专利名称:气体绝缘金属包层电力设备的制作方法
本发明通常涉及一种气体绝缘金属包层电力设备，它特别还涉及提供带有置于通过充有一种绝缘气体的设备分隔室墙的单个或复个导体的金属包层电力设备。
众所周知，绝缘气体或绝缘气体和空气的混合气体的绝缘强度要高于空气的绝缘强度。因此，当用于金属包层电力设备的高电压装置安装在充有绝缘气体的箱中时，完全有可以能减少其尺寸或该电力设备的安装空间。
然而事实上通常是不可能把整个高电压装置装在充有绝缘气体的箱中，因为有些装置将经常与安装在箱外的装置连接或断开或为了监督和维护将在外面对其作检查。
把一密封式的开关装置箱作为一个气体绝缘金属包层电力设备的例子，把供电母线和负载副母线全部安置在一个充有绝缘气体的接地金属包层的母线室中，但是电路断路器被安装在母线室外的空气中，因此，为了联接位于母线室中的装置和安装在其外设备，一些导体应被置于穿过金属包层的分隔室墙。导体当然应该用适当的绝缘套管与接地的分隔室墙绝缘。用于使导体与接地分隔室墙绝缘的各类绝缘套管已为人们所知。然而，在母线室外的绝缘套管的大小或尺寸却不可避免地增加了从而防止了在空气环境中产生于导体和分隔室墙之间的闪络(在绝缘体表面上或沿着该表面绝缘击穿)。这是因为闪络电压只是随闪络距离(沿绝缘体表面的距离)的增加而趋于增加。并且，如果闪络距离过份地增加，将会存在另一个问题，就是通过绝缘套管内部在导体和分隔室墙之间产生绝缘击穿而此时在绝缘体表面不产生沿面闪络，因此这种方法不可能有效地增加闪络电压。
使用气体绝缘金属包层电力设备的优点在于能减小设备的尺寸。然而，绝缘套管的大小或尺寸过份地大，也就不可能利用气体绝缘的优点去有效地减小套个电力设备的尺寸，从而导致成本高、份量重和较大的安装空间等等。
以下参照一最佳实施例及其附图将对带有一先有技术绝缘套管的气体绝缘电力设备作进一步详细的描述。
在思想中带着这些问题，因此本发明的基本目的就是提供一种不降低在通过该设备分隔室墙和接地的导体间绝缘强度的带有尽可能最小绝缘套管的气体绝缘金属包层电力设备。
为了达到上述目的，用于安装电力装置的充有绝缘气体的气体绝缘金属包层电力设备中，有一个包括接地分隔室墙部件的接地分隔室墙;一个空气密封地安装在形成通孔的接地墙部件上的图柱形绝缘套管;一个用于连接安装在该电力设备内的电力装置和安装在该电力设备外的其它的装置的在中心由该园柱形绝缘套管支撑的载荷导体，导体穿过充有绝缘气体的该套管的内部园柱形空间，(a)该园柱形套管的一端空气密封地安装在该接地分隔室墙上，其安装方式是把该载荷导体的一个环状外表面面对通孔的环状内表面，该通孔形成于充有绝缘气体的、与该园柱形套管没有交错部份的、带有一空间距离g的该接地分隔室墙部件上，该载荷导体的环状外表面由该园柱形套管其它底端空气密封地支撑;(b)一充有一种绝缘气体的、该套管的内部园柱形套管空间的轴长等于或大于四分之一的空间距离g(1≥g/4)。该套管的内部园柱形空间的轴长等于最佳条件下通孔的直径φ1(1≈φ1)。
此外，内部园柱形空间的直径φ2与通孔的直径φ1之差等于或大于4mm(φ2-φ1≥4mm)。
另外，在导体被分成一种内部固定导体和一种内部移动导体，并在充有绝缘气体的绝缘套管的内部园柱形空间内带有一断开位置的情况下，安装于内部园柱形空间的内部固定导体的一端部的位置与导体的一个环状外表面之间的距离g的五分之一(B≥g/5)。
在按照本发明提供了如上述定义尺寸的园柱形绝缘套管的带有金属包层气体绝缘电力设备中，与其说导体与接地分隔室墙之间的绝缘强度取决于空气环境中的闪络时的绝缘强度还不如说它取决绝缘气体环境中的绝缘击穿时的绝缘强度，因此要最佳地采用现有的绝缘气体。
根据本发明对于先有技术的设备，我们可以显然地从本发明的最佳实施例的下列描述和在各类实验或试验中得到的相应的附图来理解气体绝缘金属包层电力设备的特征和优点，整个附图中相同的参考数标明了同样的或相同的另件或部件，其中图1是以一先有技术的气体绝缘的电力设备为例子展示一带有一先有技术的园柱形绝缘套管的密封式开关装置的横截面示意图;
图2展示了一先有技术的园柱形绝缘套管的一放大了的截面图;
图3是一如图2所示的先有技术的园柱形绝缘套管的模型图，该套管已被制造用于绝缘击穿试验;
