CN114203371B - 一种用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，包括：各导体之间分开设置；每个导体与一个嵌件连接，导体与嵌件连接处之间设置电连接介质，导体与嵌件连接处外面设置屏蔽密封件，包覆封闭住连接处；需连接的两个嵌件通过一条软导线电性连接；每条软导线的外表面均包覆一个屏蔽层，屏蔽层两端分别包覆封闭住该软导线两端所连接的两个嵌件的连接处；固体绝缘主体浇注包覆住连接在一起的各部件。该导电嵌件连接结构能在浇注成型过程中自适应环氧树脂固化时的收缩量，界面处贴合程度和绝缘强度较高，高压屏蔽效果较好，场强分布均匀，固体绝缘模块的整体绝缘水平和安全可靠性较高，且浇注工艺性改善明显，通用性强，成本低廉，经济效益突出。

Description

一种用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构

技术领域

本发明涉及固体绝缘模块领域，尤其涉及一种用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构。

背景技术

当前国内外轨道交通领域，应用于我国复兴号动车组的空气绝缘高压集成电气箱代表了网侧高压电器的技术现状和水平，该空气绝缘高压集成电气箱是将主断路器、高压隔离开关、接地开关、电压互感器和避雷器等高压部件进行集成，部件间以空气绝缘为主，该技术成熟稳定，但这种空气绝缘高压集成电气箱，在面向下一代高速动车组及高原环境的动车组(如川藏铁路动车组)则存在空间体积超限界、空气绝缘受海拔等环境影响较大的问题。

现有的固体绝缘模块或固封极柱主要以环氧树脂为主要固体绝缘材料，采用：APG压力浇注、真空浇注等工艺制备。为满足固体绝缘集成技术的应用和发展，单独的固体绝缘模块往往需要在多个方向设置多个高压外部连接接口，结构形态复杂，这对固体绝缘模块的浇注成型工艺提出更高的要求。目前常规的技术方案是按接口需求设计异形的导电嵌件，但当存在多个高压接口时，刚性导电嵌件内部区域的环氧树脂在收缩过程中容易与嵌件的界面处出现气隙或剥离现象，导致固体绝缘模块的局放水平下降，造成废品率或故障率较高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，能在固体绝缘模块浇注成型过程中，自动适应环氧树脂固化时的收缩量，使得各导电嵌件界面处绝缘强度高，高压屏蔽效果好，场强分布均匀，绝缘水平和安全可靠性较高，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，包括：

至少两个导体、至少两个嵌件、至少一条软导线、至少一个屏蔽层和固体绝缘主体；其中，

各导体之间分开设置；

每个导体与一个嵌件连接，导体与嵌件连接处之间设置电连接介质，所述导体与嵌件连接处外面设置屏蔽密封件，所述屏蔽密封件包覆封闭住所述导体与所述嵌件的连接处；

需要连接的两个嵌件通过一条软导线电性连接为分体自由结构；

每条软导线的外表面均包覆设置一个屏蔽层，所述屏蔽层的两端分别包覆封闭住该软导线两端所连接的两个嵌件的连接处；

所述固体绝缘主体浇注包覆住连接在一起的各导体、各嵌件、电连接介质、屏蔽密封件、各软导线和各屏蔽层。

与现有技术相比，本发明所提供的，其有益效果包括：

通过在导体与嵌件连接处之间设置电连接介质，并在连接处外面设置包覆封闭住连接处的屏蔽密封件，在需要连接的嵌件之间通过外面包覆屏蔽层的软导线连接成分体自由结构，并通过屏蔽层两端分别包覆封闭住该软导线两端所连接嵌件的连接处，形成一种柔性连接的分体结构，不仅提升了固定绝缘模块内各连接处的屏蔽效果和电场均匀效果，也降低了对环氧树脂等固体绝缘材料的浇注工艺要求，大幅提高了成品率及可靠性；该导电嵌件连接结构设计巧妙，能够避免同向多个刚性嵌件导致的固体绝缘界面气隙和绝缘强度差的问题，电场分布科学合理，绝缘安全性及可靠性较高，能够从技术层面支撑27.5kV及以上电压等级的全屏蔽技术及集成技术发展，经济效益显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构的示意图；

图中：1-第一导体；2-电连接介质；3-屏蔽密封件；4-第一嵌件；5-第一套管；6-软导线；7-固体绝缘主体；8-屏蔽层；9-第二套管；10-第二嵌件；11-第二导体。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

