專利名稱：高壓屏蔽件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及高壓電暈屏蔽件，并且更具體地涉及防止屏蔽件中的水積聚的 一種高壓電暈屏蔽件。本發(fā)明還涉及一種包括這樣的高壓電暈屏蔽件的高壓套管和高壓設(shè) 備。
背景技術(shù)：
已知的是，諸如高壓變壓器的電氣裝置和設(shè)備通常配備有套管(bushing)，該套管 適合于穿過接地的障礙物如變壓器箱或者墻壁輸送高電勢的電流。常規(guī)套管由絕緣子(insulator)構(gòu)成，該絕緣子由陶瓷或者合成材料制成，具有 絕緣子裙部(shed)并且一般是中空的。利用或者不用電導(dǎo)體穿過的電容式主體均可以獲 得電壓分級?，F(xiàn)在將參照圖1和圖2描述適于與高壓直流(DC)變壓器一起使用的套管的例子， 其中圖1示出了標號為1的套管的整體結(jié)構(gòu)，而圖2示出了具有圖1的套管的高壓變壓器 100，這些套管電連接到變壓器殼102。高壓導(dǎo)體(未示出)經(jīng)過形成圍繞高壓導(dǎo)體的殼的中空套管絕緣子2的中心延 伸。提供凸緣4用以通過箱式組件殼或者墻壁將套管的殼連接到地。地電勢分級屏蔽件 (未示出)可以裝配到凸緣。高壓導(dǎo)體的底端部分形成底部觸點6，該底部觸點被布置成連接到變壓器的內(nèi)部 部件。在與底部觸點端部相對的套管端部處提供上方外部端子(為電暈屏蔽件10所遮蔽)， 以便將變壓器設(shè)備電連接到外部電源。電暈屏蔽件10徑向地布置在外部端子8的外部。提供該電暈屏蔽件用以消除或 者至少最小化出現(xiàn)在外部端子附近的電暈。電暈的存在——空氣中的局部放電——生成有 高度腐蝕性的臭氧。電暈、潮濕和時間的組合將造成裝置迅速腐朽。電暈還可能造成火花 和無線電干擾。通過提供導(dǎo)電電暈屏蔽件，減少了在外部端子出現(xiàn)電暈的風(fēng)險，該電暈屏蔽 件在外部端子外部徑向地電連接到在外部端子處的導(dǎo)體。在圖2中示出了具有多個套管1的高壓設(shè)備100，如高壓變壓器。圖2也可以象征 具有多個壁套管ι的建筑物102。公認的是，電暈屏蔽件隨著輸電系統(tǒng)中的電壓增加，特別是特高壓輸電系統(tǒng)中套 管上的電壓增加，比如600kV至IOOOkV或者更高，而不得不變得較大。對于在高壓套管的外部端子處所允許的重量存在限制，并且屏蔽件的重量而隨著屏蔽件的尺寸增加而增加。這將造成需使電暈屏蔽件盡可能輕。這可以通過使屏蔽件的壁 更薄或者使用輕量級材料來實現(xiàn)。另外，針對電特性而不是針對機械強度來設(shè)計電暈屏蔽 件。如果要將大的電暈屏蔽件制造為密封結(jié)構(gòu)，即，不允許空氣進入或者離開該結(jié)構(gòu)， 則在由于自然氣壓變化和溫度變化所造成的屏蔽件內(nèi)部和屏蔽件外部的氣壓差下，該結(jié)構(gòu) 將有彎曲或者斷裂的風(fēng)險。另外，該結(jié)構(gòu)的強度相當依賴于對屏蔽件的少量外部損壞。
必須將電暈屏蔽件設(shè)計得堅固以便它可以經(jīng)受大量內(nèi)部或者外部壓力，或者根本不應(yīng)將它制造得密封。允許該結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空氣與外部連通將防止屏蔽件結(jié)構(gòu)爆裂，因為在 外部與內(nèi)部之間的壓力差將消失。另外，制造完全氣密性電暈屏蔽件的復(fù)雜度隨著電暈屏 蔽件總尺寸(直徑可以是一米或者更大)而增加。非密封屏蔽件的問題在于，在體積內(nèi)可能有水積聚。屏蔽件的“非密封性”可能是 意外的，例如其中該結(jié)構(gòu)中的焊接并不理想并且空氣可以進出，或者它可能是有意的，通過 設(shè)計使其已經(jīng)產(chǎn)生了空氣可以進入或者離開該結(jié)構(gòu)的開口。水可以用多種方式進入屏蔽件體積內(nèi)-透濕，潮濕空氣進入體積并且水在屏蔽件內(nèi)凝結(jié)，或者_擴散，其中水通過例如焊縫中的小孔或者裂縫進入體積，或者-透水，其中水通過進入體積的空氣而被吸入體積中，或者-滲漏，其中水通過體積中的開口滲漏到體積中，這些開口例如是用于均衡外部壓 力和內(nèi)部壓力的開口。由于對在套管的外部端子處所允許的重量有嚴格限制，所以同樣出于機械原因 (即套管只能支持有限重量)，但更重要的是，在有地震活動的地區(qū)中，對外部處所允許重 量的約束嚴格得多。如果遭受地震，則具有其中電暈屏蔽件已經(jīng)積聚大量水的套管的電氣裝置將有嚴 重問題，甚至有災(zāi)難性的故障的危險。另外，出于多種其它原因如凍結(jié)、腐蝕等所致?lián)p壞，也 不希望在結(jié)構(gòu)中積聚水。實驗已經(jīng)表明在意外性非密封電暈屏蔽件中有水積聚。仿真表明每年可能有約屏 蔽件總體積的0. 1-0. 5%為凝結(jié)的水所填充。此外，當考慮主體有滲漏(其中例如能夠聚集 雨水)時，體積可能積聚明顯更大量的水。具有用于壓力均衡的開口的屏蔽件也可能通過 吸入液滴而有水流入。


