空间体积内的位置是可变的,在振动、不正确放置而与金属地面接近的情况下或在短路的情况下,电缆的绝缘部可能穿孔。此外,螺纹连接到汇流条的电缆的凸耳的厚度较小,在发生短路时存在风险。实际上,凸耳则可以在汇流条堆叠结构中熔化或损坏,因此,汇流条堆叠结构不再令人满意地夹持,这可导致失去接触并因此导致电压测量功能丧失,甚至损坏所述单元,例如内部电弧类型的内部单元故障。
另一种方案包括刚性连接,例如使用固定在电压互感器和汇流条之间的小导电条。但是,由于电压互感器的电场在其外部连接件及其初级绕组附近的表面上非常大,因此使用与初级绕组上方的电压互感器的顶表面并联连接的刚性连接件显著地有利于表面蠕变和形成到容纳该电压互感器的隔室的板的介电电弧。因此,介电性能的损失可导致内部故障的出现。文献JP2010272446和FR2757688已经描述了刚性连接件。
发明内容
因此,本发明的目的是设计一种简单、经济并且不存在上述缺点的连接系统。本发明的主要目的是:
-相对于柔性连接方案(柔性电缆),通过更好地控制导体相对于地的位置,来确保系统的电介质耐压强度(dielectric withstand strength),
-相对于刚性连接方案(刚性条),当刚性导体至少部分地沿具有强介电应力的电压互感器的外表面延伸时,通过避开在电压互感器外表面的最大电场区域,来确保系统的电介质耐压强度,
-提出一种可调节的方案,该方案允许并补偿电压互感器和汇流条的相对位置之间的偏差,而不会使机械强度或电连接劣化,
-将高压主电路汇流条的夹持(clamping)功能与至电压互感器的分接连接(tapconnection)的功能分离。特别是在主电路短路的情况下,由于至电压互感器的连接是独立的并且不夹在主电路的夹持结构中,这避免了连接系统劣化甚至熔化的风险,
-能够独立于连接系统的元件,将所有导电条紧固到确定的扭矩,这使得可以保证汇流条的完好性。
该目的通过一种用于将电压互感器与高压导电条连接的电连接系统实现,所述系统包括旁路导体,该旁路导体用于将在电压互感器处的第一连接点与在导电条处的第二连接点连接,所述电压互感器包括沿与电压互感器的表面平面垂直的内部轴线延伸的内部连接器。
根据本发明,所述连接系统包括第一连接螺钉和第一螺纹金属套筒,该第一连接螺钉用于在电压互感器的内部轴线的延伸部中固定到第一连接点,该第一螺纹金属套筒沿该内部轴线将旁路导体联接到该第一连接螺钉,并使得能够调节旁路导体相对于第一连接螺钉的位置,并且所述连接系统包括第二连接螺钉,该第二连接螺钉用于垂直于导电条固定到第二连接点。
根据一个特征,所述连接系统包括第二螺纹金属套筒,其将旁路导体联接到第二连接螺钉并且使得能够调节旁路导体相对于第二连接螺钉的位置。
根据另一特征,所述连接系统还包括围绕第一连接螺钉的第一介电偏转器和围绕第二连接螺钉的第二介电偏转器。
根据另一特征,旁路导体包括在第一套筒和第二套筒之间的一个或多个弯曲部,并且该旁路导体覆盖有绝缘体。
本发明还涉及一种电开关设备单元,包括电压互感器、至少一个高压导电条,以及将所述电压互感器与所述导电条连接的电连接系统,所述连接系统包括旁路导体,其连接在电压互感器处的第一连接点和导电条处的第二连接点之间,所述电压互感器包括沿与电压互感器的表面平面垂直的内部轴线延伸的内部连接器。所述连接系统包括第一连接螺钉和第一螺纹金属套筒,该第一连接螺钉在电压互感器的内部轴线的延伸部中固定到第一连接点,第一螺纹金属套筒沿着内部轴线将旁路导体联接到第一连接螺钉并且使得能够调节旁路导体相对于第一连接螺钉的位置,并且所述连接系统包括第二连接螺钉,该第二连接螺钉用于垂直于导电条固定到第二连接点。
根据一个特征,所述开关设备单元包括第一连接系统和类似的第二连接系统,所述第一连接系统用于将所述电压互感器的第一端子与第一导电条连接,所述第二连接系统用于将电压互感器的第二端子与第二导电条连接。
附图说明
其他特征将从以下根据附图给出的详细描述显现,其中:
-图1是根据本发明的连接系统的简化视图,其在高压开关设备单元内的导电条和电压互感器之间使用,
-图2示出了连接系统不同部件的分解视图,
-图3和4分别是连接系统在电压互感器处和高压条处的连接点的横截面图。
具体实施方式
