CN117321705A - 包括电容器主体的套管以及具有套管的电气设备 - Google Patents
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Abstract
一种套管(1)包括电导体(2)和电容器主体(4)，电导体(2)延伸穿过电容器主体(4)，其中电容器主体(4)包括电绝缘层(7)和导电层(8)，其中电绝缘层(7)包括油浸纸(15)，该油浸纸包括热升级纸和包含合成纤维的纸中的至少一种。
Description
技术领域
本公开涉及一种包括电容器主体的套管和一种具有套管的电气设备。例如，电气设备可以是变压器或接电装置(switchgear)。电气设备可以是高压设备。
背景技术
包括电容器主体的套管也称为电容式套管。套管包括导体，该导体可以是高压导体。套管可以使得导体能够穿过电气设备的壁，从而在导体和壁之间提供电绝缘。例如，该壁可以处于地电位。电容器主体可以提供从导体到壁的电场的均匀电位梯度。电容器主体可以包括绝缘层，这些绝缘层包括由油浸渍的纸。
专利文献EP 3 576 108 A1和EP 2 264 719 B1中的每一个公开了电容式高压套管。
此外，US 2020/411208 A1公开了一种包括具有芳族聚酰胺纸的电容器芯的高压套管。这些纸被凝胶浸渍，该凝胶是油与增稠剂和可选的添加剂(诸如抗氧化剂)的混合物。US 2013/255899 A1公开了一种变压器，其中变压器纸包括芳纶纤维。
CA 645 157 A公开了一种包括吸收材料的高压套管，该吸收材料包括有机纸或无机片材材料(诸如石棉纸或玻璃纤维纸)。
Knut Brede Liland等人在DIELECTRIC LIQUIDS,2011(电气和电子工程师学会国际介电液体会议，2011年6月26日，第1-5页)上发表的论文：“油浸渍热升级纸张的老化(Ageing of oil impregnated thermally upgraded papers)”公开了具有热升级纸的变压器。
EP 3 576 108 A1公开了一种包括利用酯液体浸渍的电介质绝缘体的高压套管。
目的是提供一种包括具有改进的性能的电容器主体的套管。
发明内容
根据本公开的一方面，一种套管包括电导体和电容器主体，电导体延伸穿过该电容器主体。电容器主体包括电绝缘层和导电层，其中电绝缘层包括纸。该纸是油浸渍的。该纸可以包括热升级纸(thermally upgraded paper)和包含合成纤维的纸中的至少一种。合成纤维可以具有高耐热性。
该纸可以基于纤维素材料。对热升级纸进行化学改良以降低纸的分解速率。例如，热升级纸可以利用氮气进行处理。例如，热升级纸中的氮水平可以在0.5％至5％的范围内。更具体地，氮水平可以在1％至4％的范围内。例如，热升级纸可以符合标准IEC 554-3-1和IEC 554-3-5。
例如，合成纤维可以包括芳族聚酰胺聚合物(aramid polymer)。纸可以基于纤维素，并且合成纤维可以作为用于纤维素基础材料的粘合剂。该纸可以不仅是热升级的并且包含合成纤维。
通过热升级纸和通过包含合成纤维的纸两者，耐热等级额定值可以增加。以这样的方式，纸和整个套管可以承受更高的温度，使得增加了操作安全性和预期寿命。作为示例，纸的耐热等级额定值可以是至少120℃。由于较高的耐热等级额定值，套管可以具有较小的直径，而不会增加老化速率。
纸可以以酯油浸渍。例如，与矿物油相比，酯油具有可生物降解的优点。因此，套管更加环保。可以降低安全安装和装备的成本。
除此之外，酯油具有高的水分饱和点，并且因此从纸中去除水分，这可以增加纸的寿命。酯油还具有高燃点，这使得套管更安全。
根据本发明的另外的方面，一种电气设备包括如前所公开的套管。电气设备可以包括套管安装在其中的壁。电气设备可以是高压设备。作为示例，电气设备可以是变压器或接电装置设备。
