CN112166478B - 破碎防护装置以及用于制造破碎防护装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于具有陶瓷绝缘体(3)的高压装置(2)的破碎防护装置(1)。破碎防护装置(1)包括至少一个电绝缘管(4，41，42)，其包括穿过该电绝缘管(4，41，42)的包络面的多个孔洞(5)。电绝缘管(4，41，42)的直径使得当破碎防护装置(1)和陶瓷绝缘体(3)同心布置时在电绝缘管(4，41，42)和陶瓷绝缘体(3)之间存在最小距离。还涉及一种用于制造用于具有陶瓷绝缘体(3)的高压装置(2)的破碎防护装置(1)的方法，包括：以第一螺距缠绕(S1)第一螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，使绕组线圈之间存在第一间隙，第一螺旋形状的直径使得当第一电绝缘管(4，41)和陶瓷绝缘体(3)同心布置时在第一螺旋形状和陶瓷绝缘体(3)之间存在最小距离；以及将第二螺旋形状的电绝缘纤维复合材料缠绕(S2)到第一螺旋形状上，第二螺旋形状的绕组和第一螺旋形状的绕组成相反的方向并以不同于第一螺距的第二螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第二间隙。因此，使至少一个电绝缘管(4)中的第一电绝缘管(4，41)形成有由绕组线圈之间的第一和第二间隙形成的孔洞(51)。

Description

破碎防护装置以及用于制造破碎防护装置的方法

技术领域

本发明涉及用于具有陶瓷绝缘体的高压装置的破碎防护装置。

背景技术

尽管复合绝缘体的使用在增多，但是仍然有非常大量的瓷绝缘体在使用。具有瓷绝缘体的高压(HV)装置中的故障经常会导致爆炸，从而引起瓷屑向四面八方高速飞出；这对人员和邻近设备会造成危险。这种类型的爆炸性故障可能是由于导致内部绝缘介质(气体或液体)的突然加热和膨胀的内部故障引起的。爆炸性故障也可能是由于故意破坏引起的。

当前的风险缓解措施包括：

·防止人员进入带电设备处于危险状态的站点。

·用新的更安全的设备(例如，干式HV装置)而不是充油HV装置来替换处于危险状态的设备或者使用复合绝缘体而不使用瓷绝缘体。

日本专利JP3408893B2提出了对于避雷器绝缘体被损坏时的问题的解决方案。在雷击时，绝缘筒内的内部压力会急剧升高。因此，绝缘管会破裂，绝缘外套体会被损坏，并且防雷元件等有可能散落到周围。在该文献中，示出了浸渍有树脂的纤维束圆筒。该圆筒具有两层，其中，外层中具有孔洞。这些孔洞被加工成型并形成在外层中。当由于绝缘体破裂产生内部压力时，内层将在外层的孔洞处破裂以释放压力。

该解决方案的问题在于，该解决方案是原始产品设计和制造的一部分而不能用于改装或后组装。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地解决上述问题，并且提供用于具有陶瓷绝缘体的高压装置的改进的破碎防护装置。

本公开的目的在于，提供一种用于具有陶瓷绝缘体的高压装置的破碎防护装置，该破碎防护装置可以用于现有设备上的改装，容易制造，并且容易安装和处理。

这些目的由根据本公开的设备和方法实现。

根据本公开的实施例，包括用于具有陶瓷绝缘体的高压装置的破碎防护装置。该破碎防护装置包括至少一个电绝缘管，该电绝缘管包括穿过该电绝缘管的包络面的多个孔洞。电绝缘管的直径使得在破碎防护装置和陶瓷绝缘体被同心布置时在电绝缘管和陶瓷绝缘体之间存在最小距离。具有特定直径和穿过包络面的孔洞的电绝缘管容易制造。穿过包络面的孔洞将释放来自高压装置中的爆炸的压力，并且电绝缘管将拦住从陶瓷绝缘体飞出的碎片。

根据一些方面，破碎防护装置包括至少两个电绝缘管，该至少两个电绝缘管具有不同直径并且相互之间存在一定距离地同心布置。相互之间存在一定距离的两个管将增加破碎防护装置的安全性。如果陶瓷绝缘体的任何碎片穿过了第一电绝缘管，则第二电绝缘管可以拦住这些碎片。还存在使得气体或液体流过两个管以释放压力的自由路径。

根据一些方面，至少两个电绝缘管的孔洞被布置为从同心布置的电绝缘管的中心线径向朝外看该破碎防护装置是关闭的。换言之，在至少两个电绝缘管之间，这些孔洞是不匹配的。因此，孔洞在至少两个管之间不是对齐的，从而使得从封闭陶瓷绝缘体的中心轴径向往外看这些孔洞是不对应且不重叠的。

根据一些方面，通过包络面的孔洞被布置并成形以增大电绝缘管的末端之间的爬电距离。在高压设备和绝缘体领域，爬电距离是人们高度关注的焦点。绝缘材料中的短距离可能导致高泄漏电流和放电，从而导致闪络或过早老化。高泄露电流的风险可以通过增大爬电距离来降低。布置孔洞的位置和形状从而增大电绝缘管的末端之间的爬电距离意味着，末端之间的包络面上的最短距离通过孔洞被增大。