图1示出了由高压三相电网供电的电开关设备单元的一部分,其中,可以看到三相电网A、B、C的汇流条30和容纳在开关设备单元的金属结构42中的电压互感器40。通常,该开关设备单元还包括高压电设备,例如开关、断路器、隔离开关或类似类型的高压电设备,其连接到三相电网的汇流条,但是为了简化起见,在图1中未示出。
如前所述,这种电压互感器40的功能可以是在电网的两相之间执行电压测量,以执行在电网中流通的能量的计量和/或为单元内的各种辅助产品供电。电压互感器40使用至少一个连接系统10旁路电连接到汇流条30,例如在电网的两个相A、B之间。
在图1中,该单元因此包括第一连接系统10和第二连接系统10’,第一连接系统10用于在第一连接点24处将电压互感器40的第一端子连接到第一导电条,例如对应于相A的条30A,第二连接系统10’类似于第一连接系统10,用于将电压互感器40的第二端子连接到第二导电条,例如对应于相B的条30B。
图2的分解图示出了连接系统10的元件。连接系统10包括旁路导体11,该旁路导体11在电压互感器侧通过第一端部12终止,在汇流条侧通过第二端部13终止。旁路导体11可以是足够刚性而不易变形的传统的金属电缆,其例如具有6mm的截面,其可以被绝缘护套19围绕并且可以具有一个或多个预成型的弯曲部以适应单元中的汇流条和电压互感器之间的相对定位,以及相对于单元的被接地的附近金属部件的定位。
连接系统10包括第一金属连接螺钉20,以确保连接系统10与电压互感器40处的第一连接点的机械和电连接。连接系统10还包括与第一螺钉20配合的第一金属套筒14。该螺钉20实际上包括两个不同的外螺纹,一侧是用于将螺钉20固定到电压互感器40的第一螺纹,另一侧是用于将螺钉20连接到第一套筒14并且用于调节所述螺钉20的第二螺纹。因此,第一螺纹套筒14将旁路导体11联接到第一连接螺钉20,以便能够调节旁路导体11相对于第一连接螺钉20的位置。
图3详细描述了连接系统10在第一连接点24处至电压互感器40的连接。在所示的实施例中,导体11的第一端部12包括没有绝缘护套的剥离部分,其插入到第一套筒14的端部中。该第一套筒14的另一端部包括内螺纹,该内螺纹与第一连接螺钉20的相应螺纹互补。
导体11例如使用锥端定位螺钉(cone-point set screw)固定在第一套筒14中,该锥端定位螺钉穿过第一套筒14的横向开口16,以便将第一端部12紧固并楔入在第一套筒14内,从而确保良好的机械强度和良好的电接触。
电压互感器40包括内部连接器41,其沿着纵向内部轴线X延伸到第一连接点24并且电联接到电压互感器40的初级绕组的一个端部。该内部轴线X基本上垂直于平面P,该平面P对应于第一连接点24处的电压互感器40的外表面平面。根据本发明,在第一连接点24处,第一连接螺钉20优选地在纵向内部轴线X的延伸部中旋拧到内部连接器41,这使得可以最小化存在于电压互感器40的连接点处的表面电场的影响。因此,如图所示,第一套筒14在纵向内部轴线X的延伸部中固定到第一连接螺钉20,并且旁路导体11也在内部轴线X的延伸部中固定到第一套筒14。由此,电场的影响甚至进一步减小,因为旁路导体11因此沿内部轴线X的方向固定到第一连接螺钉20,也就是说,与电压互感器40的外表面平面基本垂直或成直角。
在所示的实施例中,连接系统10还包括间隔件18,当第一连接螺钉20旋拧到内部连接器41时,间隔件18承靠第一连接螺钉20的头部。该可选的间隔件18的目的是便于连接系统10在电压互感器侧的安装。实际上,这使得,当螺钉20旋拧到内部连接器41时、特别是当使用介电偏转器(dielectric deflector)时,可以驱动螺钉20的头部。因此,使得可以减小第一套筒14的尺寸,这可以在能够将其旋拧到螺钉20上之前便于其定位。这也可以避免在太长的长度上剥离导体11的端部12,其可不利地影响电介质耐压强度。
因此,第一连接螺钉20在一侧旋拧到电压互感器40,可行地以预定的紧固扭矩旋拧,并且在另一侧以通过作用于第一套筒14的内螺纹和螺钉20的外螺纹而可调节的方式固定到第一套筒14,因此,获得用于调节连接系统10的固定的良好便利性,并因此考虑了设备在单元中的安装的可能尺寸差异。因此,这两个功能有利地被分离且独立,这简化了连接系统的安装。