电气设备可以包括一个或多个电气功能元件位于其中的箱。作为示例，绕组(诸如变压器绕组)可以位于箱中。例如，箱可以填充有绝缘液体，该绝缘液体可以是酯油。在酯油用于套管和箱两者的情况下，整个电气设备更加环保。进一步，减少了火灾危险，从而提高了电气设备的安全性。
电气设备可以是包括一个或多个变压器绕组的变压器设备。变压器绕组可以包括另外的纸。另外的纸可以提供位于绕组的导电层之间的绝缘层。另外的纸可以呈至少热升级纸和包含耐热合成纤维的纸的形式。
根据实施例，套管的纸和变压器绕组的纸两者可以具有相同的热升级和相同的合成纤维中的至少一种。作为示例，对于变压器绕组和套管可以使用相同的纸。另外的纸和套管的纸可以具有相同的温度等级。在这种情况下，整个电气设备可以承受更高的温度，使得增加了操作安全性和预期寿命。
附图说明
本公开包括几个方面和实施例。关于套管描述的每个特征在本文中也关于电气设备公开，反之亦然，即使在其它方面和实施例的上下文中没有明确提及相应的特征。因此，关于套管描述的每个特征在本文中也相对于电气设备公开，反之亦然。
从下面结合附图对示例性实施例的描述中，另外的特征、改进和便利变得显而易见。在附图中，相同结构和/或功能的元件可以以相同的附图标记表示。应当理解的是，附图中示出的实施例是说明性的表示，并且不一定按比例绘制。
图1是根据实施例的系统的示意性截面图，
图2是根据实施例的变压器系统的示意图。
具体实施方式
图1示出了包括导体2的套管1。套管1和导体2可以适用于高电压。套管1可以用在电气设备(诸如开关或变压器设备)中。设备可以是高压设备。
套管1可以提供从外侧5到内侧6通过壁3的设备的电连接。壁3可以处于地电位、或者至少处于与导体2的电位显著不同的电位。套管1提供了壁3和导体2之间的绝缘。例如，壁3可以是变压器或开关设备的外壁。
绝缘体包括电容器主体4，该电容器主体包括绝缘材料的绝缘层7。导电层8位于绝缘层7之间的特定位置处。电容器主体4可以通过缠绕绝缘材料的箔来形成，在该绝缘材料的箔上，在特定位置施加电导电材料。
套管1还包括包围导体2的绝缘材料10。套管1还包括绝缘条(insulating shred)9，用于扩大套管1的外表面处的爬电距离。陶瓷可以用作提供绝缘的材料。
例如，套管1可以是油-空气型绝缘。在其他实施例中，套管1可以是例如油-SF6气体型或油-油型套管。
例如，绝缘层7的绝缘材料可以呈纸16的形式，诸如牛皮纸。纸16可以是普通的或呈皱纹纸的形式。纸16可以是纤维素基的。
纸16可以被热升级。对热升级纸16进行化学改良以降低纸的分解速率。示例性地，改良用于中和酸并减少可能由纤维素在整个寿命内的热劣化引起的氧化。可以通过部分消除成水剂(如呈氰乙基化的形式)或通过使用稳定剂(如呈胺加成、双氰胺的形式)抑制水的形成来降低老化效应。热升级纸可以符合标准IEC 554-3-1和IEC 554-3-5(DIN VDE)。
热升级纸可以利用氮气进行处理。作为示例，例如，热升级纸中的氮水平可以在0.5％至5％的范围内。更具体地，例如，氮水平可以在1％至4％的范围内。
附加地或替代性地，绝缘层7可以包括包含合成纤维的纸16。作为示例，纤维可以是芳族聚酰胺纤维。纤维可以是高度耐热的。同样，在这种情况下，可以提高耐热等级额定值，并且延长使用寿命。
示例性地，纸16可以包括纤维素和芳族聚酰胺聚合物。芳族聚酰胺纤维可以用作用于纸16的基础材料(诸如纤维素)的粘合剂。作为示例，可以使用商标为的纸。
绝缘层7是油浸渍的。根据特定实施例，绝缘层7被酯油浸渍。酯油可以是合成的或天然的酯油。
例如，与矿物油相比，酯油具有可生物降解性的优点。因此，该套管是环保的。可以降低安全安装和装备的成本。在这种情况下，套管也适用于室内应用。
除此之外，酯油具有较高的水分饱和点，并且因此从纸16中除去水分。这增加了纸16的寿命并防止了自由水的生成。除此之外，酯油具有-56℃的低倾点，使得该套管适用于非常低温度的区域。另外，酯油具有200℃以上的高燃点，这使得套管更加安全。