根据一些方面，至少一个电绝缘管包括电绝缘纤维复合材料。纤维复合材料是轻量的并且在制造期间容易处理。

根据一些方面，至少一个电绝缘管包括第一电绝缘管，该第一电绝缘管包括两层螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料，其中，一层包括以第一螺距缠绕的第一螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，使得绕组线圈之间存在第一间隙，另一层包括缠绕到第一螺旋形状上的第二螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，第二螺旋形状的绕组和第一螺旋形状的绕组成相反的方向，并且第二螺旋形状的绕组以不同于第一螺距的第二螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第二间隙。换言之，孔洞被形成为长菱形。长菱形孔洞将产生长的爬电距离，因为它们确保了泄露电流不会直接流过电绝缘管。螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料产生了不易碎的牢固且轻量的电绝缘管。

根据一些方面，至少一个电绝缘管包括具有与第一电绝缘管不同直径的第二电绝缘管，第一和第二电绝缘管相互之间存在最小距离地同心布置，其中，第二电绝缘管包括两层螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料，其中，一层包括以第三螺距缠绕的第三螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，另一层包括缠绕到第三螺旋形状上的第四螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，第四螺旋形状的绕组和第三螺旋形状的绕组成相反的方向，并且以不同于第三螺距的第四螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第四间隙。第二电绝缘管具有与通过相同方式布置的第一电绝缘管相同的优点。

根据一些方面，电绝缘纤维复合材料包括无机纤维增强聚合物材料。无机纤维例如是玻璃纤维或玄武岩纤维。聚合物例如是乙烯基酯树脂、环氧树脂或硅酮。这是具有高能量吸收能力的经济高效、牢固、轻量、且可靠的材料。

根据一些方面，电绝缘纤维复合材料包括有机纤维增强聚合物材料。有机纤维例如是芳纶或聚乙烯纤维。这是具有更高能量吸收能力的牢固、轻量、且可靠的材料。

根据一些方面，聚合物材料是耐候性和疏水性的。

根据一些方面，至少一个电绝缘管被电绝缘疏水涂层覆盖。根据一些方面，电绝缘疏水涂层是硅橡胶。为了保护绝缘材料不受主要由于UV辐射导致的自然老化的影响并提高电介质耐污和/或防雨性能，结构绝缘材料被覆盖以诸如硅橡胶的疏水涂层。

根据一些方面，至少一个电绝缘管具有位于其外表面和内表面二者上或者它们中的任一者上的凸起。这些凸起将增大爬电距离并提升水径流。

根据一些方面，这些凸起包括硅橡胶。硅橡胶在这里由于上述相同原因被使用。

根据一些方面，至少一个电绝缘管的直径在该管的长度上变化。换言之，至少一个电绝缘管例如可以在其长度上逐渐变窄和/或具有不同的直径。

根据本公开的实施例，包括高压装置，该高压装置包括陶瓷绝缘体和根据以上所述的破碎防护装置，其中，当破碎防护装置和陶瓷绝缘体被同心布置时在陶瓷绝缘体和电绝缘管之间存在最小距离。

根据本公开的实施例，包括一种用于产生用于具有陶瓷绝缘体的高压装置的破碎防护装置的方法。该破碎防护装置包括至少一个电绝缘管，该至少一个电绝缘管包括电绝缘纤维复合材料。该方法包括：以第一螺距缠绕第一螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，使得绕组线圈之间存在第一间隙，第一螺旋形状的直径使得当第一电绝缘管和陶瓷绝缘体被同心布置时在第一螺旋形状和陶瓷绝缘体之间存在最小距离；将第二螺旋形状的电绝缘纤维复合材料缠绕到第一螺旋形状上，第二螺旋形状的绕组和第一螺旋形状的绕组成相反的方向，并且以不同于第一螺距的第二螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第二间隙。因此，形成至少一个电绝缘管中的第一电绝缘管，该第一电绝缘管具有由绕组线圈之间的第一和第二间隙形成的孔洞。另外，如上所述，孔洞被形成为长菱形。长菱形孔洞将产生长的爬电距离，因为它们确保了泄露电流不会直接流过电绝缘管。这种制造破碎防护装置的方式需要的步骤较少，并且所得到的具有孔洞的电绝缘管可以在包络面上产生长的爬电距离并且是轻量且牢固的。

根据一些方面，破碎防护装置包括至少两个电绝缘管，并且该方法包括：以第三螺距缠绕第三螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，使得绕组线圈之间存在第三间隙，第三螺旋的直径使得当第三螺旋形状和第一电绝缘管被同心布置时在第一电绝缘管和第三螺旋形状之间存在一定距离；以及将第四螺旋形状的电绝缘纤维复合材料缠绕到第三螺旋形状上，第四螺旋形状的绕组和第三螺旋形状的绕组成相反的方向，并且以不同于第三螺距的第四螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第四间隙。因此，至少一个电绝缘管中的第二电绝缘管形成有由绕组线圈之间的第三和第四间隙形成的孔洞。该方法还包括：同心布置第一电绝缘管和第二电绝缘管。第二电绝缘管具有与第一电绝缘管相同的优点。前面已经讨论了相互之间存在一定距离地同心布置两个电绝缘管的优点。