下面对本发明所提供的用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

如图1所示，本发明实施例提供一种用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，包括：

至少两个导体、至少两个嵌件、至少一条软导线、至少一个屏蔽层和固体绝缘主体7；其中，

各导体之间分开设置；

每个导体与一个嵌件连接，导体与嵌件连接处之间设置电连接介质，所述导体与嵌件连接处外面设置屏蔽密封件，所述屏蔽密封件包覆封闭住所述导体与所述嵌件(4)的连接处；

需要连接的两个嵌件通过一条软导线电性连接为分体自由结构；

每条软导线的外表面均包覆设置一个屏蔽层，所述屏蔽层的两端分别包覆封闭住该软导线两端所连接的两个嵌件的连接处；

所述固体绝缘主体7浇注包覆住连接在一起的各导体、各嵌件、电连接介质、屏蔽密封件、各软导线和各屏蔽层。

上述导电嵌件连接结构中，每个嵌件与软导线的连接处均为弧形结构；

每个软导线外面包覆的屏蔽层均为半导电介质层，各屏蔽层的端部均为坡口结构，与软导线两端连接的两个嵌件的弧形结构弧面相切，包覆住软导线端部与各嵌件的连接处。这种结构使得屏蔽层与软导线连接嵌件的连接处的弧面光滑过度，保证高压屏蔽效果和电场均匀程度。

上述导电嵌件连接结构中，每个软导线两端与两个嵌件的连接处均为焊接连接。优选，采用插入后焊接结构，能保证可靠导电。

上述导电嵌件连接结构中，各软导线均采用圆形截面的多股编织导线，能保证柔性连接和导电效果。

上述导电嵌件连接结构中，各屏蔽密封件均采用柔性半导电介质密封件。

上述导电嵌件连接结构中，每个屏蔽密封件与所包覆封闭的导体和嵌件之间均为过度配合。

上述导电嵌件连接结构中，导体与所连接的嵌件的连接处之间均设置电连接介质，两者间均可相对滑动，能自动适应环氧树脂的固化收缩量，连接处外面设置屏蔽密封件，屏蔽密封件将连接处包覆封闭住，起到高压屏蔽、缓冲及密封作用，且与所述导体和所述嵌件为过度配合，柔性特征能够避免环氧树脂浇注过程中对所述电连接介质产生挤压力而影响自由滑动。

上述导电嵌件连接结构中，所述固体绝缘主体7将上述各组成部件浇注包覆在内，形成全屏蔽结构。浇注固体绝缘主体7后，在各嵌件的底部均形成作为接口的套管，套管的接口形式可按需设置。

本发明实施例的用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，能在固体绝缘模块浇注成型过程中自动适应环氧树脂固化时的收缩量，使得界面处绝缘强度高，高压屏蔽效果好，场强分布均匀，绝缘水平和安全可靠性较高，且浇注工艺性好，通用性强，成本低廉，经济效益突出。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构进行详细描述。

实施例

如图1所示，本发明实施例提供一种用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，是以设置两个导体、两个嵌件、一个软导线和一个屏蔽层构成的导电嵌件连接结构，包括：第一导体1、第一电连接介质2、第二屏蔽密封件3、第一嵌件4、第一套管5、软导线6、固体绝缘主体7、屏蔽层8、第二套管9、第二嵌件10和第二导体11；其中，

所述第一导体1与所述第二导体11分开设置；

所述第一导体1与所述第一嵌件4连接，所述第一导体1与第一嵌件4连接处之间设置所述第一电连接介质2，两者间均可相对滑动，用于自动适应环氧树脂的固化收缩量，所述第一导体1与所述第一嵌件4连接处设置所述第二屏蔽密封件3，所述屏蔽密封件3包覆封闭所述第一导体1与所述第一嵌件4的连接处；优选的，第一屏蔽密封件3采用柔性半导电介质密封件；第一屏蔽密封件3与所述第一导体1和所述第一嵌件4之间均为过度配合，能方便两者间自由滑动；第一屏蔽密封件3的柔性特征结合过度配合，能够避免环氧树脂浇注过程中对第一电连接介质产生挤压力而影响自由滑动；

所述第二导体11与所述第二嵌件10连接，所述第二导体11与第二嵌件10连接处之间设置所述第二电连接介质12，两者间均可相对滑动，用于自动适应环氧树脂的固化收缩量，所述第二导体11与所述第二嵌件10连接处设置所述第二屏蔽密封件13，所述第二屏蔽密封件13包覆封闭住所述第二导体11与所述第二嵌件10的连接处；优选的，第二屏蔽密封件13采用柔性半导电介质密封件；第二屏蔽密封件13与所述第二导体11和所述第二嵌件12之间均为过度配合，第二屏蔽密封件13的柔性特征结合过度配合，能够避免环氧树脂浇注过程中对第二电连接介质产生挤压力而影响自由滑动。

所述第一嵌件4与第二嵌件10同向出线，所述第一嵌件4与所述第二嵌件10之间通过所述软导线6电性连接为分体自由结构，所述软导线6与所述第一嵌件4和所述第二嵌件10的接头位置均为插入后焊接结构，保证可靠导电；优选的，在本实施例中，所述软导线6采用圆形截面的多股编织导线，接头采用锡焊工艺；

