一种用于中高压电连接的绝缘套管及其制造方法与流程

本发明属于对中高压开关设备进行电连接技术领域，尤其涉及一种用于气体绝缘开关柜内使用的绝缘套管及其制造方法。

背景技术：

目前，在中高压上常用的用于供电连接的绝缘套管，普遍使用热固性树脂例如环氧树脂作为其绝缘外壳，绝缘外壳将电压载体和屏蔽网包裹在其中。由环氧树脂形成的绝缘外壳一般为实心体，绝缘能力也随制品的壁厚设计可以得到保证，因此，热固性绝缘套管一般体积大、重量大。此外，热固性树脂的固化需要较长时间和较高的温度，生产效率低，能耗大。而且热固性树脂一旦固化后 就不能回收利用，不利于环保。

为克服上述技术缺陷，人们做了如下改进：1）申请号为200780017555.5的中国发明专利公开了一种电连接装置，该装置包括由热塑性的绝缘部和导电的电压承载部。为改善热塑性树脂在注塑工艺限定壁厚范围内所达到的绝缘强度，该绝缘部内充有优选为加压的附加电绝缘气体SF₆或者硅橡胶元件等附加电绝缘物，以进一步防止电压承载部和接地构架之间出现短路。2）申请号为201080031976.5的中国发明专利公开了一种用于电连接到用于中压和/或高压的能量供应导体的设备，包括电压承载件和由聚合物形成的管状外壳，在电压承载件和外壳之间的空间内充满了电绝缘材料的固态填料，如聚氨酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。3）公开号为US3178505的美国发明专利，公开了在其内部设置了导体接线柱的绝缘外壳的终端套管。该绝缘套管包括锥形的外壳、接地法兰以及弹簧锁紧机构，在导体接线柱与外壳之间的填充了绝缘气体或液体，如SF₆或绝缘油。

然而，附加的电绝缘气体SF₆在增加成本的同时，也存在回收困难，对温室效应具有潜在危害（一个SF₆气体分子对温室效应的影响为CO₂分子的25000倍，同时排放在大气中的SF₆气体寿命长达3400年。）的特点；若填充硅橡胶元件，其成本更高，并且需要长时间的加热固化（例如加热温度120℃-130℃，首次固化需要10-20min，二次固化需要2h。），再者，热塑性绝缘外壳和硅胶之间的界面粘接质量不好保证，增加了制品局部放电和击穿的风险；若填充固态的聚氨酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯等其它聚合物，需要对腔体进行二次注塑，而且注塑工艺限定了用于填充的聚合物的厚度，如果聚合物较厚，容易造成填充物内部的缩孔等缺陷。另外，玻纤增强的热塑性绝缘外壳和电压承载件之间的粘接往往不够致密，由此在两者接触界面容易存在细微的分层或缝隙，从而导致制品的局部放电和击穿。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于中高压电连接的绝缘套管，其制造可达到热固性绝缘套管的绝缘性能，同时可节约成本，提高制品回收的效率和环保性，并且在绝缘套管内部的空腔不需要附加任何绝缘物或绝缘气体，而是对套管内腔的普通大气环境进行抽真空处理。

本发明的另一目的是提供一种制造用于中高压电连接的绝缘套管的有效方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于中高压电连接的绝缘套管，包括一电压载体，其特征在于：还包括一绝缘外壳、一屏蔽件，所述绝缘外壳的中心设置一轴向通孔，所述电压载体穿设于所述通孔内；所述绝缘外壳为中空夹层设置，即，所述绝缘外壳的外壁与所述通孔的周壁之间设置一真空密闭腔室；所述屏蔽件轴向设置于所述绝缘外壳的外壁内。

优选的，所述真空密闭腔室由一绝缘端盖与所述绝缘外壳的外壁、所述通孔的周壁相互密封连接组成：即，所述绝缘外壳的外壁的下端与所述通孔的周壁的下端密封连接，所述绝缘端盖扣设在所述绝缘外壳的外壁的上端、所述通孔的周壁的上端并相互密封连接。