图4是一展示在正、负极性脉冲电压下该套管的绝缘击穿试验结果的曲线图，它是在六氟化硫(SF6)气体中在0.1013MPa(1个大气压)下当变换套管的长度L时取得的;
图5展示了按照本发明的园柱形绝缘套管提供的第一实施例的密封式开关装置的一横截面示意图。
图6展示了按照本发明园柱形绝缘套管的第一实施例的一放大了的截面图。
图7A是一园柱形绝缘套管的模型图，该套管已被生产用于绝缘击穿试验;
图7B是一展示在正、负极性的脉冲电压下该套管的绝缘击穿试验结果的曲线图，它是在六氟化硫(SF6)气体中0.1013MPa(一个大气压)下当变换墙与导体之间的距离g时得到的;
图8A是如图6所示的园柱形绝缘套管的模型图，该套管已被生产用于绝缘击穿试验;
图8B是展示在正、负极性的脉冲电压下该套管的绝缘击穿试验结果的曲线图，它是在六氟化硫(SF6)的气体中在0.1013MPa(一个大气压)下当变换套管的长度l时得到的;
图9是一展示在正、负极性的脉冲电压下该套管的绝缘击穿试验结果的曲线图，它是在六氟化硫(SF6)气体中在0.1013MPa(一个大气压)下当变换图柱形绝缘套管的内部空间的直径O时得到的;
图10是一展示在正、负极性的脉冲电压下该套管的绝缘击穿试结果的曲线图，它是在当变换六氟化硫(SF6)气体与空气的混合比例时得到的;
图11A是一展示在正、负极性的脉冲电压下该套管的绝缘击穿试验结果的曲线图，它是在容量为90%的六氟化硫(SF6)和容量为10%空气的混合气体中在0.1013MPa(一个大气压)下当变换在墙与导体之间的距离g作为参考数时得到的;
图11B是一如图11A所示类似的曲线图，它是在墙上形成的通孔边绝缘得到的;
图12是一展示在正、负极性的脉冲电压下该套管的绝缘击穿试验结果的曲线图，它是在容量为90%的六氟化硫(SF6)和容量为10%的空气的混合气体中在0.1013MPa(一个大气压)下按照通孔的边缘形状分类当变换套管的长度1时得到的;
图13是一按照本发明园柱形绝缘套管的第二实施例的截面图;
图14展示了按照本发明园柱形绝缘套管提供另一实施例的另一种密封式开关装置的一横截面示意图;
图15是一展示按照本发明园柱形套管的第三实施例的截面图;
图16A是一如图15所示的园柱形绝缘套管的模型图，该套管已被生产用于绝缘击穿试验;
图16B是一在正、负极性的脉冲电压下该套管的绝缘击穿试验结果曲线图，它是在六氟化硫(SF6)气体中或在容量为90%的六氟化硫(SF6)和容量为10%的空气的混合气体中在0.1013MPa(一个大气压)下当变换安装于内部园柱形空间的内部固定导体的端部的安置距离B时得到的;
图17A是一放大了的按照本发明的带有波纹套管帽的园柱形绝缘套管的第四实施例的截面图;
图17B是一放大了的类似于图17A的示意图，其中带有一内部移动导体的套管与一内部固定导体断开。
为了更好地理解本发明，参照附图本文将简短地提及带有先有技术园柱形绝缘套管的一种气体绝缘金属包层电力设备。
图1展示了通过以气体绝缘金属包层电力设备为例的一种密封式气体绝缘的开关装置。图中，呈立方形的气体绝缘开关装置室1用一接地金属分隔室墙4把其分隔成二个电路断路器室2和一个母线室3。在分隔室墙4上，置放了由两个由塑料或瓷制成的园柱形绝缘套管5A和5B，并通过穿过墙4而固定其上。一个内部固定导体6A或6B通过每个园柱形绝缘套管6A或6B的中心安装在套管的一端上，用于连接供电母线或线或负载母线(图中未标出)，套管的另一端也照此安装。在电路断路器室2内，安装有一个可移动的滚轮式电路断路器7。该电路器7带有二个外部移动导体8A和8B以致于当断路器在断路器室中来回移动时可以与内部固定导体6A和6B各自地连接或切断。在母线室3内，排列了母线排(图中未标出)。这个母线室充有大气压等于或高于大气压力(0.10到0.2MPa)的绝缘气体例如六氟化硫(SF6)，或该气体和空气的混合气体。因此，当可移动的断路器7移进断路器室时，由于两个外部移动导体8A和8B各自地与两个内部固定导体6A和6B产生接触，断路器7与母线或负载母线相连接。
