专利名称：支撑线性导体的绝缘盘,以及包括该盘的电组件的制作方法
技术领域：
本发明的主题首先是一个电绝缘盘，该电绝缘盘用于支撑延伸 通过该盘中的孔的线性导体，其次是包括这样一个盘的电组件。
背景技术：
这种类型的盘主要用在中压或高压开关设备中，用于支撑气体
绝缘开关设备或者金属包层(metalclad )变电站装置中的线缆导体。
有很多公开文献描述了这种盘的很多设计。本发明能够改进在 现有申请的专利公开WO2006/7037914中描述的盘。该盘由热塑性 聚合物制成，并且更精确地为涤纶树脂(PET);其基本上是平的。 如在下面可以见到的，虽然本发明明确i也应用于那种类型的盘，但 是也可以应用到其它形式的盘，以及应用到其它材冲牛的盘。
在上面提及的开关设备中使用的盘要经受严峻的条件，具体地 为强电场和高温度，因为电流通常流经腐蚀性的大气环境中，由于 这个原因传统4吏用诸如六氟化石克(SF6)的特殊气体以在导体周围 创造一个绝纟彖环境。因此该盘易于随时间恶化，并且经受严峻的^/L 械力和变形，所有这些变换由于盘在高温中工作而加重，并且由于 热膨胀而畸变，特別是当与其他材料一起组装时。使用热塑性材料 诸如PET (其膨胀大于更广泛地用于制作此类盘所用的热固性聚合 物)，4吏这些问题变得更加尖4兌。
发明内容
本发明的 一 个基本目的是优化由具有高热膨胀性的材料制成 的盘的制造。该优化是关于电性能，诸如静电的局部放电和线电压， 并涉及通过减轻由于工作中的热膨^^引起的压力来减少作用在盘 或者相邻元件上的力。
基本上，本发明直接涉及特定的盘和与该盘相关的特定的装
置，以满足多个目的(通常同时满足所有目的)的多种改进为特4正。
才艮据本发明的一个方面，在其基本形式下，用于在中压或高压 电装置中的支撑至少一个线性导体的绝缘盘，该中压或高压电装置 还包括用于在其中保持该盘的腔，该盘具有用于线性导体的至少一 个中部通:jL,以及两个相^j"的主表面，其^NM正在于，该相只十的表面 基本上是平的，除了在通孔周围延伸的中部凹部，以及在盘的边缘 部延伸的夕卜围凹部。
上面提及的专利描述了具有完全光滑的两个主表面的盘，而文
档DE 25 26 671描述了几乎在其整个表面上凹入的盘，并且其中， 主表面因此基本上是不平的。那样的设计劣于本发明的设计，因为 它包括一个通常很弱的盘。那样的设计还具有一个不同在于它缺乏 安装盘的任意灵活性。
本发明的一个主要特征是将盘以这种方式安装在装置中该盘 没有任何压力地浮动，并且因此关于热膨胀是灵活的。
为了这个目的，本发明的盘被安装使得在其自身和紧固凸缘之 间、以及在其自身和导体电才及(在其间插入该盘)之间限定一个轴 向间隙。当盘膨月长时，它能够变形以占^"间隙，因此它的灵活性更 大并且压力更小。然而，该盘可以通过i殳置在外围凹部或中部凹部上的窄4妻箍部
(collar portion)在其轴向位置被保持，并且该接箍部紧靠凸缘或 者电极。
优选地，中部凹部具有一个圓4偉形的外表面，平的底表面和圓 柱形的内表面。圆锥形外表面有助于由局部放电引发的碎片的排除。
凹部通常;f艮小，其大小^f又为保证使用中所需的灵活性以及电场 的减小而不使盘变弱太多即可。因此每个外围凹部可以具有小于盘 半径25%的宽度，并且，在每个主表面上，中部凹部可以具有盘厚 度10%到20%范围的深度。相似i也，在每个主表面上，夕卜围凹部可 以具有盘厚度5%到10%范围的深度，并且在每个中部凹部的外表 面和延伸通过中部孔的导体之间的距离小于盘半径的15%。
才艮据本发明的另一个方面，电组件包括至少一个线性导体，具 有线性导体延伸通过的通孔的绝缘盘，以及一对与盘的边缘部一起 组装的凸缘，其中边缘部被保持在凸缘之间，其特征在于，盘通过 间隙与凸缘分离，并且在盘的两个主表面中的每一个上具有围绕通 孑L的中部凹部。
这个组件的盘可以根据上面阐述的本发明的特征配置。
如果i殳置在盘的主表面的前面的线性导体电4及还在每个面上 的中部凹部的 一部分的前面延伸，则盘的介电性能^皮增强。
在出现内部接箍部的情况下，具有的优点是如果电极接合在 这些4矣箍部上，使得给盘一个轴向位置参考。之后还具有的优点是 如果弹性密封环压紧在一个4妾箍部和相应的电才及之间，可以维持安 装的灵活性。弹性密封环可以是环形的，电极压靠在其上，且具有向线性导体深入的圓锥形倒角，使得密封环被保持在三角部的位置 并且还进一步压靠在线性导体上。
^"于线性导体具有间隙延伸通过盘中的通^L还具有一个^尤点 是，其保证了导体和盘之间的空间是通气的以避免包含空气。
在另一个改进中，电极具有向盘突出且围绕内部接箍部附近重 叠至中部凹部中的夕卜部。
该盘还可以被緩解，如果沿盘的中部通孔设置排气槽，并且如 果排气槽通过在一个电极中确定的孔在长度上延伸，其被开为 一个 自由空间，使得周围气体(通常是绝缘气体)进入到线性导体和盘 中的孔之间的间隙。
盘的边纟彖部可以形成有外围通孔，在该通孔中可以容纳支撑管 以及延伸通过凸缘和支撑管的紧固螺栓。在本发明的设计组合特征 中，对于外围通孔容纳突出的支撑管以保证轴向的灵活性是有优势 的。因此，支撑管相应邻接在凸缘上，以限定凸缘之间的空间并维 持盘的边缘部的轴向间隙。这个使得盘能够使盘发生厚度膨胀而对 将凸缘紧固在 一起的螺栓没有压力。
然而，外部4妄箍部可以与凸绵^妄合，以防止在该盘安装产生过 度浮动。这些接箍部能够变形，以压紧组装期间的容差并且响应于 热膨胀在服务中变形。接箍部的窄度导致变形力的减小，并且紧固 螺栓没有过载。
外部接箍部可以围绕盘和凸缘之间的密封环。之后，在盘的主 表面上形成在密封环的内部边缘下通过的径向槽，以在位于密封环 禾口盘之间的空间通气。
下面结合附图描述本发明，其示出了一个具体实施例。
在附图中
图1是以皇从向截面示出的盘的总体^L图； 图2是盘的前3见图3示出了在支撑凸缘中和导体周围安装的盘； 图4示出了盘的中部； 图5和图6示出了盘的外围；以及 图7和图8示出了另外两个实施例。
具体实施例方式
图1中示出了盘自身。该盘可以是以在之前的专利中描述的方 式由涤纶树脂(PET)制成；这种材料具有高膨胀系数，其对本发 明是尤其适用的。
该盘通过纟齐压和枳4戒加工制成，并且其在两个平的、平4于的主 表面2和3之间通常为平面形状。然而，其具有中部通孔4以及在 每一个主表面2和3上具有围绕中部通3L4的中部凹部5以及形成 在盘1的边《彖部7中的外围凹部6。凹部5和6是环形的。中部凹 部5通过终止于主表面2和3 (凹部5和6的外面)的窄内部4妄箍 部8与中部通孑L4分离。然而可能的是，内部4妄箍部8相对于相应 的主表面的较大部分凹入几十毫米，使得接箍部在安装盘l之前被<呆护。相似i也，夕卜围凹部6具有终止于主表面2或3的專交大部分中 的外部4妄箍部9。盘1还形成有/人外部4妄箍部9径向向外的外围通 孔IO，并且此外(在某些特定的实施例中，或者4又)在该盘的中部 部分具有用于在盘的 一侧和另 一侧之间进4亍气体连通的导气孔11 。 此外，该盘可以具有褶皱的主表面或者形成有同心的环形台阶。
中部凹部5具有圓^主形内表面12 (为内部4妄箍部8的一个侧 面)，平的底表面13以及圓锥形外表面14。
在其^也可能的方案中，如图7中所示的，内表面12，和底表面 13，可以是至少部分半环形，并且外表面14，可以也为圆锥形的(其 有助于捕获灰尘)。
凹部5和6与盘1的较大部分相比较小，这使得不损害刚性和 固性。
