CN101501951B - 具有盘形绝缘子的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其包括一个中心区(3)，该中心区被一个相对于中心区(3)有较小壁厚的过渡区(4)围绕。此外，盘形绝缘子(1、1a)还有一个边缘区(5)，该边缘区通过过渡区(4)与中心区(3)连接。在中心区(3)内设第一、第二和第三导电块(11a、11b、11c)。

Description

具有盘形绝缘子的装置

技术领域

本发明涉及一种具有盘形绝缘子的装置，其包括第一导电块，导电块沿圆盘轴线的方向在中心区内在盘形绝缘子两侧具有触点接通点，以及该装置还包括一个相对于中心区有较小壁厚的过渡区，该过渡区连接中心区与盘形绝缘子的边缘区。

背景技术

例如由德国公开文件DE10339822A1已知这种装置。在那里介绍了一种具有盘形绝缘子的装置，该装置在盘形绝缘子的中心区设有单个电导体。这种已知的装置基本上同轴于盘形绝缘子的圆盘轴线地定向。基于所述的装置，所以当其例如使用在多相输电***中时必需使用多个这种已知的装置。然而这便需要比较大的位置。除了较大的位置需求外，还可记录到增大了材料消耗量。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，提供一种有盘形绝缘子的装置，它在材料消耗量低和外形尺寸小的同时可以使用于多相输电***中。

按照本发明上述技术问题在本文开头所述类型的具有盘形绝缘子的装置中采取下述措施得以解决：第二导电块沿圆盘轴线的方向在中心区内在盘形绝缘子两侧具有触点接通点。

通过使用第二导体，以更好的方式利用盘形绝缘子的电绝缘作用。

此外可有利地规定，第三导电块沿圆盘轴线的方向在中心区内在盘形绝缘子两侧具有触点接通点。

在工业上使用的多相输电***通常考虑采用三相***。这种***需要三个彼此绝缘地布置的电导体。基于在一个公共的盘形绝缘子上设置三个导电块，所以可以减小总装置的尺寸，因为导电块的触点接通点集中地布设在中心区内。通过布设在盘形绝缘子两侧的触点接通点，导电块可以与其他有源部件连接。

除了将所述按照本发明的具有盘形绝缘子的装置用于多相***外还可以规定，将所述装置用于传输大的功率。在这种情况下可以给第一、第二和第三导电块施加同样的电势，以及所有这三个导电块都用于构成共同的输电路径。由此可以将大的电流分配到这三个导电块上。基于三个导电块与横截面相同的单个导体相比具有更大的表面，所以当流过电流时形成的焦耳热可以更好地排放到周围环境中。此外，在施加交变电压和随之发生的输送交变电流时，记录到所谓的集肤效应。在这种情况下较大电流密度的区域出现在导电块表面附近。在电导体内部的区域没有全部用于导引电流。当利用多个导电块时，发生较低程度的集肤效应，因为电流分配给多个导电块。

因为中心区规定用于固定多个导电块和用于导电块相应触点接通点的定位，所以盘形绝缘子的边缘区用于构成封闭盘形绝缘子的边界。盘形绝缘子有利地在边缘区内可以具有与中心区类似或相同的壁厚。边缘区与过渡区相比应至少有加厚的壁。此外，在边缘区内可布设密封件，使盘形绝缘子可例如在法兰上密封。为此可有利地规定，盘形绝缘子的边缘区被一个配件围拦。所述配件可例如是一个金属环，盘形绝缘子与之气密地连接。金属环提供盘形绝缘子的边缘区并因而为整个盘形绝缘子提供附加的稳定性。在金属环内可例如制一些孔，它们基本上沿圆盘轴线方向延伸，以及例如用于将盘形绝缘子固定在法兰上的螺栓可以穿过它们。典型地，按照本发明的具有盘形绝缘子的装置用在气体绝缘的开关设备中。在这类设备中，导电激活的导体，例如汇流排或配电装置，装在气密封闭的包封外壳内，其中，在包封外壳内部充填绝缘气体。作为绝缘气体可例如使用六氟化硫、氮或其他适用的负电性气体。有利地绝缘气体应处于高压下。在这种情况下包封外壳设计为压力容器。