由于第一连接螺钉20垂直于电压互感器40的表面平面P固定,因此有利地避免了使连接系统10沿着电压互感器40的介电应力表面延伸。此外,为了进一步降低这些介电应力并使表面电场更均匀,连接系统10可选地包括第一介电偏转器22,其通过承靠电压互感器40而在第一连接点24处至少部分地围绕第一连接螺钉20、间隔件18和第一套筒14。通常,这种介电偏转器例如包括由环氧树脂或聚酯绝缘体包围的金属芯。
连接系统10还包括第二金属连接螺钉21,以确保连接系统10与汇流条30的其中一个导电条处的第二连接点的机械和电连接。根据一个实施例,连接系统10还包括与第二螺钉21配合的第二金属套筒15。该螺钉21在其两个端部的每一个端部处包括不同的外螺纹。该螺钉21实际上包括两个不同的外螺纹,一侧是用于将螺钉21固定到导电条30的第一螺纹,另一侧是用于将螺钉21连接到第二套筒15并且用于调节所述螺钉21的第二螺纹。因此,第二螺纹套筒15将旁路导体11联接到第二连接螺钉21,以便能够调节旁路导体11相对于第二连接螺钉21的位置。
图4详细描述了连接系统10在第二连接点25处与导电条30的连接。在所示的实施例中,导体11的第二端部13包括没有绝缘护套的剥离部分,其插入到第二套筒15的一个端部中。该第二套筒15的另一个端部包括内螺纹,该内螺纹与第二连接螺钉21的相应外螺纹互补。
导体11例如使用锥端定位螺钉固定在第二套筒15中,该锥端定位螺钉穿过第二套筒15的横向开口17,以便将第二端部13紧固并楔入在第二套筒15内,从而确保良好的机械强度和良好的电接触。
导电条30包括至少一个横向开口31,其能够容纳第二连接螺钉21以形成连接系统的第二连接点25。通常,条30包括多个开口31,这些开口沿着条以规则间隔布置,以便在布置该单元时提供更大的便利,因为这些开口可用于将两个条彼此固定或连接到高压单元的电设备39,如图4所示。
根据本发明,在第二连接点25处,第二连接螺钉21在一侧垂直穿过高压条并旋拧到电设备39的连接器中,可行地以预定的紧固扭矩旋拧,并且第二连接螺钉21在另一侧以通过作用于第二套筒15的内螺纹和螺钉21的外螺纹而可调节的方式固定到第二套筒15,因此,获得用于调节连接系统10的固定的良好便利性,并因此考虑设备在单元中的安装的可能尺寸差异。因此,这两个功能有利地被分离且独立,这意味着为连接电压互感器40而执行的分接不会改变紧固扭矩,这使得可以将条30抵靠设备39固定,例如如果使用压靠条30的凸耳,则不是这种情况。
给定第二连接螺钉21、第二金属套筒15和旁路导体11的端部(如图所示)垂直于高压条30固定,则因此可以避免电场的表面蠕变和介电电弧。此外,为了进一步降低这些介电应力并使条30处的表面电场更均匀,连接系统10可选地包括第二介电偏转器23,其通过承靠导电条30,在第二连接点25处至少部分地围绕第二连接螺钉21和第二套筒15。
还可以的是,第二连接点25仅对应于要联接在一起的导电条30的两个部分的连接,而在此点处没有要连接的切换设备。在这种情况下,第二连接螺钉21穿过这两个部分中的通孔31并且使用旋拧到螺钉21的螺母保持抵靠这些部分固定。
用于将连接系统10在单元中的导电条30和电压互感器40之间放置在位的方法可以如下:
-在将可选的第二介电偏转器23螺纹连接到螺钉21之后,将第二连接螺钉21插入导电条30的通孔31中,并将螺钉21旋拧到电设备39中,从而使得可以将条30抵靠电设备39紧固。螺钉21可以例如包括六角插座型或梅花槽(Torx)型的头部凹槽,以根据预定的紧固扭矩执行紧固,以确保高压电源电路的良好连接。
-在可选的第一介电偏转器22和间隔件18螺纹连接到螺钉20之后,将第一连接螺钉20旋拧到电压互感器40的内部连接器41中。正如螺钉21,螺钉20可以例如包括六角插座型或梅花槽型的头部凹槽,以施加预定的紧固扭矩,确保与电压互感器40的内部连接器41的良好连接。
-将第二套筒15旋拧到第二连接螺钉21上,并将刚性导体11的端部13引入到第二套筒15中。
-将刚性导体11的端部12引入到第一套筒14中并使套筒14面向第一螺钉20对齐。
-(向上)滑动套筒14以将其旋拧到螺钉20上。