根据一些方面，同心布置第一电绝缘管和第二电绝缘管包括布置它们使得电绝缘管的孔洞被布置为从同心布置的电绝缘管的中心线径向朝外看该破碎防护装置是关闭的。这样，在爆炸的情况下破碎防护装置上没有陶瓷碎片的直接出口，因此最小化了碎片飞出破碎防护装置的风险。

根据一些方面，选择第一螺距、第二螺距、第三螺距和第四螺距，使得第一电绝缘管的孔洞和第二电绝缘管的孔洞被布置为从同心布置的电绝缘管的中心线径向朝外看该破碎防护装置是关闭的。

根据一些方面，第一螺距和第三螺距相同，并且其中，第二螺距和第四螺距相同，并且其中同心布置第一电绝缘管和第二电绝缘管的步骤包括围绕电绝缘管的中心线相对于彼此旋转地偏移第一和第二电绝缘管使得孔洞不重叠，并且使得从同心布置的电绝缘管的中心线径向朝外看该破碎防护装置是关闭的。因此，可以通过相同的方式、相同的绕组设置和不同的直径制造第一和第二电绝缘管，使得两个电绝缘管被同心布置时它们之间存在一定距离。

附图说明

现在将参考附图，通过描述本发明的不同实施例更仔细地说明本发明。

图1示出了包括一个电绝缘管的破碎防护装置的示例。

图2a-2c在a和b中示出了不同直径的电绝缘管的两个示例，这两个电绝缘管随后被同心放置在一起形成c中的破碎防护装置。

图3a-3c在a中示出了具有陶瓷绝缘体的高压装置的示例，并且在b中示出了破碎防护装置的示例，其中，该破碎防护装置具有至少两个同心对齐的电绝缘管。该图还在c中示出了具有绕其布置的破碎防护装置的高压装置。

图4a-4b示出了图3c的部分的截面图。在a中示出了上部，在b中示出了下部的一侧。

图5示出了标注出爬电距离的电绝缘管。

图6a-6b示出了根据本发明的一些方面的方法的框图。

具体实施方式

下面参考附图，将更充分地描述本公开的多个方面。但是，本文公开的设备和方法可以按很多不同的形式实现，并且不应该被理解为局限于本文阐述的方面。在所有附图中，相似的编号指代相似的元件。

本文使用的术语仅用于描述本公开的特定方面的目的，而不意图限制本发明。除非上下文中有明确指示，否则本文使用的单数形式“一”、“一个”、和“该”也意图包括复数形式。

除非有相反的定义，否则本文使用的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。

术语“绕组”被用作指螺旋缠绕以形成破碎防护装置的复合材料束，如以下结合产生破碎防护装置的方法来说明的。

术语“螺距”是平行于螺旋轴测量的一个完整螺旋圈的高度。在本文档中，螺旋形状由宽束的复合材料制成，螺距是从这些束的中心线到中心线测量出的。即，从一束的宽度中心到下一束的宽度中心。

图1示出了根据本公开的用于具有陶瓷绝缘体的高压装置的破碎防护装置1的示例。在本示例中，破碎防护装置包括具有孔洞5的一个电绝缘管4。

本公开提供了一种通过拦截陶瓷碎片来限制设备故障的后果的套入式破碎防护装置。所建议的解决方案具有至少一个电绝缘管，管壁上有定制的孔图案，该孔图案确保了破碎拦截同时确保了足够的爬电距离、通风和防风雨。当该设备通电时也可以允许站点人员进入站点区域，从而停电情况得到限制。替换为新的更安全的设备变得不太紧急并且可以被更好地规划。

图2c示出了具有两个电绝缘管41、42的破碎防护装置的示例。在图2a和2b中示出了具有孔洞51、52的不同直径的两个电绝缘管41、42，并且在图2c中，这两个管被同心布置，从而使得内管的孔洞51被更宽的管42的电绝缘管覆盖。

在图3c中，图3b示出的示例破碎防护装置被布置在图3a示出的陶瓷绝缘体3上。图4a示出了图3c的设置的上部的截面图，并且，图4b示出了图3c的设置的左下部的截面图。

破碎防护装置1包括至少一个电绝缘管4、41、42。电绝缘管包括穿过电绝缘管4、41、42的包络面的多个孔洞5、51、52。电绝缘管4、41、42具有直径，该直径使得在破碎防护装置1和陶瓷绝缘体3被同心布置时在电绝缘管4、41、42和陶瓷绝缘体3之间存在最小距离。具有特定直径和穿过包络面的孔洞的电绝缘管容易制造。穿过包络面的孔洞将释放来自高压装置中的爆炸的压力，并且电绝缘管将拦住从陶瓷绝缘体飞出的碎片。孔洞的轴向尺寸优选地在30至150毫米之间，以提供电绝缘性能和碎片拦截能力之间的良好平衡。根据一些方面，至少一个电绝缘管4、41、42包括电绝缘纤维复合材料。纤维复合材料具有高能量吸收能力，重量轻并且在制造期间容易处理。

