CN1340892A - 气密隔板及装有该隔板的气体绝缘铠装三相电气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体绝缘的铠装三相电气装置,其包括配备有金属壳体16的第一部分10、配备有金属壳体18的第二部分12,以及分隔这两个部分的气密隔板14。隔板14由配备有可以固定到部分10、12上的圆周冠顶38和三个孔60的金属壁32形成,每个孔能够使用于装置相位的套管70被容纳。每个套管包括围绕电极74的环形绝缘体72,并设置有在轴向凸出的凸缘90、92以减少电介质应力。套管70的轴向尺寸小于或等于冠顶38,以使此装置的组装和拆卸容易。另外,该隔板可以于用于装备有测量线圈的测量互感器的支撑件相连。

Description

气密隔板及装有该隔板的气体绝缘 铠装三相电气装置

                      技术领域

本发明涉及高压三相铠装电气装置，即接受的各相之间的最高电压达到或超过72.5kV，该装置包括装于气密的充有绝缘气体的公共金属壳体中的三相导体，并且至少由两个用气密隔板分开的部分组成。

                      背景技术

这些隔板首先应当可以装配和拆卸装置一部分而不影响其它部分。因此，在附近部分进行工作时它们仍保持装置的其它部分压力下的气密性。为清楚描述，应该知道操作压力可以认为约在6到8巴，它对应于24巴的测试压力。由于知道了这些部件通常是内径大于500mm的圆筒形，所以这些隔板须能够承受大约50吨的压力。

另外，这些隔板对于相邻两部分间的相导体起衬套的作用。为此目的，这些隔板包括导电电极用于连接隔板两侧的相导体。这些隔板必须实现电极和壳体之间的电绝缘，并且其壳体通常应是接地的。最后，应当指出这些间隔板也能起到支撑相导体的作用，使它们相对于壳体的壁处于正确的位置。

为很好地达到电绝缘，一个解决方案在于把三个电极间插入由绝缘材料制成的大的圆盘状支撑板中，这种绝缘材料通常是环氧树脂。这种类型的气密隔板在文献DE-2,624,908中有所描述。绝缘支撑板的边缘置于一个金属电枢环内，以使能和装置中一部分的壳体端部法兰组装在一起。但是，绝缘支撑的尺寸很大，在其中一个区域减压的情况下，它也必须单独承担临近区域所具有的压力而不出现任何明显的变形。而绝缘支撑的机械强度是普通的。实际上，这种装置只适用于区域内绝缘气体的压力相对较低、部件壳体的直径较小的情况，这使装置的最大电压受到限制。另一方面，当正常的操作压力或金属壳体的直径必须提高时，装置的机械强度难于把握并且装置可靠性也将降低。另外，制造大尺寸的绝缘板很昂贵。

EP 717484说明了一种另外的解决方法，它在于装配一种设置有钻孔的金属支撑盘，以能使单体的套管插入。每个单体套管包括一绝缘部分，其支撑一个位于其中心部分的电极。金属盘机械加强隔板结构。但是，金属盘影响电场的方式与绝缘盘的很不相同。为防止电极和支撑件之间产生电弧，于是试图加大电极和支撑盘间的漏电距离，这将导致支撑电极的绝缘部分有一个特别的锥形。这种锥形绝缘体在轴线方向上伸出隔板的中平面很大的尺寸。这将显著增加隔板的整体尺寸。为接近隔板或拆卸它，毗连部分必须能在轴向移动。此外，因为锥形绝缘体轴向的突出，所以包括测量绕组的测量子配件不能和此隔板结合在一起。

发明内容

本发明的目的在于克服以上指出的问题。其目的特别在于能使实现的气密隔板坚固、可靠、小尺寸，并且能使此隔板组装或拆卸而不要求毗邻部分大幅度的移动，如果需要，还能够使测量子配件与此隔板相配接，并包括一个或多个测量绕组。

根据本发明的第一个特征，这些目的由一气密隔板完成，该隔板安装于一高压气体绝缘的铠装电气装置的第一部分和第二部分之间，每部分包括装备有固定法兰和设置在其内的三相导体的金属壳体，所述隔板包括：