所述具有盘形绝缘子的装置在包封外壳上可以是压缩气体容器的压力密封的屏障的组成部分，或者也可以装在压力容器内部。

另一项有利的设计可以规定，过渡区具有环绕圆盘轴线的环形槽。

通过规定过渡区有较小的壁厚，可以消耗较少的材料制造盘形绝缘子。另一方面通过在盘形绝缘子表面上的环形槽加大了沿径向的路程。由此难以形成沿表面延伸的漏电路径。此外所述槽可以用负电性气体冲洗。这尤其在气体绝缘的开关设备中是有利的，这种开关设备充填有处于高压状态下的绝缘气体。在盘形绝缘子表面区内增加的绝缘气体容积，改善了整个装置的绝缘能力。与固体绝缘相比，气态绝缘的优点在于，在电击穿的情况下气体绝缘自动恢复。盘形绝缘子在电击穿后没有这种自动恢复能力。通过例如在环形槽内部设置增大的绝缘气体容积，提高了按照本发明的具有盘形绝缘子的装置的工作安全性。

此外可有利地规定，环形槽的彼此相对置的槽壁具有的距离，大体等于环形槽的底部区内盘形绝缘子的壁厚。

环形槽可以设计为具有不同的横截面。在这方面特别有利的是，所述槽壁的间距从底部区起渐增，从而呈现一种近似梯形的横截面。在这里有利地，过渡处与棱边应设计成倒圆的，从而造成从中心区和从边缘区到基本上通过环形槽构成的过渡区一种连续的过渡。此外，一种从底部区到槽壁的棱边朝槽口方向扩展的型面是有优点的，因为这种槽能比较容易加工。这种槽例如可以用切削材料的刀具从盘形绝缘子上切削加工而成。然而也可以规定，盘形绝缘子例如用铸造方法生产，以及槽在盘形绝缘子铸造期间成形。

当槽宽大体等于盘形绝缘子在其底部区的壁厚时，得到一种紧凑的、有足够稳定性的过渡区。此外在过渡区形成用于容纳绝缘气体的足够的容积。

除此之外，这种尺寸设计还有一个优点，过渡区尽管设有一个大的用绝缘气体冲洗的容积，但仍具有足够的机械强度。由此能够将所述具有盘形绝缘子的装置例如设计为气密组件，并借助通过法兰固定在气体绝缘设备的相应法兰上的盘形绝缘子构成一个气腔的边界，以及将此装置用作压力容器的气密区段。

此外可以有利地规定，就圆盘轴线而言在盘形绝缘子两侧布设环形槽。

通过在盘形绝缘子两侧布设环形槽，可支持盘形绝缘子的对称设计。在这方面可以有利地规定，这些槽以相同的方式成形，尤其沿同样的半径环绕盘形绝缘子的圆盘轴线。

本发明另一项有利的设计可以规定，三个导电块布置为，使处于盘形绝缘子一侧的触点接通点构成等边三角形的角点。

有利地导电块应例如设计为旋转对称体的形式，它们在旋转对称体的端面上有触点接通点。有利地导电块是桶形或缩腰形。这些形状可以使导电体制有大的可埋入到盘形绝缘子内的外表面以及角刚性地与连接。通过将触点接通点布置在等边三角形的角点，达到触点接通点均匀分布在盘形绝缘子的中心区内。有利地触点接通点的布置应规定为，使处于等边三角形边上的边中分线的共同的交点处于盘形绝缘子的圆盘轴线上。由此将所有的触点接通点布置为离盘形绝缘子的圆盘轴线有等量的距离以及均匀地分布在圆的轨道上。

这种装置有另一个优点，在将所述具有盘形绝缘子的装置用于各个导电块的电势互不相同的多相输电***中时，获得一种电磁有利的结构。

另一项有利的设计可以规定，至少一个穿过环形槽的过梁连接中心区与边缘区。

通过采用过梁，可以搭接在中心区与边缘区之间的过渡区。这尤其对于具有盘形绝缘子的装置在机械性能方面提出高要求时是有利的。例如过梁可以具有与盘形绝缘子中心区近似相同的壁厚。然而也可以规定，过梁仅体现在槽内部的加厚以及在过梁的区域内槽有较小的深度。为了获得有利的电介特性，可有利地规定槽在过梁区内要修圆以及采取碗形过渡。

还可以有利地规定，过梁相对于圆盘轴线沿径向定向。

通过径向定向，过梁可有利地将力从盘形绝缘子的圆盘轴线的区域传入边缘区。由此达到中心区具有良好的稳定性。在这方面特别有利的是，中心区和边缘区有大体相同的壁厚以及过梁同样有大体相同的壁厚。由此通过过梁建立中心区与边缘区之间的平板状连接。此外，在使用围绕盘形绝缘子边缘区的配件时可以规定，配件同样有相同的壁厚。由此形成有盘形绝缘子的装置的一种平板状结构，它也可以置入狭窄的缝状空间中。其结果是带来装配方面的优点，因为盘形绝缘子实际上可以横向于圆盘轴线移入装配位置或从装配位置移出。若连接的内部配件未被按照本发明的结构覆盖或倒截，则可以方便地更换或变换所述具有盘形绝缘子的装置。

此外可以有利地规定，过梁按等边三角形的边中分线的方式布置。

这种布置方式的优点是，过梁离导电块的触点接通点有尽可能大的距离。此外，在等边三角形的那些触点接通点处于其中的角点区域内，存在部分环形槽，槽中可以充满绝缘气体。在触点接通点与边缘区之间的狭窄部位，意味着是在所规定的布置中的关键区段，它们还通过槽防止形成漏电路径和击穿。

此外可以有利地规定，多个同样定向的过梁将环形槽再分成多个扇形段。

通过使用多个过梁，将环形槽分成多个扇形段。在设置三个导电块以及它们的触点接通点标志等边三角形的角时，特别有利的是存在三个过梁，它们沿盘形绝缘子圆盘轴线的径向定向。采用这种结构可以将力均匀分布地从中心区传入边缘区。因为实现了绕盘形绝缘子圆盘轴线均匀的力分布，所以力可以均匀地传入边缘区。由此在降低材料消耗量的同时创造了一种可受载的装置，而且这种装置也能承受高压。

环形槽的扇形段为在一个圆形轨道上的一些相应区段。这些扇形段应当是具有相同半径的弧段。此外，这些扇形段尺寸设计相同并构造为，使它们在盘形绝缘子两侧相对于圆盘轴线叠合设置。

另一项有利的设计可以规定，就圆盘轴线而言在盘形绝缘子两侧布设一致的过梁。

在两侧布设的过梁附加地增大了具有盘形绝缘子的装置的阻力。盘形绝缘子可用于压力容器内，与应沿盘形绝缘子的哪个方向承受高压无关。例如具有盘形绝缘子的装置可作为气密的屏障布设在两个相邻气腔之间。通过导电块可以使处于气腔内的有源部件互相导电触点接通。在这方面可以规定，在其中一个气腔内存在比另一个气腔内高的压力，从而规定盘形绝缘子的压力负荷仅沿一个方向。然而也可能出现这种情况，在有较高压力的那个气腔中出现突然的压力损失，所以盘形绝缘子突然承受来自反方向的高压。为了能掌控这种情景，优选在盘形绝缘子上布设一致的过梁。

另一项有利的设计可以规定，中心区、过渡区和边缘区是电绝缘体的一些组成部分。

通过由中心区、过渡区和边缘区构成一个共同的电绝缘体，导致可以应用经济的加工方法。例如盘形绝缘子可通过铸造法生产。由此可以形成高质量的表面并避免昂贵的后续加工。

还可以有利地规定，边缘区具有基本上圆形的轮廓，该轮廓具有至少一个沿径向突伸出的造型。

在截断圆形轮廓时，借助所述造型构成一种防旋转的装置。例如在采用配件时可在该配件上制一个一致的槽，其中***所述的造型。由此可以使盘形绝缘子与配件之间难以进行相对运动。在这方面例如可以规定，在边缘区成形单个或多个造型。

另一项有利的设计可以规定，所述造型与过梁轴线相同地定向。

造型与过梁的同轴定向充分利用了在此区域内的材料增强，以通过造型拦截扭转力。

附图说明

下面在附图中示意性表示出本发明的实施例并随后详细说明。

其中：

图1表示具有第一种设计方案的盘形绝缘子的装置；

图2表示沿轴线A-A通过第一种设计方案的盘形绝缘子剖开示出的剖面图；

图3表示具有第二种设计方案的盘形绝缘子的装置；以及

图4表示沿轴线B-B通过具有第二种设计方案的盘形绝缘子的装置剖开示出的剖面图。

具体实施方式

图1表示具有第一种设计方案的盘形绝缘子1的装置的俯视图。盘形绝缘子1具有一种基本上圆盘状的结构，以及它有近似圆形的外轮廓。第一种设计方案的盘形绝缘子1的结构同心于圆盘轴线2。中心区3设置为同心于圆盘轴线2。此中心区3优选地有圆形轮廓。此外中心区3有恒定的壁厚(也可参见图2)。过渡区4环形围绕着中心区3与该中心区3邻接。过渡区4基本上设计为环形并有比中心区3更小的壁厚。边缘区5又围绕着过渡区4地与之连接。边缘区5则有比过渡区4厚的壁。优选地中心区3和边缘区5有大体相同的壁厚。

在边缘区5内制有槽6，它们在盘形绝缘子1两侧圆形地环绕圆盘轴线2延伸。在槽6内可装入弹性密封件，所以第一种方案的盘形绝缘子1可密封地压靠在一个外壳部分上，例如一个法兰上。