孔洞是穿过管壁的通孔。孔洞可以被切割或打孔或者可以是制造方法的结果。

选择直径以使得在破碎防护装置被布置在陶瓷绝缘体上时，内部电绝缘管和陶瓷绝缘体之间存在最小距离。换言之，陶瓷绝缘体和电绝缘管之间的距离可以根据陶瓷绝缘体的形状和电绝缘管的直径改变，但是它们二者之间的距离至少为该最小距离。根据一些方面，该最小距离为1厘米。

本公开提供了一种通过拦截陶瓷碎片来限制装置故障的后果的套入式破碎防护绝缘体。所建议的解决方案具有至少一个不同直径的同心管，管壁上具有定制的孔图案，该孔图案确保了碎块拦截同时确保了充足的爬电距离、通风和防风雨。当设备通电时也可以允许站点人员进入站点区域，从而停电情况得到限制。替换为新的更安全的设备变得不太紧急并且可以被更好地规划。

如图2c、3c和4a-b所示，根据一些方面，破碎防护装置包括至少两个电绝缘管41、42，该至少两个电绝缘管具有不同直径并且以相互之间存在一定距离6地同心布置。相互之间存在一定距离的两个管将增加破碎防护装置的安全性。如果陶瓷绝缘体的任何碎片穿过了第一电绝缘管，则第二绝缘管可以拦住这些碎片。还存在用于气体或液体流过这两个管以释放压力的自由路径。该至少两个电绝缘管例如通过紧固装置被固定在端部的适当位置。紧固装置的类型取决于系统设计者。如图4b所示，紧固装置例如包括使用角铁将各个管拧到带有用于插入这些管的凹槽的表面或环上。在图中，每个电绝缘管都有一个凹槽，以便将它们固定在陶瓷绝缘体上的适当位置。距离6可以是任意距离，只要其是允许气体在这些管之间流动的距离即可。当然，出于实用的原因，距离不能太大，例如10米，那会使得破碎防护装置实际上不能被处理或安装。距离6的一个示例是5厘米。另一示例是20厘米。

当存在至少两个电绝缘管41、42时，根据一些方面，该至少两个电绝缘管41、42的孔洞5被布置为从同心布置的电绝缘管的中心线径向朝外看该破碎防护装置1是关闭的。换言之，在至少两个电绝缘管之间，这些孔洞是不匹配的。因此，孔洞在至少两个管之间不是对齐的，从而使得从放置在最外部的电绝缘管的外部看这些孔洞是不对应且不重叠的。这在图2c、3b-c和4a-b中看出，其中，两个电绝缘管被布置在彼此上，并且内管的孔洞由于被布置在外管的管后面而不可见。在图4a和4b中，在总有外管42的电绝缘管的一部分覆盖内管41的孔洞51的情况下，该特征尤其可见。以对应的方式，在外管42的孔洞52的位置，总有内管41的一部分使得两个电绝缘管的组合包络面没有从垂直于这两个管的中心线的视线看到的孔洞。

图5示出了标注出爬电距离7的电绝缘管4。根据一些方面，穿过包络面的孔洞5被布置并成形以增大电绝缘管4、41、42的末端4a、4b之间的爬电距离7。在高压设备和绝缘体领域，爬电距离是人们高度关注的焦点。绝缘材料中的短距离可能导致高泄露电流和放电，从而导致闪络或过早老化。泄露电流是指绝缘材料的表面上的电流流动。泄露电流和放电产生热，热导致对绝缘材料的损坏。高泄露电流会导致闪络。泄露电流和放电由很多因素导致。一个主要原因是污染。污染物在绝缘材料上形成一层。当与大气中的水汽结合时，污染物会提供用于流过电流的导电层。高泄露电流和放电的风险可以通过增大爬电距离来降低。布置孔洞的位置和形状从而增大电绝缘管的末端之间的爬电距离意味着，包络面上末端之间的最短距离通过孔洞被增大。如在图5中看出的，这些示例长菱形孔洞产生了增大的爬电距离。因此，可以通过使用不平衡的绕组图案，例如相对于管轴成+70和-50度，来延长爬电距离。

长菱形(即相邻边为不相等的长度并且角度不是直角的平行四边形)孔洞可以例如通过制造电绝缘管的工艺实现。根据一些方面，至少一个电绝缘管4、41、42包括第一电绝缘管(41)，该第一电绝缘管包括两层螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料，其中，一层包括以第一螺距缠绕的第一螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，使得绕组线圈之间存在第一间隙，另一层包括缠绕到第一螺旋形状上的第二螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，该第二螺旋形状的绕组和第一螺旋形状的绕组成相反的方向，并且第二螺旋形状的绕组以不同于第一螺距的第二螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第二间隙。长菱形将沿着包络面相对于彼此偏置。孔洞的长菱形产生了长的爬电距离，因为它们确保了泄露电流不会直接在电绝缘管上出现。螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料产生了牢固且轻量的不易碎的电绝缘管。绕组的宽度被表示为束宽度。可能的束宽度取决于使用什么机器来缠绕电绝缘纤维复合材料。根据一些方面，束宽度在10至400毫米之间，并且一般在40至200毫米之间。