本发明密切地涉及园柱形绝缘套管5A或5B。因此，结合图2将仅对园柱形套管作了更详尽的描述。图中，在接地金属分隔室墙上形成了一通孔41，通过该孔园柱形绝缘套管5被固定地安装在墙上。更详尽地说，套管5形成了一园柱形墙51，一底端52和一法兰53。法兰53由用在例如螺栓55上的O形环54之类的密材料从外界气密地固定在分隔室墙4上。另一方面，内部定导体6也由用在如O形环56上的封件气密地固定在套管5底端52上，该导体通过导体5的中心。另外，图2中φ1代表形成在墙4上的通孔41的直径;φ2代表套管5内部园柱形墙51的内直径;φ3代表套管5的园柱形墙51的外直径，它小于φ1;Li代表套管的一个凸出长度(在墙4的内部表面与套管5的园柱墙51的内部端表面之间);Lo代表套管的一个外部凸出长度(在墙4的外表面与套管5的底端52的一个外表面之间);(φ1-φ3)代表一通孔41的环状表面与套管5的园柱形墙51的一外环状表面之间的间隙。另外，如下更详尽地描述，由于闪络(沿绝缘体表面绝缘击穿)产生在空气环境中要比产生在气体(六氟化硫)环境中来得容易，外凸出长度Lo通常长于内凸出长度Li。
从绝缘观点来看，图3展示了与图2展示的相同的套管5的模型。在图3中，将一高电压施加在导体6上，金属分隔室墙4如图示接地。另外，图3中绝缘套管5没有底端52这是因为各类实验表明套管5的底端52在闪络特性上不产生任何好的或坏的影响。这很自然因为当高电压施加于内部固定导体6与分隔室墙4之间时，闪络产生在沿着套管5的园柱形墙51的一个外园柱形表面之间。
图4展示了绝缘击穿电压(50%的发生概率)和套管5的外凸出长度L之间的关系的试验结果。在该试验中，每个尺寸如下φ1＝105mm，φ2＝90mm，φ3＝100mm，a＝2.5mm，套管法兰53的厚度为10mm，导体6(铝杆)的外径为30mm，套管5被置放在气压大约近似于大气压力的纯六氟化硫(SF6)环境中。另外，一个正极性脉冲电后和一个负极性脉冲电压独立地施加在导体6上。每一个脉冲电压(1.2×50微秒)有一大约为1.2微秒的脉冲上升时间和一个大约50微秒的脉冲宽度。
图4中的结果表明正极性下的击穿电压(在该电压时产生闪络)与在负极下的靠近L＝38mm的击穿电压相交叉。即凸出长度越长，正极性的脉冲击穿电压越高。为什么得到上述绝缘击穿特性的理由是由于园柱形绝缘套管5置于通过墙4，并且在内固定导体6和通孔41之间存在一间隙a。
上述试验表明就图3中展示的园柱形绝缘套管5来说它被置通过墙4，如果以增加内部固定导体6与墙4之间的闪络距离来增加套管5的凸出长度L，就不可能同时增加在正、负极性的脉冲电压下的施加于导体6的击穿电压。当然，当凸出长度L进而增加到最小点(L＝90)时，负极性的脉冲击穿电压可能增加。然而，还存在一问题，其中套管5的大小和尺寸的增加超过了实际的使用或另外的绝缘击穿直接地通过在导体6与接地墙4之间的园柱形绝缘套管5的内部产生，而沿绝缘体表面不产生闪络，因此这样不可能只有效地增加击穿电压。
鉴于上述的描述，按照本发明现在要提及一带有园柱形绝缘套管的气体绝缘金属包层电力设备。
图5展示了通过一例子的密封型开关装置，将根据本发明的园柱形绝缘套管的第一实施例加在其上。如图5所示的密封式气体绝缘开关装置1与如图1所示的先有技术的开关装置除了绝缘套管100A和100B外有同样的结构。因此，除了绝缘套管的结构特征和功能效果外，这种密封型开关装置的结构特征和功能效果实质上与先有技术的密封型开关装置的结构特征和功能效果相同。对于有同样功能和被认为没必要作详细说明的相同部分在这里我们就不说明了。
在图5中，应指出按照本发明一个园柱形绝缘套管100A固定在一个向外凸出的金属分隔室墙4上，该墙特别向外空间一边凸而不穿过墙4。这种园柱形绝缘套管100A的结构就是本发明的基本特征。
上述结构将在图6中进一步详细描述。按照本发明由塑料或瓷制成的套管100形成了园柱形墙101，一底端102和一法兰表面103。同样地，法兰表面103是用例如用在螺栓55上的O形环54之类的密封件气密地固定在接地金属分隔室墙4上。另一方面，内部固定导体6气密地固定在套管100mm底端102上，在其中心，通过一例如另一O形环56之类的密封件穿通其内园柱空间。
在图6中，φ1代表一形成在墙4上通孔41的直径，φ2代表园柱形墙101和大于φ1的套管100的法兰103的一个内直径，l代表套管100的内凸园柱形空间的一个长度，g代表在通孔41和内部固定导体6的外环形表面之间的一个距离，d代表导体6的直径。
例如，上述导体6，通孔41和园柱形绝缘套管100的实际尺寸如下d＝30mm，g＝30mm，φ1＝90mm，φ2＝95mm，l＝30mm这里，应指的是尺寸应满足下列条件l＝g，φ2＞φ1和φ2-φ1＝5mm
即内部园柱形空间的长度l大约等于通孔41和导体6之间的距离g;套管100的内直径φ2大于通孔41的直径φ1;φ1比套管100的内直径φ2小5mm。φ1小于φ2的原因是允许在接地金属墙4和导体6之间必定产生绝缘击穿。另外通孔41的两边缘成倒角状。
上述尺寸g、l、φ1和φ2之间的相互关系将参照附图在后面以各类试验结果的基础上加以更详尽地描述。另外，绝缘击穿试验将分别在纯六氟化硫(100% SF6)气体和在空气和六氟化硫(SF6)的混合气体中进行。
在六氟化硫(SF6)气体中在0.1013MPa(一个大气压)下(a)无园柱形绝缘套管图7A用图说明了试验条件，其中一通孔41形成在墙4上，只有导体6穿过该孔。墙4的厚度为1.2mm;导体(铝杆)6的直径为30mm。变换通孔41的直径φ1以适应通孔41和导体6之间的距离g。首先把装有上述墙4和导体6的试验箱抽真空;然后在1个大气压(大约0.1MPa)下充入100%的六氟化硫(100%SF6)的气体。将一高电压施加于导体6上，把墙4接地。当击穿以50%或大于50%的概率产生时正、负极性的脉冲电压由于每个距离g而决定。
图7B展示了试验结果，其结果表明(1)在正和负极性的脉冲高电压下击穿电压与距离g或孔径φ1成比例地增加，(2)正极性的脉冲击穿电压要高于负极性的脉冲击穿电压。
(b)带有园柱形绝缘套管图8A用图说明了试验条件，其中由胶木材料制成在内部园柱形空间中带有一长度l的园柱形绝缘套管100在φ1＜φ2的条件下气密地通过园柱形套管100。装有墙4和套管100的试验箱在一个大气压下(大约0.10MPa)充有六氟化硫(SF6)气体。该墙厚为1.2mm，导体直径d为30mm。在第一次试验中，尺寸如下φ1＝75mm，φ2＝85mm，φ2-φ1＝10mm，g＝22.5mm，在第二次试验中，尺寸如下φ1＝105mm，φ2＝110mm，φ2-φ1＝5mm，g＝37.5mm套管100的长度l被改变了。将一高电压施加于导体6上，把墙4接地。当击穿以50%的概率产生时，对于每一个长度1决定了正、负极性的脉冲电压。
图8B展示了试验结果，其结果表明(1)当l＝0时，正极性的击穿电压要低于负极性击穿电压。(2)如果l增大，正极性的脉冲击穿电压急剧上升但负极性的脉冲击穿电压只是缓慢上升，(3)如果l到达一值，与极性相关的脉冲击穿电压可以互换，(4)当l超过一更大的值时，击穿电压无论是在正极性和负极性的脉冲电压下都将达到饱和值。尤其是图8B表明如果l增大，引起击穿电压达到饱和值的原因是由于与其说击穿电压是主要依靠沿套管100的表面绝缘击穿(闪络)还不如说是依靠在空间g中的绝缘击穿，此时不考虑长度l。换句话说，没有必要把套管100的长度l增大到超过一预定值。
当比较图7B(无套管100)和图8B(带套管100)之间的试验结果时，可由两图中由虚线显示部分得到下列结果。
上述表格表明在带有长度l＝50的套管100与无套管100相比较的情况下，耐压提高10kv。
此外，图9展示了与如图8B所示相同的其它结果。图9的试验条件与如下图8B所示的第一次试验符合d＝30mm，φ1＝75mm，g＝22.5mm然而，在该试验中，套管100的长度l固定为l＝75mm但套管100的内径φ2从75mm变到91mm;即(φ2-φ1)从0到16mm变换。
如图9所示的上述试验结果表明当(φ2-φ1)/2为2mm或更大时，击穿电压近似达到饱和，当(φ2-φ1)/2小于2mm时，击穿电压急剧降低。上述(φ2-φ1)/2表明一个进入套管100的内部园柱形空间的墙4的凸出距离。因此，上述试验结果表明如果墙凸出长度为2mm或更大当l＝75mm时，耐压主要取决于在空间g中的绝缘击穿，而不是取决沿套管表面的绝缘击穿(闪络)。