限定一几何轴的金属支撑壁，它包括：

·外部冠顶，它具有：

·和垂直于所述几何轴的第一几何平面相切的第一接触表平面，使该表面和第一部分的法兰接触，

·和垂直于所述几何轴的第二几何平面相切的第二接触表平面，使该表面和第二部分的法兰接触，

三个孔，每个孔由边缘为界，

三个套管，每个套管都设置于一个所述孔中，这些孔称作对应孔，以便封闭对应孔并且把它们置于所述第一和第二几何平面之间，每一套管包括：

·配装有至少一个凸缘的绝缘体，

·固定和内部紧固装置，用于使绝缘体和相应孔边缘之间进行固定并实现气密性，

·牢固固定到绝缘体上的金属电极，它包括配备有第一连接装置的第一轴端，使电极与所述第一部分的一个导体电连接；配备有第二连接装置的第二轴端，使电极和所述第二部分的一个导体连接；以及连接两轴端的中间部分，绝缘体插入电极中间部分和相应孔的边缘之间。

凸缘的存在能使电极和金属壁之间电弧击穿的危险得到限制而不必显著增加其漏电距离。因此可以使绝缘冠的轴向尺寸显著减小，于是与现有技术的突出的锥形相比，绝缘冠采用几乎是圆盘的形状。由于套管定位相对连接板缩回，所以装配和拆卸时可能导致的损坏套管绝缘体的危险也降低了。装配和拆卸时毗邻部分的轴向运动也被减到最小。通过相对于金属支撑壁的轴向尺寸而限制套管的轴向尺寸，就可以使第二部分通过其以基本切向于隔板中平面的运动装配到已经被隔板封闭的第一部分上。也可以拆下隔板而基本不必移动连接部分的壳体。最后，可以将测量子配件连接到隔板上，特别是连接到测量互感器的绕组上。

根据一个实施例，所述凸缘在轴向突出并且与金属壁由间隙分隔。所述缝隙包括在凸缘和孔的边缘之间轴向延伸的第一部分，及绝缘体和金属壁之间径向伸展的第二部分；第二部分具有一个基础部分，绝缘体和金属壁在此接触。于是从电介质的角度，所述凸缘以简单和紧凑的方式起到了有效的保护作用，特别是对易损坏的区域；其中的三个中间介质是由金属支撑件构成，套管的固体绝缘体和气体绝缘体相互接触。优选地是，每个套管的绝缘体至少有两个凸缘，所述第一凸缘靠近相应孔的边缘，在所述套管电极的第一轴端的同侧，所述第二凸缘靠近相应孔的边缘，在所述套管电极第二轴端的同侧。

根据本发明的另一个特征，本发明还涉及气体绝缘铠装电气装置，它包括：

第一部分，其包括，

·设置有固定法兰的第一铠装壳体，

·布置于第一金属壳体中的三相导体，

第二部分，其包括，

·设置有固定法兰的第二铠装壳体，

·布置于第二金属壳体中的三相导体，

如前面所述的气密隔板，其第一个接触表面布置成与第一部分的法兰接触，而其第二个接触表面布置成与第二部分的法兰接触，第一和第二金属壳体位于由所述两几何平面围起的空间部分的外侧，

把第一部分的法兰组装和固定到隔板金属壁的外部冠顶的第一设备。

把第二部分的法兰组装和固定到隔板金属壁的外部冠顶的第二设备。

根据特别优选的实施例，第二部分构成的测量子配件包括：

金属支撑件，其包括

·构成第二部分的所述金属壳体和所述法兰的外部冠顶，

·三个套孔(housing aperture)，每个套孔位于气密隔板的金属支撑壁的孔的轴向延伸线上，

·至少一个装入所述孔之一中的测量设备。

由此得到了连接在隔板上的测量子配件。

根据实施例，此装置还包括：

第三部分，其包括

·装有法兰的第三铠装壳体，用于安装和固定的所述第二装置一方面和第三金属壳体的法兰配合，而另一方面与气密隔板金属壁的冠顶配合，以使第二部分金属支撑件的冠顶夹在第三部分的法兰和气密隔板的金属壁的冠顶之间。

布置于第三金属壳体内部的三个相导体。

部件的数量因此减少，同时使装配容易。

根据一个实施例，测量设备处于由垂直于金属壁轴向的两个几何平面围成的空间内侧，这些表面构成金属支撑件并相切于所述金属支撑件。于是测量子配件可以相对于隔板径向插入而不妨碍毗邻部分的壳体径向插入。