-为了辅助其紧固和其相对于螺钉20和21的头部的位置调节,套筒14和15可以包括两个通孔(不同于用于锥端定位螺钉的通孔),使得可以通过工具使它们绕螺钉20、21转动。
-使用套筒14、15各自的横向锥端定位螺钉分别紧固刚性导体11的端部12和13。
在本发明的背景中,可以设想一种简化的方案,其具有用于仅在旁路导体11的一个端部处设定和调节连接系统10的位置的器件。在该方案中,单个金属套筒,优选地第一套筒14,能够相对于第一连接螺钉20调节连接系统10的位置。
Claims (10)
1.一种用于将电压互感器(40)与高压导电条(30)连接的电连接系统(10),所述电连接系统包括旁路导体(11),该旁路导体用于将在电压互感器(40)处的第一连接点(24)与在导电条(30)处的第二连接点(25)连接,所述电压互感器(40)包括沿与电压互感器(40)的表面平面(P)垂直的内部轴线(X)延伸的内部连接器(41),其特征在于,所述电连接系统(10)包括:
-第一连接螺钉(20),其用于在该内部轴线(X)的延伸部中固定到第一连接点(24)且联接到旁路导体(11),
-第一螺纹金属套筒(14),其沿该内部轴线(X)将旁路导体(11)联接到第一连接螺钉(20)并使得能够调节旁路导体(11)相对于第一连接螺钉(20)的位置,
-第二连接螺钉(21),其用于垂直于导电条(30)固定到第二连接点(25)。
2.根据权利要求1所述的电连接系统,其特征在于,其包括第二螺纹金属套筒(15),其将旁路导体(11)联接到第二连接螺钉(21)并使得能够调节所述旁路导体(11)相对于第二连接螺钉(21)的位置。
3.根据权利要求1所述的电连接系统,其特征在于,它还包括围绕第一连接螺钉(20)的第一介电偏转器(22)和围绕第二连接螺钉(21)的第二介电偏转器(23)。
4.根据权利要求2所述的电连接系统,其特征在于,所述旁路导体包括在所述第一螺纹金属套筒(14)和所述第二螺纹金属套筒(15)之间的一个或多个弯曲部。
5.根据权利要求1所述的电连接系统,其特征在于,所述旁路导体(11)覆盖有绝缘体(19)。
6.一种电开关设备单元,包括电压互感器(40)、至少一个高压导电条(30)、以及将所述电压互感器与所述导电条连接的电连接系统(10),所述电连接系统包括旁路导体(11),其连接在电压互感器(40)处的第一连接点(24)和导电条(30)处的第二连接点(25)之间,所述电压互感器包括沿与电压互感器(40)的表面平面(P)垂直的内部轴线(X)延伸的内部连接器(41),其特征在于,电连接系统(10)包括:
-第一连接螺钉(20),其在该内部轴线(X)的延伸部中固定到第一连接点(24)且联接到旁路导体(11),
-第一螺纹金属套筒(14),其沿该内部轴线(X)将旁路导体(11)联接到第一连接螺钉(20)并使得能够调节旁路导体(11)相对于第一连接螺钉(20)的位置,
-第二连接螺钉(21),其垂直于导电条(30)固定到第二连接点(25)。
7.根据权利要求6所述的电开关设备单元,其特征在于,所述电连接系统(10)包括第二螺纹金属套筒(15),其将所述旁路导体(11)联接到所述第二连接螺钉(21)并且使得能够调节所述旁路导体(11)相对于第二连接螺钉(21)的位置。
8.根据权利要求6或7所述的电开关设备单元,还包括电切换设备(39),其连接到所述导电条(30),其特征在于,所述第二连接螺钉(21)穿过所述导电条(30)的开口(31)并旋拧到所述电切换设备(39)中。
9.根据权利要求6所述的电开关设备单元,其特征在于,它还包括围绕第一连接螺钉(20)的第一介电偏转器(22)和围绕第二连接螺钉(21)的第二介电偏转器(23)。
10.根据权利要求6或7所述的电开关设备单元,其特征在于,所述电开关设备单元包括第一电连接系统(10)和类似的第二电连接系统(10’),所述第一电连接系统(10)用于将所述电压互感器(40)的第一端子与第一导电条(30A)连接,所述第二电连接系统(10’)用于将电压互感器的第二端子与第二导电条(30B)连接。
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