示例性地，套管可以包括被酯油浸渍的热升级纸。这种纸可以具有140℃的耐热等级额定值。相比之下，被矿物油浸渍的热升级纸可以具有130℃的耐热等级额定值。在另外的比较中，未热升级且被矿物油浸渍的纸可以具有105℃的温度极限。
在变压器操作期间的故障或过载情况下，套管1可能经受较高电流和较高温度，这可能加速纸的老化。老化可能导致绝缘性能的实质性损失。由于热升级纸的更高的耐热等级额定值，纸的老化减少。因此，套管1具有高过载能力，从而提供了具有高预期寿命的更安全的操作。因此，降低了制造、测试和操作期间的火灾危险。除此之外，降低了绝缘件(诸如陶瓷绝缘件)的破损的风险。
除此之外，套管可以具有较小的直径d，而不会加快老化的速率。
图2示出了电气设备15，该电气设备可以是高压设备。例如，电气设备15可以是变压器设备或接电装置设备。
电气设备15包括穿过壁3的套管1。套管1可以是图1的套管1。
在所示的实施例中，壁3是箱17的壁3，电气设备的功能元件位于该箱中。电气设备15可以是变压器，并且功能元件可以是至少一个变压器绕组11。电连接件12从导体2通向变压器绕组11。
箱17可以填充有绝缘液体13。绝缘液体13可以是酯油。示例性地，套管1的纸16也可以利用酯油浸渍。在这种情况下，对于套管1和容器17两者，使用可生物降解的液体，使得变压器布置15是环境友好的。除此之外，套管15适于酯填充箱17的较高的过载能力，使得增加了整个电气设备15的过载能力。
变压器绕组11可以包括另外的纸18。另外的纸18可以在变压器绕组11中提供绝缘层。另外的纸18可以是热升级纸或包含合成纤维的纸中的至少一种。作为示例，套管1的另外的纸18和纸16可以具有相同的温度等级。变压器绕组11的另外的纸18和套管1的纸16两者可以具有相同的热升级或者可以包括相同的合成纤维。
附图标记
1 套管
2 电导体
3 壁
4 电容器主体
5 外部
6 内部
7 电绝缘层
8 导电层
9 条
10 绝缘材料
11 变压器绕组
12 电连接件
13 绝缘液体
14 变压器绝缘件
15 电气设备
16 套管的纸
17 箱
18 变压器绕组的纸
d 直径
Claims (10)
1.一种套管(1)，包括：
电导体(2)和电容器主体(4)，所述电导体(2)延伸穿过所述电容器主体(4)，
其中所述电容器主体(4)包括电绝缘层(7)和导电层(8)，其中所述电绝缘层(7)包括油浸纸(15)，其中所述纸(15)包括热升级纸和包含合成纤维的纸中的至少一种，其中所述纸(15)被酯油浸渍。
2.根据权利要求1所述的套管(1)，
其中所述纸(15)基于纤维素。
3.根据前述权利要求中任一项所述的套管(1)，
其中所述纸(15)是具有在1％至4％的范围内的氮含量的热升级纸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的套管(1)，
其中所述纸(15)包含呈芳族聚酰胺聚合物的形式的耐热合成纤维。
5.根据前述权利要求中任一项所述的套管(1)，
其中所述纸(15)具有至少120℃的耐热等级额定值。
6.一种电气设备(15)，包括根据前述权利要求中任一项所述的套管(1)和壁(3)，所述套管(1)安装在所述壁(3)中。
7.根据权利要求6所述的电气设备(15)，
包括填充有酯油的箱(17)。
8.根据权利要求7所述的电气设备(15)，
其中所述套管(1)的纸(16)被酯油浸渍。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的电气设备(15)，所述电气设备是包括一个或多个变压器绕组(11)的变压器设备，其中所述变压器绕组(11)包括呈热升级纸和包括耐热合成纤维的纸中的至少一种纸的形式的另外的纸(18)。
10.根据权利要求9所述的电气设备(15)，
其中所述套管(1)的纸(16)和所述变压器绕组(1)的纸(18)具有相同的热升级和相同的合成纤维中的至少一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |