CN102057454A - 具有柔韧的绝缘体的高压仪用互感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压仪用互感器，其具有绝缘体，该绝缘体包括柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体(13)。可压缩的绝缘体允许针对强烈变化的温度范围使用现有的互感器设计，在现有技术中必要的油均衡波纹管可以舍弃，此外还可以成本低廉地制造高压仪用互感器。

Description

具有柔韧的绝缘体的高压仪用互感器
技术领域
本发明涉及一种具有绝缘体的高压仪用互感器。
背景技术
高压仪用互感器被置入供电网中，用于针对下列目的测量电压和电流：功率测量、在故障方面检测供电网、在供电网中调整载流、优化或减小供电网中的损耗等等。
针对电压范围在6kV至800kV之间的交流或直流电的下列具有绝缘体的高压仪用互感器属于现有技术：
1.在6kV至100kV的范围内针对室内和室外配电设备的环氧树脂或聚氨酯固体绝缘体。
2.针对72.5kV至800kV及更高的范围的油纸绝缘体。
3.针对72.5kV至800kV及更高的范围的SF6绝缘体。
前面第2和第3点所述的绝缘体在环境保护方面具有下列缺点：在第2点所述的油纸绝缘体的绝缘膜损坏的情况下可能有非常少量的油渗出，尽管现代的高压仪用互感器以较少的油量构建。但在使用纯的矿物油的情况下该较少的量是可降解的。相对于SF6绝缘体，通过油纸绝缘体实现了非常紧凑和高利用率的绝缘，其属于现有技术。在绝缘膜和密封***上很小的渗透也会通过棕色马上被发现。
前面第3点所述的SF6绝缘体对于室外互感器更成问题，这是因为在室外互感器的绝缘膜或密封***损坏时SF6可能进入大气中。必要的气压的压力显示器很少被使用，因为经验显示，为此所采用的测量仪是一个弱点。明显更有利的是评判具有SF6绝缘体的配电设备，这是因为其被持续地监控，且必须满足严格的法律规定。
前面第1点所述的环氧树脂或聚氨酯固体绝缘体作为电浇注树脂的应用在高压的情况下由于通过在互感器内部的加热产生的机械应力被推至极限。此外，该绝缘体是坚固、坚硬以及不柔韧的。相反，其是干的绝缘体，即在绝缘体通过过压、比如被闪电击中毁坏时不产生损坏的产品。
配有油纸和SF6绝缘体的高压仪用互感器在制造中的劳动强度较高。为了能够成本低廉地生产，该劳动强度高的绝缘体应该通过成本低廉的绝缘体代替。
作为高压仪用互感器的例子在图1中以截面图示出了根据现有技术具有油纸绝缘体512的高压电流互感器的测量件。高压仪用互感器包括由金属制成的外壳(顶部)501，其位于高压电位516上。高压仪用互感器同样还包括导体502，其引导待测量的电流IP且如外壳501那样位于高压电位516上。在内部的核心壳503中置入了用于探测电流IP的测量核心504。在油纸绝缘体512与外壳501之间的间隙505中填充油。绝缘套管506(可控的绝缘体)包括地电位508上的金属承载管507和任一绝缘材料509、比如油纸(OIP)、树脂浸渍的皱纹纸(RIP)、树脂纸(RBP)、具有合适的浸渍材料如SF6、空气或油的薄膜。绝缘器510是高压电位516上的外壳与大地之间必要的绝缘器。均衡波纹管511对于油纸绝缘体是必要的且均衡温度造成的油的容积变化。
图2示出了根据现有技术的高压电压互感器作为高压仪用互感器的另一个例子的截面图。高压电压互感器包括外壳523b(其位于地电位528上)、具有绝缘体的梯形的分层绕组531、绝缘套管526、绝缘器529和铁核524。采用油纸绝缘体532作为高压电位536上的高压极521与地电位528上的接地极523a或外壳523b(地电位528)之间的绝缘体。在接地极523a下方设置了次级绕组535。高压电压互感器包括作为电压接口522的在具有有源部件的绝缘套管526中的金属管527，其中，电压接口522与高压极521连接。梯形的分层绕组531与高压极521和接地极523a(地电位528)连接。高压电压互感器包括油间隙525，类似于间隙505(参见图1)。油纸绝缘体包括在梯形的分层绕组531与端距绝缘体533之间的分层绝缘体。端距绝缘体533设置在分层绕组端部534与地电位528上的外壳523b之间。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高压仪用互感器，其不具有与油绝缘体或SF6绝缘体相关的缺点，还能在高压下使用且可以成本低廉地制造。
该目的通过按照本发明的高压仪用互感器实现，如其在独立权利要求1中限定。独立权利要求10涉及一种用于制造按照本发明的高压仪用互感器的方法。有利的实施变型在从属权利要求中给出。
本发明的实质在于，按照本发明的高压仪用互感器具有绝缘体，其包括柔韧的且可压缩的硅胶绝缘体。可压缩的绝缘体允许针对温度强烈变化的范围采用现有的互感器结构设计。硅胶绝缘体是一种非常出色的绝缘体，其干燥且柔韧且在损坏时不会导致环境污染。
有利的是，按照本发明的高压仪用互感器是一种具有对地的顶部绝缘体的电流互感器(Stromwandler)，用于测量配电设备中的电流，其中，高压与地极之间的绝缘体包括柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体。因此，可以舍弃现有技术中必要的油均衡波纹管
