[实用新型]高压套管

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压技术领域，并且关注高压套管。

背景技术

高压套管是主要用来以高电势将电流从第一高压部件（例如变压器、发电机或断路器等）的封装有源部分通过阻挡件（如该第一部件的接地外壳）输送到第二高压部件（例如高压线路等）的部件。这样的套管在高达数百kV的电压、典型地在24和800kV之间的电压的开关设备中或高压机（如发电机或变压器）中使用。为了减小并且控制电场，该套管包括电容器芯，其有助于通过至少一个导电或半导电场分级元件的电应力控制，该元件采用电绝缘方式嵌入该电容器芯的绝缘体中。该电容器芯减小电场梯度并且沿套管的长度均匀分布电场。

电容器芯包括分层隔离物，其用电绝缘物质围绕中心导体卷绕，和设置在该隔离物的连续层之间的场分级元件。该隔离物和场分级元件嵌入可以是气体、液体或固体的电绝缘基质材料。

电容器芯的隔离物典型地可以用片状绝缘材料（如纸张或基于无机或有机纤维的织物）卷绕。场分级元件可以实现为金属（典型地铝）片或非金属（典型地油墨、石墨糊）贴片。它们可以同轴安置，以便在外部闪络（flashover）和内部击穿强度之间取得最佳平衡。它们充当浮置电容，其使电场均匀并且控制电场，由此减小电场梯度。一般，场分级元件可以提供为通过隔离物的电绝缘层而彼此分开的层。隔离物确保场分级元件的限定位置和电容器芯的机械稳定性。

隔离物和场分级元件中的至少一个可以包括具有空隙的敞开结构（open structure），其在真空工艺中用填充或未填充聚合物树脂（特别地基于环氧树脂或聚氨酯）实现敞开结构的快速浸渍。然后，聚合物可以在室温或升高温度（优选地高达130oC）下固化。这样的套管的优势是它是干燥的。

在大多数情况下，套管包括室外侧，其具有用瓷或耐风雨侵蚀聚合材料（典型地基于硅酮或环氧化物）制成的绝缘体，并且具有确保必要爬电距离的裙部以在所有操作条件下耐受电压。

（现有技术）高压套管在EP 1177866 B1和EP 1798740 B1中公开。这些套管包括沿轴线延伸的中心导体和电容器芯，其中该电容器芯包括用电绝缘片状物质（包括具有孔洞的网状结构）卷绕的分层隔离物，和设置在该隔离物的连续层之间的导电或半导电场分级元件。该隔离物和场分级元件嵌入电绝缘基质材料中，其中该隔离物（EP 1177866 B1）或场分级元件（1798740 B1）包括具有用绝缘基质材料填充的空隙的敞开结构。

片状物质主要包括具有透孔编织或针织结构的织物，其允许制造套管的方法中容易的浸渍、干燥和处理。

进一步从DE 19653527 C1知道通过嵌入固化聚合物基质中的细丝卷绕结构来提高高压变压器中使用的电容器套管的强度。该结构施加在套管的锥形末端上。该末端可以安装在变压器内的特定地点。该结构包括单根细丝的一些层，其采用螺旋的形式卷绕。

实用新型内容

本实用新型的目的是创建具有改进的机械和电性能的高压套管，并且同时提供采用简单和经济的方式制造该套管的方法。

根据本实用新型的高压套管具有沿轴线延伸的中心导体和电容器芯。该电容器芯包括用电绝缘物质卷绕的分层隔离物，和设置在该隔离物的连续层之间的至少一个导电或半导电场分级元件。该隔离物和场分级元件嵌入电绝缘基质中。该隔离物和场分级元件中的至少一个包括具有空隙的敞开结构，空隙用绝缘基质材料填充。该隔离物和场分级元件中的至少一个包括至少第一层，其用细丝采用第一螺旋的形式并且采用在该第一螺旋的连续匝（在轴向上接续）之间具有螺距的形式卷绕，使得形成创建敞开结构的间隙。

由于电容器芯具有用细丝采用螺旋的形式并且采用在螺旋的连续匝之间具有螺距的形式来卷绕的层，根据本实用新型的套管可以展现优秀的机械和电性能。这是由于电容器芯或电容器芯的至少一部分由细丝卷绕层来建立的原因。不像电容器芯完全用片状隔离物建立且轴向延伸的织物施加在可旋转载体上的套管那样，在根据本实用新型的套管中，细丝可以以具有螺距的形式并且以可变力和可变角度施加在载体上。从而可以优化电容器芯的机械强度，并且可以使隔离物和场分级元件的连续层的建立厚度更一致。此外，细丝卷绕工艺创建具有空隙的敞开结构。这些空隙的大小可以容易调节到用于敞开结构浸渍的电绝缘材料可包含的填料的颗粒大小。这产生具有高尺寸公差、具有良好的高介电应力耐受力并且具有减小的总体绝缘厚度的套管。

此外废料并且从而成本可以显著减少。当卷绕具有开口的片状物质时，该物质（主要是织物）必须在卷绕期间整修以便获得期望的敞开结构。当卷绕细丝时，敞开结构可以直接建立成具有一个或两个锥形末端的期望形状。