参见图1的示例可以看出，图示的电绝缘管4包括两个不同的绕组；一个具有低螺距，产生很多绕组线圈，而相反方向的一个具有较大螺距，产生较少线圈。

通过选择螺距以使得绕组之间存在间隙。因此，特定间隙宽度所需要的螺距取决于所缠绕的复合材料的宽度和所需要的间隙的大小。当两个绕组的第一和第二螺距相同并且所缠绕的复合材料的宽度相同时，所产生的孔洞将具有菱形的形状。这样的孔洞图案可以被使用，但是其增大爬电距离的程度不会与长菱形孔洞一样；但是出于制造效率的原因，其可以是优选的。因此，根据一些方面，第一和第二螺距相同。根据一些方面，螺距在80至2500毫米之间。

在存在一个以上电绝缘管的示例中，可以通过与第一电绝缘管相同的方式或不同的方式制造不同的管。根据一些方面，至少一个电绝缘管4、41、42包括具有与第一电绝缘管41不同直径的第二电绝缘管42。第一和第二电绝缘管41、42以其间存在一定距离6地同心布置。第二电绝缘管42包括两层螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料，其中一层包括以第三螺距缠绕的第三螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，以使得绕组线圈之间存在第三间隙，另一层包括缠绕到第三螺旋形状上的第四螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，第四螺旋形状的绕组与第三螺旋形状的绕组成相反的方向，并且第四螺旋形状的绕组以不同于第三螺距的第四螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第四间隙。第二电绝缘管具有与相同方式布置的第一电绝缘管相同的优点。也可以选择相同的第三和第四螺距，以使得它们具有以上针对第一和第二螺距讨论的相同优缺点。根据一些方面，第三和第四螺距相同。第二电绝缘管具有比第一电绝缘管大的直径，因为其应该被布置为包围第一电绝缘管。

换言之，为了增加破碎防护装置的碎片拦截能力，不同直径和偏置孔洞图案的一个或多个管可以被定位在第一管外部。通过采用缠绕图案不覆盖缠绕工具整个表面的纤维缠绕，可以经济高效地实现接近网形的管。

可以通过在管壁上用机器加工孔洞5、51、52来实现电绝缘管4、41、42。这使得孔洞的几何结构更加自由，但需要更多的材料和加工时间。

应该注意，至少一个电绝缘管可以包括两层以上螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料。在以上两个方面，在电绝缘管包括以不同螺距缠绕的两层的情况下，任何附加层将具有与这两层中的任一层相同的螺距和绕组束宽度，使得电绝缘管具有更大厚度但是具有相同形状的间隙和所得到的孔洞。附加层用于这些管的结构完整性。

选择用于电绝缘管的材料是电绝缘的。材料也可以选择为重量轻且容易处理的。取决于陶瓷绝缘体的尺寸，对于电绝缘管的材料可能有不同的要求；小型陶瓷绝缘体的爆炸力不会与较大陶瓷绝缘体相同，和/或陶瓷碎片可能没有那么大，因此一个较弱的电绝缘管就足够了。根据一些方面，电绝缘纤维复合材料包括无机纤维增强聚合物材料。无机纤维例如是玻璃或玄武岩纤维。根据一些方面，电绝缘纤维复合材料包括有机纤维增强聚合物材料。有机纤维例如是芳纶或聚乙烯纤维。复合材料例如包括纤维缠绕的玻璃纤维增强环氧树脂。

取决于将在何处使用破碎防护装置，其可以经受不同种类的应力，例如雨或土。根据一些方面，至少一个电绝缘管4、41、42被电绝缘疏水涂层覆盖。根据一些方面，电绝缘疏水涂层是硅橡胶。为了保护绝缘材料不受主要由于UV辐射导致的自然老化的影响并提高电介质耐污和/或防雨性能，结构绝缘材料被覆盖以诸如硅橡胶的疏水涂层。疏水涂层可以通过浸渍、涂抹、喷涂而施加到至少一个电绝缘管。相同的功能也可以通过在缠绕工艺中使用耐候的疏水聚合物来实现。

为了增加破碎防护装置1的爬电距离，可以在电绝缘管的内或外表面上形成凸起。因此，根据一些方面，至少一个电绝缘管4、41、42在其内表面和外表面二者上或者这两个表面中的任意一者上具有凸起。凸起可以具有仍然允许孔洞存在并且可以增大破碎防护装置的表面爬电距离的任何形状和尺寸。凸起例如是下面提到的硅橡胶的不平表面。凸起也可以是裙部(shed)的形式。根据一些方面，凸起包括硅橡胶。硅橡胶在这里由于上述相同原因被使用。

取决于陶瓷绝缘体的形状，至少一个电绝缘管可以具有不同直径。根据一些方面，至少一个电绝缘管的直径随该管的长度而改变。换言之，至少一个电绝缘管可以例如在其长度上逐渐变窄和/或具有不同的直径。根据一些方面，该直径使得当破碎防护装置1被布置在陶瓷绝缘体上时，它可以被拉到陶瓷绝缘体上而不干扰陶瓷绝缘体。

根据本公开的一个实施例，可以包括高压装置2，该高压装置包括陶瓷绝缘体3和根据以上所述的破碎防护装置1，其中，当破碎防护装置1和陶瓷绝缘体3被同心布置时，在电绝缘管4、42、42和陶瓷绝缘体3之间存在最小距离。破碎防护装置具有与以上所述相同的特征和方面，并且具有相同的优点。