优选的，所述真空密闭腔室的真空度不低于10^-2Pa。

优选的，所述电压载体与所述通孔的周壁之间设置一半导体层。

优选的，所述通孔的周壁内沿轴向设置所述半导体层，所述半导体层为一层以上；所述半导体层之间绝缘隔离。

优选的，所述的屏蔽件为金属或半导电材料；所述的半导体层为半导电漆、胶布或导电聚合物；所述的绝缘外壳由玻纤增强的热塑性材料制成。

用于中高压电连接的绝缘套管的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：1）制造塑料套管本体，该本体包括电压载体、屏蔽件和绝缘外壳；2）将塑料套管本体放置在真空罐体中，将绝缘端盖放置在焊接压头中；3）对真空罐体进行抽真空；4）待真空罐体内达到一定的真空度后，将绝缘端盖与绝缘外壳的上端、通孔的上端焊接在一起，使绝缘外壳的外壁、通孔的周壁与绝缘端盖三者之间形成了真空密闭腔室。

优选的，所述步骤1）中，在模具上先后分别完成屏蔽件和绝缘外壳的注塑，在注塑绝缘外壳之前往模具中放置电压载体，形成塑料套管本体；此时屏蔽件为导电的塑料件。

优选的，所述步骤1）中，在电压载体和屏蔽件放入模具后，注塑绝缘外壳部分，形成塑料套管本体；此时屏蔽件可以是导电的塑料件，也可以为金属件。

优选的，所述步骤1）中，在电压载体放入模具后，注塑绝缘外壳部分，再安装屏蔽件，形成塑料套管本体。

优选的，所述步骤2）中，绝缘端盖与塑料套管本体进行超声波焊接，焊接压头具有竖直方向位移的自由度。

优选的，所述步骤2）中，绝缘端盖与塑料套管本体进行旋转摩擦焊接，焊接压头同时具有旋转和竖直方向位移的自由度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）节约成本。不管是SF₆还是固体绝缘或者绝缘油，都需要材料成本；2）利于环保。无温室气体、有毒气体的排放，也不需要回收和处理，制造环境洁净无污染；3）重量轻。相对固体绝缘和液体绝缘而言，真空套管的重量较轻；4）无界面问题。相对固体绝缘而言，真空绝缘套管内部的固体外壳和真空之间无界面缺陷；5）无液化温度。由于真空中的空气很稀薄，所以真空不存在液化的风险；6）安全可靠。由于真空采用的是负压，相比增压的SF₆，其使用更加安全；7）生产效率高。相比充SF₆的绝缘套管，需要先抽真空再填充SF₆；相比硅胶绝缘的套管节省了凝胶时间。

附图说明

图1是本发明实施例一的剖视图；

图2是本发明实施例二的剖视图；

图3是本发明的制造方法所用设施的剖视图。

图中标记为：

1、电压载体；2、绝缘外壳；3、屏蔽件；4、绝缘端盖；5、半导体层；6、真空罐体；

7、焊接压头；9、真空密闭腔室。

具体实施方式

下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：

实施例一

如图1所示，一种用于中高压电连接的绝缘套管，包括电压载体1、绝缘外壳2、屏蔽件3、绝缘端盖4、半导体层5，绝缘外壳2的外壁内部轴向埋设屏蔽件3，即，屏蔽件3沿电压载体1的轴向被包埋在绝缘外壳2的外壁内部；绝缘外壳2的中心设置轴向通孔，电压载体1穿设于通孔内；为减小本发明的局放和提高耐压水平，半导电层5放置在电压载体1的外周与绝缘外壳2中心的通孔的内周之间；半导体层5直接和电压载体1外表面接触，防止绝缘外壳2和电压载体1接触不良产生间隙从而产生局部放电的现象。

绝缘外壳2为中空夹层设置，即，绝缘外壳2的外壁与通孔的周壁之间设置真空密闭腔室9；真空密闭腔室9由绝缘端盖4与绝缘外壳2的外壁、通孔的周壁相互密封连接组成：即，绝缘外壳2的外壁的下端与通孔的周壁的下端密封连接，绝缘端盖4扣设在绝缘外壳2的外壁的上端、通孔的周壁的上端并相互密封连接；真空密闭腔室的真空度不低于10^-2Pa。屏蔽件3使用金属或半导电材料制作；半导体层5使用半导电漆、胶布或导电聚合物制作；绝缘外壳2由玻纤增强的热塑性材料制成，该热塑性材料长期运行温度大于130℃，熔点大于200℃。