(c)在六氟化硫(SF6)气体中的上述试验结论。
(ⅰ)参见图8B，当l大约为5mm，g＝22.5mm或当l大约为10mm，g＝37.5mm时，正、负极性的脉冲击穿电压彼此相等。即l与g的关系为l∶g＝5∶22.5或10∶37.5，或l≈g/4换句话说，当l≥g/4时，园柱形绝缘套管100的内部园柱形空间的长度l有助于改进绝缘耐压。在图8B中，当在第一次试验中(φ1＝75mm，φ2＝85mm，g＝22.5mm)l增大超过75mm时或当在第二次试验中(φ1＝105mm，φ2＝110mm，g＝37.5mm)l增大超105mm时，击穿电压等级没有提高。那就是说，当不考虑g值l增大超过φ1时，击穿电压等级没有提高。当l＝φ1时，园柱形绝缘套管100的内部空间的长度l最好等于或超g/4。当然，由于除了绝缘耐压的原因，有可能把l定大于φ1，此时有一电流变压器安装于园柱形绝缘套管100的外面。
(ⅱ)参见图a，当(φ2-φ1)/2≥2mm时，可得到高饱和的正和负极性的脉冲击穿电压;即，与套管100的内径φ2相比较起来，墙孔41的直径φ1可减少4mm。[Ⅱ]在六氟化硫(SF6)和空气的混合气体中在0.1013MPa(一个大气压)下(a)无园柱形绝缘套管100按照惯例，与在纯六氟化硫(SF6)气体中相比较，在六氟化硫(SF)和空气的混合气体中可以提高绝缘耐压等级，这是众所周知的。如图10所示，试验条件近似地与图7A所示的试验条件相符合。在这个试验中，通孔41的直径φ1固定为105mm，因此孔41和导体6之间的距离g固定为37.5mm。在两图(图7B和图10)的比较中，图7B中g＝37.5mm时的绝缘击穿电压与图10中六氟化硫(SF6)＝100%时的绝缘击穿电压相一致。施加在导体6上的试验电压是一脉冲上升时间大约为1.2微秒脉冲宽度大约为50微秒的脉冲电压(1.2×50微秒)。
如图10所示的试验结果表明绝缘击穿电压随混合气体比例的增加;在混合气体的比例为90%的六氟化硫(SF6)和10%的空气时得到一最大负极性脉冲电压;当混合气体包含40%或更多的六氟化硫(SF6)的的气体时，可获得一与在纯六氟化硫(SF6＝100%)气体中的绝缘击穿电压相等或大于其的绝缘击穿电压。即如果六氟化硫(SF6)和空气的混合气体包含40%或更多的六氟化硫(SF6)气体，最好含90%六氟化硫(SF6)气体时，可通过导体6进一步增增电压等级。
(b)带有园柱形绝缘套管由于已知在一个大气压(大约0.1MPa)下90%的六氟化硫(SF6)和10%的空气的混合气体为绝缘击穿的最佳状态，以下的试验进而在上述混合气体中进行。
(ⅰ)图11A用图示意了试验条件，其中在条件φ2＝φ1+10mm下距离g随作为参数的长度l变化，这里，应注意(φ2-φ1)/2＝2mm，因为图9表明如果(φ2-φ1)/2超过2mm或在绝缘击穿忽略园柱形绝缘套管100存在的影响，绝缘击穿电压近似地接近一常数。另外，在这个试验中，通孔41的内边缘呈倒角状。
另外，施加在导体上的只是一负极性的脉冲电压(1.2×50微秒)。这是因为在本发明的实施例中负极性的绝缘击穿电压通常低于正极性的绝缘击穿电压，从而当负极性的脉冲试验电压施加在导体上时可得知绝缘特性的趋势。
图11A表明绝缘击穿电压要比如图7B所示不用园柱形绝缘套管100在纯六氟化硫(SF6)气体中得到的绝缘击穿电压高得多，且如果距离g大于或等于20mm，该绝缘击穿电压不受长度l变化(20mm到100mm)的影响。另外，在图11A中，当l＝0时一个黑三角展示了由于沿套管表面绝缘击穿(闪络)而引起的绝缘击穿的情况。
(ⅱ)为了试验绝缘击穿电压在通孔41边缘的影响，用如图11A所示的同样方法，如图11B所描述的那样把墙4弯成一曲率半径(R＝10mm)的园角进行另一个试验。
图11B表明当l在0到10mm之间变换时，击穿电压相对较低，但当l从40到100mm之间变动而不受长度l变比化支配时绝缘击穿电压与图11A所示的基本相同。另外，尽管击穿电压有了一些提高(大约5kv)，仍可断定在两实施例之间没有明显的差别;即如果墙边缘是呈倒角状的，就没有必要把墙的边缘弯成园状。