本公开还提供了一种用于产生用于具有陶瓷绝缘体3的高压装置2的破碎防护装置1的方法。图6a和6b示出了该方法的框图，其中，图6a中示出了步骤S1到S4，图6b中示出了S5。实线框表示本公开的最广泛的示例实施方式的步骤，虚线框是本公开的示例方面。该方法包括制造包括至少一个电绝缘管4、41、42的破碎防护装置1的方法，其中，该至少一个电绝缘管包括电绝缘纤维复合材料。

该方法包括以第一螺距缠绕S1第一螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，使得绕组线圈之间存在第一间隙。换言之，该螺旋形状的螺距大于所缠绕的材料的束宽度。第一螺旋形状的直径使得当第一电绝缘管4、41和陶瓷绝缘体3被同心布置时在第一螺旋形状和陶瓷绝缘体3之间存在最小距离。最小距离使得其允许气体在第一螺旋形状和陶瓷绝缘体之间的间隙中流动。根据一些方面，最小距离为1厘米。该距离可以更小或更大，只要其允许气体或液体流动并且人员可以处理破碎防护装置即可。

该方法包括将第二螺旋形状的电绝缘纤维复合材料缠绕S2到第一螺旋形状上，该第二螺旋形状的绕组和第一螺旋形状的绕组成相反的方向，并且以不同于第一螺距的第二螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第二间隙。换言之，第一和第二螺旋形状在相反的方向上缠绕，并且第一和第二间隙具有不同的宽度，因为第一和第二螺距不同。因此，至少一个电绝缘管4中的第一电绝缘管41形成有由绕组线圈之间的第一和第二间隙形成的孔洞51。如上所述，孔洞被形成为长菱形，即相邻边为不相等的长度并且角度不是直角的平行四边形。长菱形还将沿着包络面相对于彼此偏置。长菱形孔洞将产生长的爬电距离，因为它们确保了泄露电流不会直接在电绝缘管上流动。螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料产生了牢固且轻量的不易碎的电绝缘管。制造破碎防护装置的这种方式需要更少的步骤并且产生了具有孔洞的电绝缘管，该电绝缘管在包络面上产生长的爬电距离并且是轻量且牢固的。

为了得到绕组之间的间隙，即得到缠绕材料的线圈之间的间隙，所得到的螺旋的螺距比所缠绕的材料的束宽度大。前面已经讨论了螺距的高度和束宽度。

在破碎防护装置中使用一个以上电绝缘管的方面，该方法包括产生第二电绝缘管的步骤。根据一些方面，破碎防护装置1包括至少两个电绝缘管，并且该方法包括以第三螺距缠绕S3第三螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，使得绕组线圈之间存在第三间隙，第三螺旋形状的直径使得当第三螺旋形状和第一电绝缘管41被同心布置时在第一电绝缘管41和第三螺旋形状之间存在距离6；以及将第四螺旋形状的电绝缘纤维复合材料缠绕S4到第三螺旋形状上，第四螺旋形状的绕组和第三螺旋形状的绕组成相反的方向，并且以不同于第三螺距的第四螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第四间隙。换言之，第三和第四螺旋形状在相反的方向缠绕，第三和第四间隙具有不同宽度，因为第三和第四螺距不同。从而，至少一个电绝缘管4中的第二电绝缘管42形成有由绕组线圈之间的第三和第四间隙形成的孔洞52。该方法还包括同心布置S5第一电绝缘管41和第二电绝缘管42。第二电绝缘管具有与第一电绝缘管相同的优点和基本特征。前面已经讨论了相互之间存在一定距离地同心布置两个电绝缘管的优点。

前面已经讨论了至少一个电绝缘管可以包括两层以上螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料。在以上两个方面，在一个电绝缘管在步骤S1和S2中产生并且另一个电绝缘管在步骤S3和S4中产生的情况下，可以通过简单地重复n次针对第一管的步骤S1和S2和重复m次针对第二管的步骤S3和S4来添加更多层。步骤重复的次数，即m和n的值取决于破碎防护装置的设计者。出于结构稳定性的原因，不同尺寸的管可能需要不同数目的层，并且不同的陶瓷绝缘体可能需要不同强度的破碎防护装置。另外，用于产生电绝缘管的不同设备可以处理不同厚度的缠绕材料。

根据一些方面，电绝缘纤维复合材料的缠绕S1、S2、S3和S4包括将复合材料馈送到圆筒形状上，该圆筒形状匹配电绝缘管的期望内部形状，其中，圆筒形状旋转，同时与圆筒形状的中心轴平行地移动材料馈送源。根据一些方面，在馈送的一个方向进行步骤S1和S3，并且在相反方向进行S2和S4。

为了进一步最小化陶瓷碎片伤害人员或设备的风险，至少两个绝缘管可以被布置为从电绝缘管的中心轴径向朝外没有从破碎防护装置伸出的直线路径。因此，根据一些方面，同心布置S5第一电绝缘管41和第二电绝缘管42包括布置它们S5a以使得电绝缘管41、42的孔洞51、52被布置为从同心布置的电绝缘管41、42的中心线径向朝外看该破碎防护装置1是关闭的。这样，在爆炸的情况下破碎防护装置上没有陶瓷碎片的直接出口，因此最小化了碎片飞出破碎防护装置的风险。