屏蔽件3在绝缘外壳2沿电压载体1的长度方向具有一定的延伸，为达到预定的屏蔽件3与电压载体1之间的电容值，可以有不同程度的延伸。屏蔽件3在绝缘外壳2的外表面预留有接线柱，接线柱上设有盲孔，通过自攻螺钉或插销可以与屏蔽件3上的接线柱连接，从而可以将屏蔽件3电连接地以便调节和抑制绝缘套管内部的电场，有效地降低电压载体1与接地元件之间出现短路的风险。

实施例二

如图2所示，电压载体1的外表面与通孔的周壁之间设置了一层半导体层5；通孔的周壁内部沿轴向设置了一层半导体层5，即，这层半导体层5沿电压载体1的轴向被包埋在通孔周壁的内部；这两层半导体层5之间绝缘隔离。从而优化电场分布，改善本发明的放电和耐压。其它特征与实施例一相同。

实施例三

如图3所示，用于中高压电连接的绝缘套管的制造方法，包括如下步骤：

1）制造塑料套管本体，该本体包括电压载体1、屏蔽件3和绝缘外壳2；在模具上先后分别完成屏蔽件3和绝缘外壳2的注塑，在注塑绝缘外壳2之前往模具中放置电压载体1，形成塑料套管本体；此时屏蔽件为导电的塑料件。

2）将塑料套管本体放置在真空罐体6中，将绝缘端盖4放置在焊接压头7中；绝缘端盖4与塑料套管本体进行超声波焊接，焊接压头7具有竖直方向位移的自由度。

3）对真空罐体6进行抽真空；4）待真空罐体6内达到一定的真空度，一般真空度不低于10^-2Pa，再将绝缘端盖4与绝缘外壳2的上端、通孔的上端焊接在一起，使绝缘外壳2的外壁、通孔的周壁与绝缘端盖4三者之间形成了真空密闭腔室。

实施例四

如图3所示，用于中高压电连接的绝缘套管的制造方法，包括如下步骤：

1）制造塑料套管本体，该本体包括电压载体1、屏蔽件3和绝缘外壳2；在电压载体和屏蔽件放入模具后，注塑绝缘外壳部分，形成塑料套管本体；此时屏蔽件可以是导电的塑料件，也可以为金属件。

2）将塑料套管本体放置在真空罐体6中，将绝缘端盖4放置在焊接压头7中；绝缘端盖与塑料套管本体进行旋转摩擦焊接，焊接压头同时具有旋转和竖直方向位移的自由度。

3）对真空罐体6进行抽真空；4）待真空罐体6内达到一定的真空度，一般真空度不低于10^-2Pa，再将绝缘端盖4与绝缘外壳2的上端、通孔的上端焊接在一起，使绝缘外壳2的外壁、通孔的周壁与绝缘端盖4三者之间形成了真空密闭腔室。

实施例五

如图3所示，用于中高压电连接的绝缘套管的制造方法，包括如下步骤：

1）制造塑料套管本体，该本体包括电压载体1、屏蔽件3和绝缘外壳2；在电压载体放入模具后，注塑绝缘外壳部分，再安装屏蔽件，形成塑料套管本体。

2）将塑料套管本体放置在真空罐体6中，将绝缘端盖4放置在焊接压头7中；绝缘端盖与塑料套管本体进行旋转摩擦焊接，焊接压头同时具有旋转和竖直方向位移的自由度。

3）对真空罐体6进行抽真空；4）待真空罐体6内达到一定的真空度，一般真空度不低于10^-2Pa，再将绝缘端盖4与绝缘外壳2的上端、通孔的上端焊接在一起，使绝缘外壳2的外壁、通孔的周壁与绝缘端盖4三者之间形成了真空密闭腔室。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。