(ⅲ)对于如图11A所示通孔41的边缘呈倒角状的结构和对于尽可能缩短园柱形绝缘套管100的长度l如图11B所示的把通孔41边缘弯成倒角状的结构已作了进一步的试验。在试验中，对于结构(A)和(B)两者其尺寸全部固定如下φ1＝75mm，φ2＝85mm，g＝22.5和φ1＝105mm，φ2＝115mmg＝37.5mm当套管100的长度l被变动后。上述试验条件与如图8B所示的完全相同。
图12表明(1)在g＝37.5mm时的负极性脉冲电压要高于g＝22.5mm时负极性脉冲电压。(2)当l在g＝22.5mm超过20mm时或当l在g＝37.5mm超过50mm时击穿电压几乎是常数，(3)与如图12所示的虚线所描述的在纯六氟化硫(SF6)环境中(图8B)得到的击穿电压相比，该击穿电压等级也能提高。(4)两种结构A和B之间在击穿电压上的不同相对很小。
(c)在六氟化硫(SF6)和空气的混合中进行上述试验的结论。
(ⅰ)六氟化硫(SF6)和空气的混合气体要比纯六氟化硫(SF6)的气体好，较好的是40%或更多比例的六氟化硫(SF6)和空气的混合气体，最好的是容量90%为六氟化硫(SF6)的混合气体。
(ⅱ)如果通孔41的边缘呈园状，击穿电压也不会有明显的提高。因此没有必要通过复杂的工艺加工通孔。然而，可以把通孔的边缘制成倒角状。
除了如图5所示的密封型气体绝缘开关装置，按照本发明可参照下例附图所述把园柱形绝缘套管用于其它的密封型开关装置。
图13展示了按照本发明为了在空气环境中增加闪络距离而形成了另一带有数个环状凹槽141a的园柱形延伸部份的园柱形绝缘套管140的第二实施例。在此情况中，套管140的内部园柱形空间的长度l被定义为l≥g/4。另外为了增强导体的支撑强度，最好还是进而提供另一个园柱形绝缘套管140a，它由如图13开关装置13中的双点划线所示。在这种情况下，为了改善由于导体6的电压而引起的绝缘击穿电压等级，最好在套管140和140a所形成的密封空间中充有绝缘气体。为了达到此目的，在套管140a上形成一耦合通道140a-1或在套管140和140a所形成的密封空间中充有另一种绝缘气体。
通过一例子图14展示了另一种密封型气体绝缘开关装置，按照本发明在其上运用了一园柱形绝缘套管的第三实施例。除了内部移动导体6 A-1或6 A-2和内部固定导体6 A-2或6 B-2，图14所示的开关装置与图5所示的开关装置有相同的结构。因此，对于没有描述的相同的部份在这里就不作同样的说明了。
开关装置1的特征在于在绝缘气体环境中把滚轮型的电路断路器与内部固定导体6 A-2和6 B-2断开。这是因为与当电路器在空气环境中被断开的情况相比可以增加绝缘耐压因而减小两者之间的断开距离。
更详细地说，图14所示的内部固定导体被分为内部移动导体6 A-1和内部固定导体6-2两部份。园柱形套管100可移动地分别支撑着内部移动导体6 A-1或6 B-1。内部移动导体6 A-1或6 B-1分别与开关装置外部的电路断路器7的外部移动导体8A或8B连接或断开，它们还与在开关装置箱1内内部固定导体6 A-2或6 B-2连接或断开。
在这种开关装置中，内部移动导体6 A-1和6 B-1在母线室3中空载的条件下通过移动滚轮式电路断路器7与内部固定导体6 A-2和6 B-2断开。此时，移动导体6 A-1和6 B-1仍然与外部移动导体8A或8B相接触。然后，在空气环境中外部移动导体8A和8B与内部移动导体6 A-1和6 B-1在空载条件下断开。
在图14中，应注意连接于供电母线或负载电缆的内部固定导体6 A-2或6 B-2的端部伸出分隔室墙4。
图15展示了按照本发明园柱形绝缘套管的第三实施例。在图15中，都是放大了的更详细的内部移动导体6-1，第二内部固定导体6-2和园柱形绝缘套管100。内部移动导体通过一密封件56空气密封地可移动地通过套管100的底端表面102并安置在其上。参考数57代表固定在内部移动导体6-1上适当位置的一制动环。为了安全起见最好在套管外部的导体6-1涂上一层适当的绝缘材料。
内部固定导体6-2在其端部形成了一面接触59从而导体移动至图15所示的右侧时使其与移动导体6-1的端部连接。第二固定导体6-2的端部穿过形成在接地金属分隔室墙4上的通孔41向套管100的内部空间延伸一段距离B。