图2示出了本发明可以包括多个同样的中部通孔4，在本实例 中存在三个，其孔排列在直径上，还有多个导气孔ll。然而，实际 的数量并不是关键的。在存在多个中部通孔4的情况下，中部凹部 5可以由一个7>共的中部凹部5， 替，如图8所示，其包容所有的 中部通孑L 4以及它们的4妾箍部8。
图3示意性地示出了电开关设备装置，其中使用了盘l，线性 导体15以很小直径间隙(大约0.2毫米(mm))延伸通过每个中部 通孔4，并且壳体16和17 (或者一些其他类型的限定盘支撑腔的 部件)具有凸缚^18和19,凸纟彖18和19朝向4皮此布置并且与由延 伸通过夕卜围孔10的螺栓20 —起固定。该配置包括延伸通过外围孔 10的支撑管21,并且螺栓20的杆部通过该支撑管被插入，使得这 些支撑管限定凸缘18和19之间的间距。最后，电极22和23围绕 导体安装在盘的两侧处，并从其突出。
ii具体地，通过下面的特征达到本发明的目的
A) 安装盘l使得其可以浮动中部凹部5减少与电极22的接 触量。电极22和23直接承受在接箍部8上，接箍部可变形并且能 够补偿尺寸容差和热膨"长。在一个改动的方案中，描述电才及23通 过密封环28被固定到接箍部，这将在下面描述。以相同的方式， 外围凹部6减少与凸*彖18和19的4妄触量。外部4妻箍部9非常4妾近 于与主表面2和3和支撑管21相同的程度而终止。外部"l妄箍部9 是可变形的4吏得其可以响应于施加的4艮小的力来补偿容差
(tolerance)和热膨胀。
B) 电场;f皮限制，通过中部凹部5的表面与电才及22和23之间 的适当距离来减小电场。
C) 通过避免在子组件中的气穴的发生来避免局部放电导体 和盘1之间的空间通过导体15和中部通孔4之间的0.2mm的间隙、 并且通过电极22中的排气孑L30 (在接箍部8的一侧上具有lmm, 45°的倒角以及排气槽29、并且进一步通过排气槽32到密封环31 的内部唇34来通气(所有这些将在下面详细描述)。
现在参考图4和图5。导体15由两个部分24和25组成，第一 部分具有通过中部孔4 ^皮插入的圓柱形塞26，而第二部分25通过 4妻缝(焊合，seaming)连接至相应的电极22。通过将电极22紧固 到塞26上的螺丝4丁 27来连4妄导体15, /人而在导体15中建立才几才成 和电4妄触。电才及22和23 4妄合到内部4妄箍部8上。该组件还包4舌在
28。电极23具有限定了用于环28的三角截面座部的圆锥形倒角， 该倒角还径向向内压靠在塞26上。避免了 4妄箍部8相对电4及22和 23的过于僵硬的接合密封环28补偿热膨胀并确保盘1的两侧之 间的气体密封。最后，该配置包括沿中部通孔4的母线的轴向排气槽29,其/人中部孔4的一端延伸到另一端，并且其长度通过排气孔 30延伸通过电极22,而在排气槽29和排气孔30的结合处的内部 接箍部8的内部半径形成有倒角40 ( lmm宽，45° )。
中部凹部5在电才及22和23的前面延伸，并在径向方向上围绕 它们，减少了在电极和盘l之间接触的表面面积、电场和火花危险。 然而，没有任何缺陷地，电极22和23可以在其外围具有环形突出 元件37,该突出元件插入到中部凹部5以改善组件的结合性并减少 本地电场。中部凹部必须都较小使得不会使盘1变弱太多，并且足 够大以减小电场。实践中，其宽度(盘1的径向方向)基本上大于 其深度(盘1的厚度方向)，以注意这些沖突需求，电场主要在径 向方向上、朝向凸纟彖16和17产生。
图5更详细地示出了盘1的外围紧固。具体地，其示出了在盘 1的边缘和各个凸缘18和19之间压紧的密封环31。密封环31还 具有的优势是，^R受在围绕它们的外部4妄箍部上，并且这4吏得盘1 的安装更容易。