現(xiàn)在參照附圖通過例子描述本發(fā)明，在附圖中圖1是具有電暈屏蔽件的高壓套管的整體圖；圖2示出了具有電暈屏蔽套管的高壓設(shè)備，如變壓器；以及圖3a-圖3e示出了電暈屏蔽件開口的不同實施例；以及圖4和圖5示出了電暈屏蔽件中的開口的不同放置；以及圖6示出了電暈屏蔽件主體的可選形狀。
具體實施例方式在下文中將給出本發(fā)明優(yōu)選實施例的具體描述。在這一描述中，術(shù)語“高壓”將用 于50kV和更高的電壓。如今，在商用高壓設(shè)備中的上限是800kV，但是已經(jīng)構(gòu)建或者設(shè)想在 不遠的將來有甚至更高壓，如IOOOkV或者更高。本發(fā)明優(yōu)選用于室外使用的高壓屏蔽件， 其中屏蔽件遭受天氣(如雨或者霧等)影響。[根據(jù)權(quán)利要求的本發(fā)明的描述]本發(fā)明適用于參照圖1和圖2在背景技術(shù)這一部分中給出的高壓套管裝置的一般性描述。為了防止水進入電暈屏蔽件主體中，將優(yōu)選地使屏蔽件密封，即在該主體內(nèi)部的 氣體不與外部空氣連通。利用密封主體，自然壓力差可能使大的主體彎曲或者斷裂。為了防止主體的可能斷裂，將希望主體為非密封的，即在主體內(nèi)部的氣體可以逸出而外部空氣可以進入主體。當這是可能的時候，有水將在主體內(nèi)積聚的風(fēng)險。需要保證 積聚的水可以通過在電暈屏蔽件主體中布置一個或者多個開口而逸出。電暈屏蔽件10借助例如托架和螺絲電連接到高壓端子，并且包括由適當材料如 金屬(例如鋁)或者聚合物制成的、具有導(dǎo)電或者半導(dǎo)電表面的薄殼形主體。圖3a_圖3e示出了開口的不同實施例。圖3a示出了開口的優(yōu)選實施例，該開口包括相互接近的多個小孔，各小孔的直徑 在0. 5mm與5mm之間，孔的直徑優(yōu)選為Imm至3mm。該開口可以放置于主體上的一個位置或 者主體周圍的多個位置。圖3b示出了開口的另一實施例，該開口具有直徑在20mm與IOOmm之間的一個大 孔。該開口可以放置于主體上的一個位置或者主體周圍的多個位置。圖3c至圖3e示出了各自包括多個小縫的開口的不同實施例。各縫的長度為50mm 至200mm，而各縫的寬度為3mm至20mm。該開口可以放置于主體上的一個位置或者主體周 圍的多個位置。圖3a所示具有多個小孔的開口將通過由于溫度差所引起的進出電暈屏蔽件的空 氣運動和從孔流出的水而自行清潔?？諝怆x開電暈屏蔽件的運動與開口在最低可能點的放 置一起將迫使任何凝結(jié)或者滲漏的水離開電暈屏蔽件主體。開口中的孔數(shù)目可以在20與 200之間并且優(yōu)選地在40與60之間。擦刷或者砂磨孔周圍的邊緣，從而去除孔周圍的銳 邊，這將促使對開口處電暈屏蔽件的電場性質(zhì)的改變最小化。小孔小到足以防止昆蟲進入 電暈屏蔽件并且也小到足以使灰塵進入電暈屏蔽件內(nèi)部的體積最小化。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電暈屏蔽件的一個實施例的示意截面圖，其中開口 34相 對于在外部端子32處有導(dǎo)體的套管31放置于電暈屏蔽件主體30上。開口 34放置于電暈 屏蔽件主體30的最低點。這將允許任何凝結(jié)的水或者滲漏的水從主體30排出并且防止水 的積聚。開口 34可以用網(wǎng)或者任何可滲透空氣和水的層來覆蓋，以防止昆蟲或者灰塵進入 主體30。網(wǎng)或者可滲透層可以是導(dǎo)電或者半導(dǎo)電的，以使對主體30周圍的電場的影響最小 化。圖5示出了開口 34相對于在外部端子32處具有導(dǎo)體的套管31放置于電暈屏蔽 件主體30上的一個實施例。開口 34放置于環(huán)形主體30的內(nèi)部部分上。這將最少地影響 主體30周圍的電場。這將允許主體30內(nèi)部的空氣與外部空氣連通，并且主體30中的任何 水將隨時間而蒸發(fā)并且通過開口隨著空氣離開主體30而離開該主體。開口可以被布置有 雨蓋33以防止雨水直接地進入主體30。開口 34可以用網(wǎng)等來覆蓋，以防止昆蟲或者灰塵 進入主體30。開口 34可以用可滲透膜來覆蓋，該可滲透膜允許空氣和水汽流通進出主體30、但 是防止液態(tài)水和灰塵進入主體30。如果套管31不是豎直的，則開口的優(yōu)選布置是接近或者 處于環(huán)形主體30的內(nèi)部部分的最高點。圖6示出了電暈屏蔽件主體的可選形狀。