根据一些方面，选择第一螺距、第二螺距、第三螺距、和第四螺距，使得第一电绝缘管41的孔洞51和第二电绝缘管42的孔洞52被布置为从同心布置的电绝缘管41、42的中心线径向朝外看破碎防护装置1是关闭的。如果孔洞比绕组中的复合材料束的宽度窄，则管的布置有回旋余地，以便所有的孔都由复合材料封闭。

根据一些方面，第一和第二电绝缘管41、42是使用相同的步骤产生的，但是具有不同的绕组的束宽度。根据一些方面，第一螺距和第三螺距相同，第二螺距和第四螺距相同，同心布置S5第一电绝缘管41和第二电绝缘管42的步骤包括围绕电绝缘管41、42的中心线相对于彼此旋转地偏移第一和第二电绝缘管S5b，以使得孔洞51、52不重叠，并且从同心布置的电绝缘管41、42的中心线径向朝外看破碎防护装置1是关闭的。换言之，第一和第二电绝缘管相对于彼此旋转，使得外管的绕组覆盖内管的孔洞，反之亦然。因此，可以通过相同的方式、相同的绕组设置、但是不同的直径制造第一和第二电绝缘管，以使得在两个管被同心布置时其间存在距离6。

现在将参考图2-4描述破碎防护装置1的示例。在示例中，使用了两个电绝缘管41和42。它们是利用相应的螺距和绕组的宽度产生的。换言之，第一和第三螺距相同，第二和第四螺距相同。两个电绝缘管的直径不同，所以它们被彼此之间存在一定距离地同心布置。它们之间的距离例如为5厘米。最内侧的电绝缘管具有一定的直径，该直径使得其可以包围陶瓷绝缘体并且它们之间具有最小距离。因此，该直径取决于陶瓷绝缘体的直径，陶瓷绝缘体的直径一般在200毫米到1000毫米范围内。如上面讨论的，陶瓷绝缘体和最内侧的电绝缘管之间存在最小距离，因此它们之间存在间隙。

因此，两个电绝缘管具有相应的孔洞图案，并且当它们被同心布置时，它们相对于彼此轴向偏置，使得外管的绝缘材料覆盖内管的孔洞，反之亦然。这可以在例如图2c中看出。两个电绝缘管在末端也被切断，以便这些管的长度使其能够被布置在陶瓷绝缘体上。在本示例中，两个电绝缘管通过位于管的末端的两个紧固装置固定，如图4a和4b所示。在本示例中，紧固装置是具有用于这些管的两个沟槽的环。

参考列表：

1.破碎防护装置

2.高压装置

3.陶瓷绝缘体

4.电绝缘管

41.外电绝缘管

42.内电绝缘管

4a.电绝缘管第一端

4b.电绝缘管第二端

5.孔洞

51.外电绝缘管的孔洞

52.内电绝缘管的孔洞

6.电绝缘管之间的距离

7.爬电距离

8.紧固装置

Claims (15)

1.一种用于具有陶瓷绝缘体(3)的高压装置(2)的破碎防护装置(1)，其中，所述破碎防护装置(1)包括至少一个电绝缘管(4，41，42)，所述电绝缘管包括穿过所述电绝缘管(4，41，42)的包络面的多个孔洞(5)，所述多个孔洞用于释放来自所述高压装置中的爆炸的压力，所述电绝缘管(4，41，42)的直径使得当所述破碎防护装置(1)和所述陶瓷绝缘体(3)被同心布置时在所述电绝缘管(4，41，42)和所述陶瓷绝缘体(3)之间存在最小距离。

2.根据权利要求1所述的破碎防护装置(1)，包括至少两个电绝缘管(41，42)，所述至少两个电绝缘管具有不同直径并且相互之间存在一定距离(6)地同心布置。

3.根据权利要求2所述的破碎防护装置(1)，其中，所述至少两个电绝缘管(41，42)的所述孔洞(5)被布置为从所述同心布置的电绝缘管的中心线径向朝外看，所述破碎防护装置(1)是关闭的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的破碎防护装置(1)，其中，通过所述包络面的所述孔洞(5)被布置并成形以增大所述电绝缘管(4，41，42)的末端(4a，4b)之间的爬电距离(7)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的破碎防护装置(1)，其中，所述至少一个电绝缘管(4，41，42)包括电绝缘纤维复合材料。

6.根据权利要求5所述的破碎防护装置(1)，其中，所述至少一个电绝缘管(4，41，42)包括第一电绝缘管(41)，所述第一电绝缘管包括两层螺旋缠绕的所述电绝缘纤维复合材料，其中，所述两层中的一层包括以第一螺距缠绕的第一螺旋形状的所述电绝缘纤维复合材料，使得绕组线圈之间存在第一间隙，所述两层中的另一层包括缠绕到所述第一螺旋形状上的第二螺旋形状的所述电绝缘纤维复合材料，所述第二螺旋形状的绕组和所述第一螺旋形状的绕组成相反的方向，并且所述第二螺旋形状的绕组偏离垂直于所述电绝缘管中心线的平面以不同于所述第一螺距的第二螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第二间隙。