有利的是，按照本发明的高压仪用互感器是一种针对在一相、两相和三相***中测量相与大地之间或相与零线之间的初级电压UP的感应的电压互感器，具有一个初级绕组和一个或多个次级绕组，其中，在分层绕组与外壳之间的绝缘体包括柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体。
有利的是，按照本发明的高压仪用互感器的柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体具有至少一个树脂和固化剂、比如WACKER SilGel612。双组分树脂(Zweikomponenten-Harzen)(环氧树脂和聚氨酯)的出色的特性产生了一种绝缘，其在非聚合的状态下具有非常低的粘性且可以容易地脱气(Entgasen)以及浇注。这些特性以及综合试验和构思导致选取双组分的硅胶浇注树脂。WACKERSilGel612是一种可浇注的、在室温下加成交联(additionsvernetzend)的双组分硅绝缘体。其不是在传统意义上硫化成硅橡胶，而是得到了一种较软的胶状的绝缘体。其特征在于，其具有非常低的硬度(硅胶)，是一种透明的化合物，具有突出的自粘接性且具有极佳的绝缘特性。此外，在没有游离的液态硅成分的情况下提供WACKER SilGel
Figure BPA00001266074100034
612。交联的硅胶是较软和柔韧的。其具有较高的绝缘强度，绝缘强度与油纸绝缘体的工作场强一致。以所采用的硅胶制成的绝缘体可以应用在下列典型地为高压仪用互感器所需要的温度范围内：-50℃至+60℃的外界温度或由于高压仪用互感器的自加热为-50℃至+100℃的绝缘体的工作温度。
有利的是，按照本发明的高压仪用互感器的柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体具有可压缩的填充材料。对于基质材料的可压缩性，为了降低成本和减小基质材料的重量，通过实验得到了由可压缩的微细空心球体制成的填充材料，其填充有气体、比如戊烷或异丁烷。试验了不同的填充度(比如10％、30％、50％)且进行了压力测试，用以实现所需要的可压缩性。具有不同球体尺寸、球体涂层、球体材料和填充气体的不同的微细空心球体被当作填充材料测试。进行了球对球结构或板对板结构(标准：击穿场强的1％)的击穿试验。由此得出的微细空心球体具有位于10μm至80μm、优选20μm至30μm的范围内的直径。微细空心球体具有1.5μm至2.5μm的壁厚。球体的尺寸从硬化的交联的双组分绝缘树脂的部分放电自由度、价格、可混合性和通过实验中的击穿试验获得的电气上的要求综合考虑得出。填充材料还有益于提高击穿场强和工作场强，而不会缩短使用寿命。所有这些都在结合用于处理针对较高的电气工作场强的内核心外壳和内部的顶部外壳壁的浇注表面的要求的情况下实现。
有利的是，可压缩的填充材料包括微细空心球体。微细空心球体是比如Expancel公司的产品类型Expancel 091 DE40d30。所述微细空心球体被证实为是特别有利的，此外还可以考虑另一种填充材料。
有利的是，在采用按照本发明的高压仪用互感器的绝缘体时，微细空心球体的比例为20％至50％、优选30％至40％。
有利的是，在按照本发明的高压仪用互感器中，微细空心球体分别具有热塑性的套筒，其配有用于连接微细空心球体与硅胶的粘料。微细空心球体在内部填充气体、比如戊烷或异丁烷。粘料的作用在于在微细空心球体上涂底层，因此，硅胶可以较好地粘接。绝缘体在互感器顶部外壳的内部壳体上以及在置入互感器内核的内部核心壳体上出色的粘附力防止了绝缘体从外壳壁上松开，其引起在间隙中的部分放电，部分放电会导致绝缘体的毁坏。
有利的是，在按照本发明的高压仪用互感器中，柔韧和可压缩的硅胶绝缘体在-50℃和+60℃之间的环境温度下可压缩15％至30％。必要的可压缩性取决于互感器外壳的尺寸。通过可压缩性可以舍去在现有技术中必要的油均衡波纹管。
本发明还涉及一种用于制造按照本发明的高压仪用互感器的方法，该高压仪用互感器具有柔韧和可压缩的硅胶绝缘体，其包括树脂、固化剂和填充材料，其中，树脂与填充材料以及固化剂与填充材料在真空下单独地预混合。
有利的是，在按照本发明的用于制造高压仪用互感器的方法中，树脂、固化剂和填充材料通过混合器在真空下混合，随后在外壳中在真空下填入，最后被置于压力下。在填入之后中断真空且将硅胶绝缘体在20℃下压缩15％至30％。这种填入实现了针对绝缘体的制造的劳动强度的最小化。
附图说明
下面参照附图借助于两个实施例详细说明按照本发明的高压仪用互感器。其中：
图3示出了按照本发明的高压仪用互感器的一个实施例的截面图，作为具有柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体的高压仪用互感器；以及
图4示出了示出了按照本发明的高压电压互感器的一个实施例的截面图，作为具有柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体的高压仪用互感器。
具体实施方式