根据实施例，测量设备包括至少一个测量线圈绕组，例如电流互感器的次级线圈。

附图说明

从下面本发明的不同实施例的描述中，本发明的其他优点和特征将更加清楚地显现，实施例只是作为非限制性的例子，并表现在附图里，其中：

图1是依据本发明的装配有气密隔板的高压电气装置的横截面图；

图2是图1所示气密隔板的透视图；

图3是图1所示气密隔板的细节的截面图；

图4是根据本发明的第二实施例的高压装置的横截面图，该装置包括一气密隔板和用于测量互感器的支撑件。

具体实施方式

参见图1到图3，用于高压电能传输的三相电气装置，即，相间电压超过72.5kV的电气装置，包括被气密隔板14分开的一直线部分10和一弯曲部分12。部分10和部分12分别包括一接地刚性管状金属壳体16和18，壳体内包含有高压下高绝缘强度气体，这里只为举例及表示清楚，该气体是硫磺的六水合物，而压力为在测试条件下为24巴和操作压力为6巴。每一个壳体16和18容纳三个导体20、22，每一个导体和装置的一相连接。导体20、22是圆柱形实心或管状的杆。每一部分10、12分别配备有形成平面环形承载部分的法兰24、26，并设置有钻孔28、30。

气密隔板14包括大致圆盘形状的金属支撑及断路壁32，可以从图2中详细看到，并且限定了两个相反的轴向表面34、36。壁32外周形成带有两个平行的相对的平坦表面40、42的外部顶冠38，其尺寸与毗邻壳体16、18的法兰24、26相同。每一个表面40、42分别和毗邻部分的法兰24、26接触，并提供对应于法兰的钻孔28、30的螺纹孔44。两个表面40、42被机械加工以保证和法兰24、26有很好的接触质量，并有助于隔板的密封。在每一个表面40、42上有两个环行沟槽使两个环形密封条46、48能够插入。两个表面40、42垂直于壁的同一几何轴50。固定螺栓54、56插入钻孔28、30中并旋入冠顶的螺纹孔44。金属壁32于是和两部分10、12的金属壳体16、18等电势。

在图2中详细表示的所述墙32有空腔58以减轻它的重量。它还包括三个通常为圆柱形圆周的孔60，这些孔位于相导体20、22延长线上的等腰三角形的顶点。每个孔60有一形成凹槽64和台肩66的边缘62。包括由合成树脂，即，在实施例中的环氧树脂制成的环形的绝缘体72的套管70插入每个孔60并且形成冠顶，在其中装配有构成相电极的插件74。套管70的绝缘体72定位成与台肩66接触并且被夹在台肩66和金属垫片76之间，固定是通过螺钉78将垫片76固定到台肩66上的盲孔80中完成。密封条82嵌入绝缘体72的凹槽84中并压抵台肩66。

每个绝缘顶冠72起到位于其中间部位的电极74和金属壁32之间的绝缘作用。从电介质的角度来看，特别脆弱的区域在绝缘顶冠72接合入壁72中的部位。实际上，板32和垫片76附近的电场的等势线实际上是旋转面，其趋于遵循金属部分的大致形状。但是如果只考虑金属部分32、76，则套管70与一例的台肩66、另一侧的垫片76结合的区域构成一不平坦的区域，其具有在相导体20、22的方向形成有大曲率突起的两个表面。这种布置对于使套管70夹在中间是必须的。在这些突起部分处，电场线由尖端效应集中，最为脆弱的地方是最接近顶冠72的大曲率的区域。为保护这些区域，套管的绝缘体72设置有两个凸缘90、92，这可以在图3中看到细节，这些凸缘沿轴向突出，一凸缘92朝向台肩的边缘，而另一个90朝向垫片的边缘，以便局部遮蔽突出的金属部分，同时在金属部分和绝缘体之间留下适当厚度和深度的缝隙94。气体绝缘介质和套管的固体绝缘介质间的界面的电介常数的修改在电场等势面的斜率上施加转折，其全部衰减在脆弱区的尖端效应。

这样的布置也保护绝缘体形成的三个介质的区域，金属壁和气体互相接触，是因为此区域处于壳体底部金属部分和套管的绝缘体72之间的缝隙94的底部。为了更好的保护此脱扣点的区域，缝隙94形成一肘部并包括一个相对深的径向部分。