为了机械地增强边缘区6，用一个金属配件7围绕此边缘区。配件7设计为环形并沿径向保护第一种方案的盘形绝缘子1。在这里配件7设计为，从径向环形的环出发，部分边缘区5还扣住盘形绝缘子1的两侧。此外在配件7内设有基本上平行于圆盘轴线2定向的孔8，第一种设计方案的盘形绝缘子1可以借助这些孔固定在外壳组件上，例如法兰上。为此可将夹紧件，例如螺钉穿过这些孔8。此外第一种方案的盘形绝缘子1还有至少一个就圆盘轴线2而言沿径向延伸的造型9，该造型截断盘形绝缘子1的基本上圆形的轮廓。造型9置入在配件7的凹槽内以及起防止配件7与第一种方案的盘形绝缘子1之间旋转的作用。例如可以规定，所述盘形绝缘子1与配件7气密地连接。

在本例中过渡区4由第一环形槽10a和第二环形槽10b构成。这两个环形槽10a、10b同样设计，以及在盘形绝缘子1的彼此背对侧相对于圆盘轴线2叠合布置。过渡区4连接边缘区5与第一种方案的盘形绝缘子1的中心区。环形槽10a、10b起加长表面漏电路径的作用，从而防止形成不希望的漏泄电流。此外在环形槽10a、10b的底部区内的壁厚大体相当于槽宽。作为槽的横截面选择为从槽底起逐渐展宽的横截面。由此增大槽内部容纳绝缘气体的容积。环形槽10a、10b的边缘及底部区设计成倒圆的。

此外，在中心区内还布设一个第一导电块11a、一个第二导电块11b和一个第三导电块11c。这些导电块11a、11b、11c沿圆盘轴线2方向贯穿盘形绝缘子1。在第一种方案的盘形绝缘子1两侧的表面内，触点接通点12a、12b、12c、12d分别集成组合在各自的导电块11a、11b、11c上。在本例中，导电块11a、11b、11c设计为旋转对称体，它们在其外表面的中央区具有缩腰。导电块11a、11b、11c通过该缩腰角刚性地与第一种方案的盘形绝缘子1连接。

导电块11a、11b、11c气密地嵌入第一种方案的盘形绝缘子1中。在这里触点接通点12a、12b、12c、12d设计为，在导电块11a、11b、11c内分别加工螺纹盲孔，这些螺纹孔并没有完全穿透导电块11a、11b、11c。由此也在导电块11a、11b、11c区域内造成一种气密的屏障。然而也可以规定，例如在导电块11a、11b、11c内布设通孔，从而可以通过所述具有第一种方案的盘形绝缘子1的装置实施换气。不过也可以规定，这种用于换气的孔也可以设在有第一种方案的盘形绝缘子1的装置的其他组件上。

导电块11a、11b、11c的触点接通点12a、12b、12c、12d基本上采用圆形轮廓，它们的中点以这样的方式分散布设，即，使得各自导电块11a、11b、11c的触点接通点12a、12b、12c、12d形成等边三角形的角点。此外，触点接通点12a、12b、12c、12d布置为离圆盘轴线2全都有同样远的距离。在这里，导电块11a、11b、11c它们各自的触点接通点12a、12b、12c、12d在中心区3内离开圆盘轴线2并朝过渡区4的方向移动。基于分别处于导电块11a、11b、11c与配件7之间的环形槽10a、10b，所以处于环形槽10a、10b内的绝缘气体可以隔离导电块11a、11b、11c与配件7之间不同的电势。

图2表示由图1已知的装置沿轴线A-A的剖面图。

由图2可以看出，第一种方案的盘形绝缘子1的无论中心区3、过渡区4还是边缘区5，都是整体式绝缘子的组成部分。例如第一种方案的盘形绝缘子1可以用铸造法在利用配件7作为铸模的情况下浇铸在配件7中。在所述的浇铸期间也可以将导电块11a、11b、11c埋入第一种方案的盘形绝缘子1内。

图3表示有第二种方案的盘形绝缘子1a的装置。鉴于盘形绝缘子1a分成同轴于圆盘轴线2延伸并被配件7围绕的中心区3、过渡区4、边缘区5，所以按照第二种方案的盘形绝缘子1a与由图1和图2已知的第一种方案的盘形绝缘子1在这方面没有什么区别。因此下面作用相同的组件采用与由针对图1和图2的说明部分中已知的同样的附图标记。第一、第二和第三导电块11a、11b、11c的触点接通点12a、12b、12c、12d的布局也选择相同的方式。配件7仍使用由图1和图2已知的那个配件。