图3示出了按照本发明的高压电流互感器的第一实施例，作为具有柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体13的高压仪用互感器，硅胶绝缘体相对于现有技术替代油纸绝缘体512(参见图1)。高压电流互感器包括金属制成的外壳(顶部)1，其位于高压电位16上。高压电流互感器同样还包括导体2，其引导待测量的电流IP且如外壳1那样位于高压电位16上。在内部的顶部外皮3中置入了用于探测电流IP的测量核心4。绝缘套管6或可控的绝缘体包括地电位8上的金属承载管7和任一绝缘材料9、比如油纸(OIP)、树脂浸渍的皱纹纸(RIP)、树脂纸(RBP)、具有合适的浸渍材料如SF6、空气或油的薄膜。绝缘器10是高压电位16上的外壳与大地之间必要的绝缘器。不需要对于油纸绝缘体是必要的且均衡温度造成的油膨胀的油膨胀部件(参见图1中的均衡波纹管511)。
图4示出了示出了按照本发明的高压电压互感器的第二实施例的截面图，作为具有柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体36的高压仪用互感器，硅胶绝缘体相对于现有技术替代端距绝缘体(Enddistanz-Isolierung)533(参见图2)和油间隙525(参见图2)。高压电压互感器包括外壳23b(其位于地电位28上)、高压电位36上的高压极21、接地极23a和铁核24。在接地极23a下方设置了次级绕组35。高压电压互感器包括作为电压接口的在具有有源部件(Aktivteil)29的绝缘套管中的金属管27，其中，电压接口与高压极21连接。梯形的分层绕组31作为具有多个分层绕组和一个分层绕组端部34的初级绕组与高压极21和地电位28连接。多个分层绕组之间的绝缘体必须保持得较远用以构建梯形的分层绕组31。多个分层绕组之间的绝缘体必须与硅胶绝缘体兼容，且硅胶绝缘体必须能够非常好地粘连在分层绕组上，由此可以不形成导致部分放电的间隙。
前述高压仪用互感器还可以采用其它结构设计的变型。特别是可以考虑不同的实施例的组合。

Claims (11)

1.一种高压仪用互感器，其特征在于，所述高压仪用互感器具有绝缘体，所述绝缘体包括柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体(13；36)。
2.如权利要求1所述的高压仪用互感器，其特征在于，所述高压仪用互感器是具有对地的顶部绝缘体(13)的电流互感器，用于测量配电设备中的电流，所述绝缘体在高压与大地之间包括柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体(13；36)。
3.如权利要求1所述的高压仪用互感器，其特征在于，所述高压仪用互感器是一种感应的电压互感器，用于测量一相、两相和三相***中相与大地之间或相与零线之间的初级电压UP，具有一个初级绕组(31)和一个或多个次级绕组(35)，所述绝缘体在分层绕组与外壳(23b)之间包括柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体(13；36)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的高压仪用互感器，其特征在于，所述柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体(13；36)包括至少一种树脂和固化剂、比如WACKER SilGel
Figure FPA00001266074000011
612。
5.如权利要求1至4中任一项所述的高压仪用互感器，其特征在于，所述柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体(13；36)包括可压缩的填充材料。
6.如权利要求5所述的高压仪用互感器，其特征在于，所述可压缩的填充材料是微细空心球体。
7.如权利要求6所述的高压仪用互感器，其特征在于，在置入所述绝缘体之后，所述微细空心球体的比例为20％至50％、优选30％至40％。
8.如权利要求6或7所述的高压仪用互感器，其特征在于，所述微细空心球体分别具有热塑性的套筒，所述套筒配有用于将所述微细空心球体与硅胶连接在一起的粘料，所述微细空心球体在内部填充有气体、比如异丁烷。
9.如权利要求1至8中任一项所述的高压仪用互感器，其特征在于，所述柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体(13；36)在-50℃至+60℃之间的环境温度下能够被压缩15％至30％。
10.一种用于制造高压仪用互感器的方法，其特征在于，所述高压仪用互感器具有柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体(13；36)，所述柔韧的和可压缩的硅胶绝缘体(13；36)包括树脂、固化剂和填充材料，其中，树脂与填充材料以及固化剂与填充材料在真空下单独地预混合。
11.如权利要求10所述的用于制造高压仪用互感器的方法，树脂、固化剂和填充材料借助于混合器在真空下混合，接着在真空下填入外壳中，最后被置于压力下。
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