7.根据权利要求6所述的破碎防护装置(1)，其中，所述至少一个电绝缘管(4，41，42)包括具有与所述第一电绝缘管(41)不同直径的第二电绝缘管(42)，所述第一电绝缘管(41)和所述第二电绝缘管(42)相互之间存在一定距离(6)地同心布置，其中，所述第二电绝缘管(42)包括两层螺旋缠绕的电绝缘纤维复合材料，其中，所述两层中的一层包括以第三螺距缠绕的第三螺旋形状的所述电绝缘纤维复合材料，使得绕组线圈之间存在第三间隙，所述两层中的另一层包括缠绕到所述第三螺旋形状上的第四螺旋形状的所述电绝缘纤维复合材料，所述第四螺旋形状的绕组和所述第三螺旋形状的绕组成相反的方向，并且所述第四螺旋形状的绕组以不同于所述第三螺距的第四螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第四间隙。

8.根据权利要求5所述的破碎防护装置，其中，所述电绝缘纤维复合材料包括无机纤维增强聚合物材料。

9.根据权利要求5所述的破碎防护装置，其中，所述电绝缘纤维复合材料包括有机纤维增强聚合物材料。

10.一种高压装置(2)，包括陶瓷绝缘体(3)和根据权利要求1至9中任一项所述的破碎防护装置(1)，其中，当所述破碎防护装置(1)和所述陶瓷绝缘体(3)被同心布置时，所述电绝缘管(4，41，42)和所述陶瓷绝缘体(3)之间存在最小距离。

11.一种用于制造破碎防护装置(1)的方法，所述破碎防护装置用于具有陶瓷绝缘体(3)的高压装置(2)，所述破碎防护装置(1)包括至少一个电绝缘管(4，41，42)，所述至少一个电绝缘管包括电绝缘纤维复合材料，所述方法包括：

·以第一螺距缠绕(S1)第一螺旋形状的所述电绝缘纤维复合材料，使得绕组线圈之间存在第一间隙，所述第一螺旋形状的直径使得当所述至少一个电绝缘管(4)中的第一电绝缘管(4，41)和所述陶瓷绝缘体(3)被同心布置时在所述第一螺旋形状和所述陶瓷绝缘体(3)之间存在最小距离；以及

·将第二螺旋形状的所述电绝缘纤维复合材料缠绕(S2)到所述第一螺旋形状上，所述第二螺旋形状的绕组和所述第一螺旋形状的绕组成相反的方向，并且所述第二螺旋形状的绕组以不同于所述第一螺距的第二螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第二间隙；

由此形成所述至少一个电绝缘管(4)中的第一电绝缘管(4，41)，所述第一电绝缘管具有由绕组线圈之间的所述第一间隙和所述第二间隙形成的孔洞(51)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述破碎防护装置(1)包括至少两个电绝缘管并且所述方法包括：

·以第三螺距缠绕(S3)第三螺旋形状的电绝缘纤维复合材料，使得线圈绕组之间存在第三间隙，所述第三螺旋形状的直径使得当所述第三螺旋形状和所述第一电绝缘管(41)被同心布置时在所述第一电绝缘管(41)和所述第三螺旋形状之间存在一定距离(6)；以及

·将第四螺旋形状的电绝缘纤维复合材料缠绕(S4)到所述第三螺旋形状上，所述第四螺旋形状的绕组和所述第三螺旋形状的绕组成相反的方向，并且所述第四螺旋形状的绕组以不同于所述第三螺距的第四螺距缠绕，使得绕组线圈之间存在第四间隙；

由此形成所述至少一个电绝缘管(4)中的第二电绝缘管(42)，所述第二电绝缘管具有由绕组线圈之间的所述第三间隙和所述第四间隙形成的孔洞(52)，以及：

·同心布置(S5)所述第一电绝缘管(41)和所述第二电绝缘管(42)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，同心布置(S5)所述第一电绝缘管(41)和所述第二电绝缘管(42)包括布置(S5a)它们使得所述电绝缘管(41，42)的所述孔洞(51，52)被布置为从同心布置的电绝缘管(41，42)的中心线径向朝外看，所述破碎防护装置(1)是关闭的。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，选择所述第一螺距、所述第二螺距、所述第三螺距以及所述第四螺距，使得所述第一电绝缘管(41)的孔洞(51)和所述第二电绝缘管(42)的孔洞(52)被布置为从所述同心布置的电绝缘管(41，42)的中心线径向朝外看，所述破碎防护装置(1)是关闭的。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一螺距和所述第三螺距相同，并且其中，所述第二螺距和所述第四螺距相同，并且其中，同心布置(S5)所述第一电绝缘管(41)和所述第二电绝缘管(42)的步骤包括围绕所述电绝缘管(41，42)的中心线相对于彼此旋转地偏置(S5b)所述第一电绝缘管和所述第二电绝缘管，使得所述孔洞(51，52)不重叠并且从所述同心布置的电绝缘管(41，42)的中心线径向朝外看，所述破碎防护装置(1)是关闭的。

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