外部接箍部的宽度(即，径向尺寸)可以被优化(在当前实践 中为几毫米)，以这种方式使其足够大以使外部接箍部9承受由于 导体或其他安装在盘l上的装置引起的施加的轴向力以及由于在回 填气体期间盘的一侧上的气体压力引起的力(在那些方案中盘为连 续形式)，但是也足够小以使所述接箍部9能够以一种方式变形使 得其能够补偿工作中的热膨胀和制造容差，而没有在螺栓20上施 加的过份的压力。之后外部接箍部9用于支撑盘1而不在紧固螺栓 20上强加过多的反力。
在紧固过程中，组件中的变形基本上^皮传递到外部接箍部9上， 并且在装置的工作温度下，如果外部接箍部过分宽，在盘l的严重 热膨胀发生之后，在测试中就会注意到螺栓20的一些塑性变形。
13知道了外部接箍部与凸缘18和19接合的表面面积、螺栓20的总 的横截面以及组成材料的各个强度，就可以简单地计算外部接箍部 9的良好的宽度。当外部4妻箍部9的塑性变形几乎没有效果时，由 于没有密封功能，螺栓20的塑性变形对于装置的质量将明确地为 损坏性的。
因此，当外部接箍部9以正间隙按照与凸缘18和19具有朝向 关系被放置时，螺栓20的初始紧固力通过凸缘18和19以及支撑 管21传递；然而，当从开始存在负间隙时，或者在开始时热膨胀 产生结果时，紧固力还^皮施力o到外部4妾箍部9。然而，由于上面的 描述所控制的宽度，这些力^ 皮限制在螺4全20的初始紧固力的10% 到80%。
如图6所示，排气槽32可以在盘表面形成以提供与在盘1和 密封环31之间限定的空间33的连通，并且还4吏密封环31的内部 唇34和外部唇35 (这些唇是同心的)通过在内部唇34下流通而与 一个凸缘19的内部空间36连通。由环31提供的密封仍然由外部 唇35和压靠在凸缘19上的其他唇保证。这种配置使空间36中的 绝缘气体能够穿过密封环31下面。
与中部凹部5相似，外围凹部宽度大于其深度，以减小盘l的 表面以及凸缘18和19之间的基本径向电场，而不过分削弱盘1。 它们非常轻;也朝向盘1的中部重叠在凸乡彖18和19上。
上述实施例包括环形的导体。通过^f奮改中部通孔、中部凹部和 内部接箍部的形状，将本发明应用于任意横截面的导体是可能的。
1权利要求
1. 一种绝缘盘(1)，用于在中压或高压电装置支撑至少一个线性导体(15)，所述中压或高压电装置还包括一个用于将所述盘保持于其中的腔(16，17)，所述盘具有至少一个用于所述线性导体的中部通孔(4)和两个相对的主表面(2，3)，并且其特征在于，所述相对的表面基本上是平的，除了在所述通孔周围延伸的中部凹部(5)，以及在所述盘的边缘部延伸的外围凹部(6)。
2. 根据权利要求1所述的绝缘盘，其特征在于，所述盘包括设置 在所述通孔和所述中部凹部之间的内部4妄箍部(8 )。
3. 根据权利要求1或2所述的绝缘盘，其特征在于，所述盘包括 i殳置在所述外围凹部上的外部4妄箍部(9)。
4. 根据权利要求2所述的绝缘盘，其特征在于，所述中部凹部具 有圆锥形外表面(14， 14，)，底表面(13， 13，)以及内表面(12， 12，)。
5. 根据权利要求4所述的绝缘盘，其特征在于，所述底表面(13 ) 是平的。
6. 根据权利要求1到5中任意一项所述的绝缘盘，其特征在于， 间的3巨离小于所述盘的半径的15%。
7. 根据前述任意一项权利要求所述的绝缘盘，其特征在于，所述盘具有多个中部通孔(4) 4旦是4义有一个中部凹部(5，)，所述中部凹4卩包容所有的中部通孑L。
8. 根据前述任意一项至权利要求7所述的绝缘盘，其特征在于，所述外围凹部具有小于所述盘的半径的25%的宽度。