在图15中，典型的尺寸如下d＝30mm，G(两导体阵面的断开间隙)＝45m，g＝30mm，φ1＝90mm，φ2＝95mm，B＝18mm，l＝110mm。
为了检查进入套管100的第二内部固定导体的适当延伸长度B，已作了进一步的试验。图16A展示了试验条件，其中d＝30mm，φ1＝75mm，φ2＝85mm，g＝22.5mm，l＝15mm或更长(长到不影响分隔室墙4和内部固定导体6-2之间的击穿电压)。
图16B展示了试验结果，它表明延伸距离为5mm或更长，就可以得到稳定的击穿电压。由于g为22.5mm，B/g＝5/22.5≈1/5，这样就可以得到当B≥g/5mm时B与g的较好的曲线关系。另外与图12相比较，如图16B所示145kv的击穿电压近似地与如图12所示的145kv的击穿电压相同(当l(15mm或更长)在g＝22.5mm时足够地长)。换句话说，如果内部固定导体6-2与在套管100内的内部移动导体6-1断开，导体6-2伸进套管100的园柱形内部空间直到B＝5mm或更长，这就可获得与如图12所示导体6穿过套管100的情况下相同的稳定的击穿电压。
按照本发明图17A和图17B展示了园柱形绝缘套管的第四实施例。
在图17A和图17B中，一个园柱形绝缘套管150可移动地穿过接地金属分隔室墙4上的一个通孔41。套管150由如一园锥形金属波纹管的一弹性套管帽60支撑。套管帽60的顶部气密封地被螺栓固定在套管150的法兰部份153上。套管帽60的底部通过一带有置于墙4与固定件61之间的O环状金属固定件61由螺栓气密地固定在分隔室墙4上。这里应注意的是套管帽60的顶部直径小于套管150的内径。另外，参考数64代表一由橡胶制成的减震制动部件，它们与套管150的法兰部份相连接。
在开关装置1中内部固定导体6-2由一个塑料或瓷制成的绝缘体9支撑。一内部移动导体6-1被固定在套管150的中心。把内部移动导体的两端设计成与如图17A和17B所示的内部固定导体6-2或外部移动导体8的端部相连接或断开。在开关装置1外的内部移动导体6-1由套管150的一延伸部份罩住。
在操作中，当滚轮式电路断路器7从如图17A所示位置移开开关装置箱1时，两导体8和6-1随套管150的移动而移动，两导体8和6-1与内部固定导体6-2断开。当制动部件64与墙4的内部表面产生接触时，两导体8和6-1与内部固定导体6-2断开一段如图17B所示的距离D，此时套管帽60被完全压缩。这里，由于电路断路器在充有气体的箱中和连接与供电母线或负载母线的内部导体断开，在与当电路断路器7在空气中断开时相比较可减少距离D。
当滚轮式电路断路器7进一步从如图17A所示位置移开开关装置箱1时，在空气中空载的条件下将外部移动导体8与内部移动式导体6-1断开。
当电路断路器移近箱1时，外部导体8首先与内部移动式导体6-1产生接触然后把套管150推向内部，这样也就把套管帽60推向内部直到如图17A所示的内部移动导体6-1与内部固定导体6-2连接。
这里，由于环形固定件61和套管帽60都是金属制的，套管帽60通过墙4接地。因此，绝缘击穿发生在套管帽60与内部移动导体6-1之间。为了满足上述已详细解释了的条件必然要决定套管150的尺寸。
在上述实施例中，园柱形绝缘套管被固定在分隔室墙上以致从墙上延伸到箱外。然而，也可以固定套管以致从墙上延伸到箱内。
如上述描述，按照本发明在为气体绝缘的电力设备而提供的园柱形绝缘套管中，通过套管以从墙上向外或向内延伸的方式固定在接地金属分隔室墙上及将套管的内部园柱形空间的轴长l定义为l≥g/4(g通孔的表面和导体之间的距离)，从而可以提高在通过套管的导体和接地金属分隔室墙之间不发生沿套管的表面绝缘击穿的绝缘耐压。
另外，在形成在分隔室墙上的通孔φ1和套管的内部园柱形空间φ2之间的直径差被定为等于或大于4mm的情况下，可以进一步防止沿套管表面发生绝缘击穿。
另外，在导体在套管的园柱形空间中被断开的情况下，进入套管内部园柱形空的导体的插入距离B被定义为等于或大于g/5从而防止沿套管表面发生绝缘击穿。