绝缘体72相对所述孔的外边缘稍微缩回地定位。在图3中给出了垂直于轴50并相切于绝缘体的两几何平面100、102，以使绝缘体完全处于平面100、102之间。以类似的方式，两几何平面104、106被示出垂直于轴50并分别相切于使隔板和法兰24、26实现接触和定位的环形平表面40、42。金属壁全部置于平面104、106之间，可以观察到两平面100、102间的距离D1小于平面104、106之间的距离D2。两平面104、106实际上框着两平面100、102。法兰24、26全部位于由接触平面104、106围成的空间两侧上及外部。

电极74包括嵌入绝缘顶冠72的圆柱形中间部分107和在中间部分两侧上的两个轴端部分108、110。两个几何平面104、106相切于轴端部分108、110。

从图3可以看出电极74其内钻有四个孔112。形成插入连接件的导电衬套114通过拧入孔112中的螺钉116和每个电极的轴向端部连接。导电杆20、22具有插入到导电衬套114中的端部118。

当装配本装置时，假设直线部分10和隔板14已经被组装在一起并处于压力之下，则弯曲部分12的壳体18可通过一基本的径向运动来装配，也就是说，垂直于隔板14的接触面40、42的平面。一旦定位，壳体18被旋入隔板14，并且内部的连接完成。从而进行装配时，避免了第二区域的壳体18的轴向运动，这在受限制的环境中或阻碍轴向偏移的装置的其它部分存在时非常有利。

此外，隔板14可以拆卸而不必移动壳体16、18。为达到这一点，所要作的是拔去导体20、22，由壳体16、18内侧旋开螺钉116，并然后旋开螺钉54、56，并从分隔法兰24、26的绝缘空间中沿径向抽出隔板14。重新装配由同样的方式进行。

现在参见图4，本发明的第二实施例基本上与第一实施例中的设置相同，由此相同的附图标记用于标识相同或类似的部分。此实施例实际上不同于第一个之处在于弯曲部分12的壳体18和隔板14之间插入的中间部分120构成了测量子配件。

测量子配件120包括设置有固定冠顶122的金属支撑板121，冠顶122包括两个轴向相反的接触表面124、126，位于弯曲部分12的同侧的其中一个126设置有凹槽，以用于嵌入密封条128。冠顶122也设置有钻孔130，能使螺钉132通过钻孔30和130旋入隔板14的螺纹孔44。支撑件121于是夹于法兰26和隔板14之间。

支撑121被打孔并设置有各自在隔板14的孔60的轴向伸长线上的三个孔140。对于每一相位来讲，导体22，衬套114和电极74可由此对于每一相位对准。每个孔140使要装入的绕组142可包括一个或多个线圈，并形成用于相应相的电流变换器144的次级线圈，初级线圈由导电衬套114形成。

图4中，两个几何平面150、152已表示成相切于相对的冠顶122的轴向接触表面124、126。以同样的方式，两个几何平面154、156被示出限制由线圈142占据的轴向空间。两表面154、156由两表面150、152构架。

当本装置进行装配时，假设直线部分10和隔板14已经被组装在一起并处于压力之下，则支撑件121可通过基本的径向运动来装配，也就是说，平行于平面150、152，而没有任何破坏线圈142的风险。一旦支撑件被定位，壳体18通过螺钉固定，并且内部的连接完成。同样，也可以拆卸支撑121而无须移动直线部分的壳体16或隔板14或弯曲部分的壳体18。

当然，各种变化都是可行的。

在实施例中，电极74是一个插入件，绝缘体72模制在该电极上，从而在套管的两元件之间形成了很好的气密性。相对于绝缘体固定电极的另外安装形式都可以，只要也能达到所需的气密性。

法兰24、26和冠顶38之间的气密性通过接触面40、42和嵌入冠顶38环形凹槽的密封条46、48完成。另外，密封条也可以嵌入法兰24、26内形成的凹槽中。

根据未示出的另外实施例，端部108、110也可以相对于平面104、106缩回。

测量子配件可以为每一相位只装配一个测量绕组。几个测量绕组可以用于给定的一相位。

中间部分120可以配装在直线部分10和所述隔板14之间。

在实施例中，壳体、法兰和隔板通常是圆柱形的，然而也可采用其它的壳体形状，如矩形的直线部分。

Claims (9)

1.一种气密隔板(14)，设计成位于高电压气体绝缘铠装电气装置的第一部分(10)和第二部分(12、120)之间，每一部分包括配备有固定法兰(24、26、122)的金属壳体(16、18、122)和布置于所述壳体中的三相导体(20、22、114)，所述气密隔板(14)包括：