已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明的、并且包含于用于高壓設(shè)備的套管中的高壓電暈屏蔽件 的優(yōu)選實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員認識到這可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)加以變化。因此，本發(fā)明的電暈屏蔽件不限于圖中所示配置和幾何形狀。雖然已經(jīng)將高壓設(shè)備描述為變壓器，但是將認識到這種設(shè)備可以是其它裝置，比 如電抗器、斷路器、發(fā)電機或者在高壓系統(tǒng)中應(yīng)用的其它設(shè)備。應(yīng)認識到，高壓設(shè)備也可以 是建筑物的墻壁。
權(quán)利要求
一種用于與套管絕緣子(2)一起使用的高壓電暈屏蔽件，所述高壓電暈屏蔽件(10)包括中空主體(30)，所述中空主體具有布置于套管的外部端子(32)周圍并且電連接到所述外部端子(32)的導(dǎo)電表面，其特征在于所述中空主體包括允許內(nèi)部空氣與外部空氣連通的一個或者多個開口(34)，并且所述開口被布置成使得所述主體內(nèi)部的水能夠逸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電暈屏蔽件，其中所述開口布置于所述中空主體(30)的 最下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中的任一權(quán)利要求所述的高壓電暈屏蔽件，其中各開口包括直徑 在0. 5mm與3mm之間的多個孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2中的任一權(quán)利要求所述的高壓電暈屏蔽件，其中各開口包括直徑 在Imm與2mm之間的多個孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3-4中的任一權(quán)利要求所述的高壓電暈屏蔽件，其中各開口包括40至 60個孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中的任一權(quán)利要求所述的高壓電暈屏蔽件，其中所述多個孔的邊 緣被擦刷或者砂磨，以最小化所述多個孔對電場的影響。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電暈屏蔽件，其中所述開口面向所述外部端子(32)布置 于所述中空主體(30)的內(nèi)部部分上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓電暈屏蔽件，其中所述開口布置有防止水滲漏到所述中 空主體(30)中的防雨屏蔽件(33)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或者7所述的高壓電暈屏蔽件，其中各開口包括直徑在20mm與 IOOmm之間的一個單孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或者7所述的高壓電暈屏蔽件，其中各開口包括各自長度為50mm 至200mm而寬度為Imm至20mm的多個縫。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任一權(quán)利要求所述的高壓電暈屏蔽件，其中所述一個或者 多個開口用網(wǎng)來覆蓋，以防止昆蟲進入所述電暈屏蔽件中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高壓電暈屏蔽件，其中所述網(wǎng)是導(dǎo)電的，以最小化對所述 電暈屏蔽件周圍的電場的中斷。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任一權(quán)利要求所述的高壓電暈屏蔽件，其中所述一個或者 多個開口用半滲透性膜來覆蓋，以防止昆蟲、灰塵和液態(tài)水進入所述中空主體(30)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任一權(quán)利要求所述的高壓電暈屏蔽件，其中所述套管是壁 套管，而所述電暈屏蔽件放置于外部或者暴露于環(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于與套管絕緣子(2)一起使用的高壓電暈屏蔽件，該高壓電暈屏蔽件(10)包括中空主體(30)，該中空主體具有布置于套管的外部端子(32)周圍并且電連接到外部端子(32)的導(dǎo)電表面，并且該中空主體包括允許內(nèi)部空氣與外部空氣連通的一個或者多個開口(34)，而且所述開口被布置成使得該主體內(nèi)部的水能夠逸出。
文檔編號H01F27/36GK101814362SQ20091011821
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者D·艾米爾森, K·伊科羅斯·賴吉姆, T·埃里克森, T·拉爾森 申請人:Abb技術(shù)有限公司