第二种方案的盘形绝缘子1a在设计方面的差别在于过渡区4的设计。在本例中，过渡区4被第一过梁13a、第二过梁13b和第三过梁13c断开。过梁13a、13b、13c绕圆盘轴线2均匀分布地排列。过梁13a、13b、13c总是有与中心区3相同的壁厚(见图4)。然而也可以规定，这些过梁虽然有与过渡区4相比增厚的壁，但有比中心区3小的壁厚。在种情况下，环形槽10a、10b在过梁13a、13b、13c的区域内有较小的深度。

然而在本例中环形槽10a、10b完全被过梁13a、13b、13c截断。由此得到三个扇形的槽段10a1、10a2、10a3。这些扇形的槽段10a1、10a2、10a3相对于圆盘轴线2而言沿径向定向，以及围绕圆盘轴线2分别错开120°排列。

在本例中，在边缘区5内，在过梁13a、13b、13c各自汇入的位置分别设有造型9，它们伸入配件7的凹槽中。借助这些造型9和凹槽，构成配件7与第二种方案的盘形绝缘子1a之间的一种防转转装置。作为举例在图3中切开示出了一个造型9。然而可以规定，仅设单个造型9。此外，过梁13a、13b、13c定向为，使它们的主轴线起由导电块11a、11b、11c的触点接通点12a、12b、12c、12d构成的等边三角形的边二等分线的作用。由此在每一个触点接通点12a、12b、12c、12d或导电块11a、11b、11c与边缘区5之间，分别居中布设其中一个扇形槽10a1、10a2、10a3。

图4表示由图3已知的装置沿轴线B-B的剖面图。可以看出，在第二种方案的盘形绝缘子1a两侧设有同样的扇形段10a3、10b3，它们彼此叠合地定向。

Claims (13)

1.一种具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其包括第一导电块(11a)，该第一导电块在中心区(3)内沿圆盘轴线(2)的方向在盘形绝缘子(1、1a)两侧具有触点接通点(12a、12b、12c、12d)，以及该装置还包括相对于中心区(3)而言有较小壁厚的过渡区(4)，该过渡区连接中心区(3)与盘形绝缘子(1、1a)的边缘区(5)，其特征为：第二导电块(11b)在中心区(3)内沿圆盘轴线(2)的方向在盘形绝缘子(1、1a)两侧具有触点接通点(12a、12b、12c、12d)，其中，所述过渡区(4)具有环绕所述圆盘轴线(2)的环形槽(10a、10b)，该环形槽具有梯形横断面。

2.按照权利要求1所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，第三导电块(11c)在中心区(3)内沿圆盘轴线(2)的方向在盘形绝缘子(1、1a)两侧具有触点接通点(12a、12b、12c、12d)。

3.按照权利要求1或2所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，所述环形槽(10a、10b)的彼此相对置的槽壁具有的距离，大体等于环形槽(10a、10b)的底部区内盘形绝缘子(1、1a)的壁厚。

4.按照权利要求1或2所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，就圆盘轴线(2)而言在盘形绝缘子(1、1a)两侧布设环形槽(10a、10b)。

5.按照权利要求2所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，三个导电块(11a、11b、11c)布置为，使处于盘形绝缘子(1、1a)一侧的触点接通点(12a、12b、12c、12d)构成等边三角形的角点。

6.按照权利要求5所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，至少一个穿过环形槽(10a、10b)的过梁(13a、13b、13c)连接中心区(3)与边缘区(5)。

7.按照权利要求6所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，所述过梁(13a、13b、13c)相对于圆盘轴线(2)沿径向定向。

8.按照权利要求7所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，过梁(13a、13b、13c)按照对所述等边三角形的边二等分线的方式布置。

9.按照权利要求6至8之一所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，多个同样定向的过梁(13a、13b、13c)将环形槽(10a、10b)分成多个扇形段(10a1、10a2、10a3、10b3)。

10.按照权利要求6至8之一所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，就圆盘轴线(2)而言在盘形绝缘子(1、1a)两侧布设一致的过梁(13a、13b、13c)。

11.按照权利要求6至8之一所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，所述中心区(3)、过渡区(4)和边缘区(5)是一个电绝缘体的一些组成部分。

12.按照权利要求6至8之一所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，所述边缘区(5)具有基本上圆形的轮廓，该轮廓具有至少一个沿径向伸出的造型(9)。

13.按照权利要求12所述的具有盘形绝缘子(1、1a)的装置，其特征为，所述造型(9)与过梁(13a、13b、13c)轴线相同地定向。

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