限定几何轴的金属支撑壁(32)，它包括：

·外部冠顶(38)，它具有：和垂直于所述几何轴(50)的第一几何平面(104)相切的第一接触平面(40)，并设计成该平面和第一部分的法兰(24)相接触地定位；和垂直于所述几何轴(50)的第二几何平面(106)相切的第二接触平面(42)，并设计成该平面和第二部分的法兰(26)相接触地定位，

·三个孔(60)，每个孔由边缘(62)为界，

三个套管(70)，每个套管(70)都布置于所述孔(60)之一中，这些孔称作对应孔，以便隔开所述对应孔并且定位于所述第一和第二几何平面之间，每一套管包括：

配备有至少一个凸缘(90、92)的绝缘体(72)；

固定及内部紧固装置(76、78、80、82)，其用于进行固定并在绝缘体和相应孔轮缘之间实现气密性；

固定到绝缘体(72)上的金属电极(74)，它包括装备有第一连接装置(112)的第一轴端(108)，使电极(74)与所述第一部分(10)的一个导体(20、114)电连接；配备有第二连接设备(112)的第二轴端(110)，使电极(74)与所述第二部分(12)的一个导体(114、22)电连接，以及连接两轴端(108、110)的中间部分(107)，绝缘体(72)插入电极中间部分(107)和相应孔的边缘(62)之间。

2.如权利要求1所述的隔板，其中，凸缘(90、92)在轴向凸出，并由缝隙(94)与金属壁(32)隔开。

3.如权利要求2所述的隔板，其中，缝隙(94)包括在凸缘(90、92)和相应孔的边缘(62)之间的轴向伸展的第一部分，和绝缘体(72)及金属壁(32)之间的径向伸展的第二部分，所述第二部分有基础部分，绝缘体(72)和金属壁(32)在该处接触。

4.如上述权利要求中任一项所述的隔板，其中，每个套管的绝缘体(72)设置有至少两个凸缘(90、92)，所述第一凸缘(90)位于相应孔的边缘附近，在所述套管电极的第一轴端(108)的同侧；所述第二凸缘(92)位于相应孔的边缘附近，在所述套管电极的第二轴端(100)的同侧。

5.一种气体绝缘铠装电气装置，包括：

第一部分(10)，其包括

·装配有固定法兰(26)的第一铠装壳体(16)，

·布置于第一金属壳体(16)中的三相导体(20、114)，

第二部分(12、120)，其包括

·装配有固定法兰(26、122)的第二铠装壳体(18、122)，

·布置于第二金属壳体(18、122)中的三相导体(22、144)，

如上述权利要求中任一项所述的气密隔板(14)，其第一个接触表面布置成与第一部分的法兰(24)接触，而其第二个接触表面布置成与第二部分的法兰(26)接触，第一金属壳体(16)和第二金属壳体(18、122)由位于所述两几何表面(104、106)围成的空间部分的外面，

用于把第一部分的法兰(24)组装并固定到隔板金属壁的外部冠顶(38)的第一装置(54)，

用于把第二部分的法兰(26、122)组装并固定到隔板金属壁的外部冠顶(38)的第二装置(56、132)。

6.如权利要求5所述的气体绝缘铠装电气装置，其中，第二部分(120)构成测量配件，其包括：

金属支撑件(121)，其包括

·构成第二部分的所述金属壳体和所述法兰的外部冠顶(122)，

·三个套孔(140)，每个套孔位于气密隔板金属支撑壁的孔(60)之一的轴向延伸线上，

至少一个封装在一个所述孔中的测量设备(144)。

7.如权利要求6所述的气体绝缘铠装电气装置，还包括：

第三部分(12)，其包括

·配备有法兰(26)的第三铠装壳体(18)，用于安装和固定的所述第二装置一方面与第三金属壳体的法兰(26)配合，另一方面与气密隔板的冠顶(38)配合，以使第二部分金属支撑的冠顶(122)夹在第三部分的法兰(26)和气密隔板的金属壁的冠顶(38)之间。

·布置于第三金属壳体内部的三相导体(22)。

8.如权利要求6或7所述的气体绝缘铠装电气装置，其中，测量设备(144)位于由垂直于金属墙的轴的两几何平面(124、126)所围成的空间内，这些平面构造金属支撑(121)并与金属支撑(121)相切。

9.如权利要求6到8中任一项所述的气体绝缘铠装电气装置，其中，测量设备包括至少一个测量互感器(144)的绕组(142)。

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