9. 根据权利要求1到8中任意一项所述的绝缘盘，其特征在于，在每一个主表面上，所述中部凹部具有所述盘的厚度的10%到20%范围的深度。
10. 才艮据斥又利要求1到9中任意一项所述的绝缘盘，其特征在于，在每一个主表面上，所述外围凹部(6)具有所述盘的厚度的5%到10%范围的深度。
11. 一种电组件，包括至少一个线性导体(15)，具有使所述线性导体(15 )延伸通过的通孔(4)的绝纟彖盘(1 )，以及一对与所述盘的边纟彖部一起组装的凸纟彖(18, 19),所述边缘部祐L保持在所述凸缘之间，所述组件特征在于，所述盘与所述凸缘分开有间隙，并且在所述盘的两个主表面(2, 3)中的每一个上具有围绕所述通孔的中部凹部(5)。
12. 根据权利要求11所述的电组件，其特征在于，所述盘是根据;^又利要求1到10中的1"壬意一项所述的盘。
13. 根据权利要求11或12所述的电组件，其特征在于，所述线性导体(15)的电极(22， 23)设置在所述盘的主表面的前面，并在所述中部凹部(5)的一部分的前面延伸。
14. 根据权利要求11或12所述的电组件，其中，所述盘是根据权利要求2所述的盘，其特征在于，所述电极(22, 23 )接合在所述内部4妄箍部(8)上。
15. 根据权利要求14所述的电组件，其特征在于，弹性密封环(28)在一个内部^妾箍部和一个电才及之间被压紧。
16. 根据权利要求15所述的电组件，其特征在于，所述弹性密封环压靠在其上的所述电才及具有深入朝向所述线性导体的圆锥形倒角，使得所述密封环被保持在三角形截面的位置并且进一步压靠在所述线性导体上。
17. 根据权利要求14或15所述的电组件，其特征在于，所述线性导体具有间隙地延伸通过所述盘中的所述通孔。
18. 才艮据4又利要求14到17中任意一项所述的电组件，其特征在于，所述电才及具有朝向所述盘突出并且围绕所述内部4妄箍部重叠到戶斤述中部四吾卩中的夕卜部(37)。
19. 根据权利要求11到18中任意一项所述的电组件，其特征在于，沿所述盘的中部通孔设置排气槽(29 )，且排气槽通过孔(30 )在长度上延伸以打开为 一个自由空间，其中所述孔通过一个电才及限定而成。
20. 4艮据权利要求11到19中任意一项所述的电组件，其特征在于，所述盘的边^彖部形成有外围通孔(10),在所述外围通孔(10)中容纳支撑管(21),所述支撑管邻接所述凸缘(18， 19)，并且具有延伸通过所述凸缘和支撑管的紧固螺栓(20)。
21. 根据权利要求20所述的电组件，其中所述盘根据权利要求3配置，其特征在于所述外部接箍部(9)邻接所述凸缘(18，19)。
22. 根据权利要求21所述的电组件，其特征在于，所述外部接箍部(9 )具有这样选择的径向宽度所述外部接箍部(9 )将承受施加在所述盘(1)上的轴向力，在使用中可变形而不引起所述紧固螺栓(20)的塑性变形。
23. 根据权利要求22所述的电组件，其特征在于，所述外部接箍部围绕位于所述盘和所述凸》彖之间的密去:]"环(31 )。
24. 根据权利要求23所述的电组件，其特征在于，在所述盘的所述主表面上的径向槽(32)在所述密封环的内部唇下面延伸，因此对所述密封环和所述盘之间限定的空间通气。
全文摘要
本发明公开了一种支撑线性导体的绝缘盘，以及包括该盘的电组件。一种电绝缘盘，具有中部凹部(5)和外围凹部(6)，以使盘相对于在其间保持该盘的凸缘、以及相对于延伸通过该盘的线性导体能够被漂浮地安装。
文档编号H02B1/015GK101499632SQ20091000620
公开日2009年8月5日 申请日期2009年2月1日 优先权日2008年1月28日
发明者热拉尔东·帕尔米耶里, 约翰内斯·布拉特尔, 罗伯特·吕舍尔, 胡戈·希尔特布龙纳 申请人:阿雷瓦T&D股份公司