优选的，所述第一嵌件4和所述第二嵌件10与所述软导线6的连接处均为弧形结构，这种结构能增大高压导体的曲率半径，消除尖端效应；

所述软导线6的外表面包覆设置所述屏蔽层8，所述屏蔽层8的两端分别包覆封闭住该软导线6与所述第一嵌件4和所述第二嵌件10的连接处；具体的，所述屏蔽层8的两端均为坡口结构，分别与所述软导线6两端连接的所述第一嵌件4和所述第二嵌件10弧面相切，屏蔽层8端部与所述第一嵌件4和所述第二嵌件10的弧面光滑过度，保证高压屏蔽效果和电场均匀程度；优选的，屏蔽层8为半导电介质层，完全包覆住所述软导线6两端与所述第一嵌件4和第二嵌件10的连接处；由于屏蔽层8为半导电介质层，将软导线6及接头焊接区域完全包覆，且其端部设置坡口结构与所述第一嵌件4和所述第二嵌件10的弧面相切，保证了电场均匀分布；

在本实施例中，第一嵌件4和第二嵌件10的接头部分为球状结构，屏蔽层8为半导电硅橡胶材料，厚度为2mm，通过硫化成型包覆在软导线6、第一嵌件4及第二嵌件10的表层上，同时起到高压屏蔽均匀电场、密封阻止环氧树脂进入内部界面、吸收浇注压力保证内部连接可靠的作用；

所述固体绝缘主体7浇注包覆住连接在一起的所述第一导体、第一电连接介质、第一屏蔽密封件、第一嵌件、软导线、屏蔽层、第二嵌件、第二导体、第二电连接介质和第二屏蔽密封件，该固体绝缘主体7将上述各组成部件浇注包覆在内形成全屏蔽结构。本实施例中，固体绝缘主体7采用环氧树脂材料。

可以知道，浇注固体绝缘主体7后，在各导电的底部形成的作为接口的套管，如图1中的，第一套管5及第二套管9，但第一套管5及第二套管9不局限于图1示意的接口形式。在本实施例中，第一嵌件4及第二嵌件10同向出线，同向嵌件数量为2个，套管接口形式为C型外锥，配装T形连接器。

在本实施例中，第一电连接介质2和第二电连接介质12均采用多点恒力电接触表带触指；各屏蔽密封件均采用半导电硅橡胶材料，厚度为3mm。

优选的，上述同向出线的第一嵌件4与第二嵌件10设置为柔性的分体自由结构，避免浇注工艺中所述第一嵌件4与所述第二嵌件10之间的环氧树脂等固体绝缘介质固化收缩时出现界面剥离。在本实施例中，浇注前通过工装将第一嵌件4和第二嵌件10连接，并直至固化完全结束后拆除，保证分体柔性嵌件在环氧树脂固化过程中的垂直度等形位公差。

综上可见，本发明实施例的用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，能在浇注成型过程中自动适应环氧树脂固化时的收缩量，界面处的贴合程度和绝缘强度较高，同时高压屏蔽效果较好，场强分布均匀，固体绝缘模块的整体绝缘水平和安全可靠性较高，且浇注工艺性改善明显，通用性强，成本低廉，经济效益突出，能很好的解决现有方案造成废品率或故障率较高的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，其特征在于，包括：

至少两个导体、至少两个嵌件、至少一条软导线、至少一个屏蔽层和固体绝缘主体(7)；其中，

各导体之间分开设置；

每个导体与一个嵌件连接，导体与嵌件连接处之间设置电连接介质，所述导体与嵌件连接处外面设置屏蔽密封件，所述屏蔽密封件包覆封闭住所述导体与所述嵌件的连接处；

需要连接的两个嵌件通过一条软导线电性连接为分体自由结构；每个软导线两端与两个嵌件的连接处均为焊接连接；

每条软导线的外表面均包覆设置一个屏蔽层，所述屏蔽层的两端分别包覆封闭住该软导线两端所连接的两个嵌件的连接处；

所述固体绝缘主体(7)浇注包覆住连接在一起的各导体、各嵌件、电连接介质、屏蔽密封件、各软导线和各屏蔽层。

2.根据权利要求1所述的用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，其特征在于，每个嵌件与软导线的连接处均为弧形结构；

每个软导线外面包覆的屏蔽层均为半导电介质层，各屏蔽层的端部均为坡口结构，与软导线两端连接的两个嵌件的弧形结构弧面相切，包覆住软导线端部与各嵌件的连接处。

3.根据权利要求1至2任一项所述的用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，其特征在于，各软导线均采用圆形截面的多股编织导线。

4.根据权利要求1所述的用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，其特征在于，各屏蔽密封件均采用柔性半导电介质密封件。

5.根据权利要求1或4所述的用于固体绝缘模块的导电嵌件连接结构，其特征在于，每个屏蔽密封件与所包覆封闭的导体和嵌件之间均为过度配合。