按照本发明在园柱形绝缘套管中，由于与其说绝缘击穿沿套管表面发生在空气环境中还不如说绝缘击穿发生在空气环境中的接地分隔室墙与导体之间，这对供作气体绝缘金属包层电力设备的园柱形绝缘套管来说可以有效地减小其尺寸、空间、重量和造价等。
权利要求
1.一种为了安装电力装置的充有绝缘气体的气体绝缘金属包层电力设备(1)，其有一包括一接地分隔室墙部件的接地分隔室墙(4)；一气密地固定在形或一通孔(41)的接地分隔室墙部件上的园柱形绝缘套管(51)；一为了连接安装在该电力设备内的电力装置和另一安装在该电力设备外的装置由该园柱形绝缘套管在其中心支撑的载荷导体(6)，该导体穿过充有绝缘气体的该套管的一个内部园柱形空间，其特征在于(a)通过把载荷导体(6)的一个外部环形表面直接面对一充有绝缘气体无该园柱形套管的交错部份并带有一空间距离g的形成在该接地分隔室墙在的通孔(41)内部环形表面的方式把该园柱形套管(100，140，150)的一端气密地固定在该接地分隔室墙(4，60)上，该载荷体(6)的外部环状表面由该园柱形套管的另一底端气密地支撑；(b)一充有一种绝缘气体的内部园柱形套管空间的轴长1等于或长于空间距离g的四分之一(1≥g/4)。
2.如权利要求
1所述的气体绝缘金属包层电力设备，其中该套管的内部园柱形空间的轴长l在最佳条件(l＝φ1)下近似地等于通孔(41)的直径φ1。
3.如权利要求
1所述的气体绝缘金属包层电力设备，其中该套管的内部园柱形空间直径φ2与通孔(41)直径φ1的差等于或大于4mm(φ2-φ1≥4mm)。
4.如权利要求
1所述的气体绝缘金属包层电力设备，其中该接地分隔室墙部件固定在接地隔室墙(4)上。
5.如权利要求
1所述的气体绝缘金属包层电力设备，其中该接地分隔室部件是一园锥形金属波纹管式的可移动的套管帽，它用于气密地及可移动地支撑该园柱形套管，一固定在该接地分隔墙上的底端和一固定在该园柱形套管(150)的端上的顶端。
6.如权利要求
4所述的气体绝缘金属包层电力设备，其中在该导体(6)被分为一内部固定导体(6-2)和一内部移动导体(6-1)并在充有绝缘气体的该绝缘套管的内部园柱形空间中安置一断开部份的情况下，进入内部园柱形空间的内部固定导体(6-2)一端的一个插入距离B等于或为长于通孔(41)的环状表面和导体(6)的一个外部环状表面之间的距离g的五分之一(B≥g/5)。
7.如权利要求
5所述的气体绝缘金属包层电力设备，其中在该导体(6)被分为一内部固定导体(6-2)和一内部移动导体(6-1)并在充有绝缘气体的该绝缘套管的内部园柱形空间外安置一断开部份的情况下，内部移动导体进一步被分为一内部移动导体(6-1)和一外部移动导体(8)，内部移动导体(6-1)在绝缘气体环境中空载的条件下首先与内部固定导体(6-2)和外部移动导体(8)断开，然后外部移动导体(8)在空气环境中空载的条件下与内部移动式导体(6-1)断开。
8.如权利要求
6所述的气体绝缘金属包层电力设备，其中在该导体(6)被分为一内部固定导体(6-2)和一内部移动导体(6-1)并在充有绝缘气体的该绝缘套管的内部园柱形空间外安置一断开部份的情况下，内部移动导体进一步被分为一内部移动导体(6-1)和一外部移动导体(8)，内部移动导体(6-1)在绝缘气体环境中空载的条件下首先与内部固定导体(6-2)和外部移动导体(8)断开，然后外部移动导体(8)在空气环境中空载的条件下与内部移动导体(6-1)断开。
专利摘要
通过把导体的外表面直接面对一无套管交错部分、并在其间带有一距离g形成在墙部件上的一通孔(41)的内部环状表面的方式把支撑一载荷导体(6)的气体绝缘金属包层电力设备的圆柱形绝缘套管气密地固定在一接地分隔室墙部件(4，60)上。当套管内部圆柱形空间的轴长1被定为1≥g/4和当通孔φ1和套管内部圆柱形空间φ2的直径差被定为φ2-φ1≥4mm时，可以有效地防止沿套管表面产生的绝缘击穿。
文档编号H01B17/30GK86101374SQ86101374
公开日1986年9月10日 申请日期1986年3月3日
发明者谷垣修造, 德重雅史 申请人:明电舍株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan