CN112712942B - 一种绝缘子组件及使用该绝缘子组件的高压开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于高压开关技术领域，具体涉及一种绝缘子组件及使用该绝缘子组件的高压开关设备，绝缘子组件包括绝缘子、传感器，绝缘子包括主导体、金属法兰以及绝缘部，所述金属法兰的外周面上设有延伸至所述绝缘部中的电极安装孔；传感器包括穿装于电极安装孔中的电极，电极用于感应主导体的电压信号，电极上设有用于连接带电显示装置的接线部；所述电极具有朝向主导体的电极内端，电极内端可与电极安装孔的孔底适配贴合，电极内端用于与主导体配合形成检测电容；绝缘子组件还包括盖板、弹性组件，盖板固定安装在金属法兰上，并用于朝主导体所在的方向顶压电极；弹性件设于所述电极中和/或电极与盖板之间，以将所述电极内端顶压在电极安装孔的孔底。

Description

一种绝缘子组件及使用该绝缘子组件的高压开关设备

技术领域

本发明属于高压开关技术领域，具体涉及一种绝缘子组件及使用该绝缘子组件的高压开关设备。

背景技术

现有技术中，为准确反应高压开关设备中主回路的带电情况，多采用带电检测装置进行检测，高压开关设备包括壳体和布置在壳体内的中心导体，相邻壳体之间是依靠绝缘子进行固定相连的，相邻壳体中的中心导体也是通过绝缘子中的主导体实现导电连通，目前的高压开关设备带电检测装置是依托于高压开关设备自带的结构来设置的，主要有两种设计结构。

第一种结构如图1所示，在壳体102上设置有特定尺寸的拔口，用盖板103进行封闭，盖板103与壳体102之间有第一密封圈104进行密封。盖板103中固定穿装有绝缘子109，绝缘子109通过第二密封圈108实现与盖板103的密封配合，绝缘子109的内端固定安装有传感器的电极105，绝缘子109的外端通过屏蔽电缆106连接带电显示装置，在盖板103上固定有保护罩107对绝缘子109进行防护。电极105与中心导体101之间形成检测电容，电极105获得的电压信号经屏蔽电缆106传输到带电显示装置处。第一种结构的缺点是需要在壳体102上增设拔口，结构复杂，成本高，密封性差，布置受限，不利于高压设备的小型化和紧凑型设计。

第二种结构如图2和图3所示，第二种带电检测装置集成在盆式绝缘子201中，盆式绝缘子201包括主导体202、金属法兰204和绝缘部203，带电检测装置包括电极205，电极205一体浇注在绝缘部203中，外端通过屏蔽电缆206连接带电显示装置，同样地，在电极205的外部罩装保护罩207。第二种结构的优点是设计紧凑，布置灵活，零部件少，缺点是绝缘部203在冷却收缩过程中，由于绝缘部203与电极205膨胀系数的差异，二者易产生剥离。

为解决上述问题，授权公告号为CN205333783U的中国实用新型专利公开了一种局部放电检测装置，包括绝缘子，绝缘子包括主导体、金属法兰和绝缘部，金属法兰的外周面上开设有电极安装孔，电极安装孔延伸到绝缘部中。检测装置还包括传感器，传感器包括穿入电极安装孔中的电极，电极上有接线部用来进行接线以连接带电显示装置。该检测装置中，电极与绝缘子采用分体装配的方式，避免了一体浇注时容易出现的各类问题。

但是目前的检测装置还存在一些技术问题：传感器进行带电检测的原理是在电极与主导体之间形成检测电容，但是现有技术中的检测装置，电极与主导体之间除了存在绝缘部之外，还存在空气，空气的存在会在电极与主导体之间形成杂波电容，对检测电容造成干扰，导致电极无法获得稳定的感应电压信号，致使检测结果不准确甚至是无法获得感应电压信号出现误判。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绝缘子组件，以解决现有技术中电极与主导体之间存在杂波电容而导致感应电压信号不稳定的技术问题；还提供一种使用该绝缘子组件的高压开关设备。

为实现上述目的，本发明所提供的绝缘子组件的技术方案是：一种绝缘子组件，包括：

绝缘子，包括主导体、金属法兰以及布置于主导体和金属法兰之间的绝缘部，所述金属法兰的外周面上设有延伸至所述绝缘部中的电极安装孔；

传感器，包括穿装于电极安装孔中的电极，电极用于感应主导体的电压信号，电极上设有用于连接带电显示装置的接线部；

所述电极具有朝向主导体的电极内端，电极内端可与电极安装孔的孔底适配贴合，电极内端用于与主导体配合形成检测电容；

绝缘子组件还包括盖板，盖板固定安装在金属法兰上，并用于朝主导体所在的方向顶压电极；

绝缘子组件还包括弹性件，弹性件设于所述电极中和/或电极与盖板之间，以将所述电极内端顶压在电极安装孔的孔底。

有益效果是：弹性件对电极内端施压弹性力，该弹性力使电极内端与电极安装孔的孔底贴合布置，减小甚至是消除电极内端与电极安装孔孔底之间的间隙，由此来减小甚至是消除电极内端与主导体之间形成的杂波电容，提高电极感应电压信号的稳定性，以此来提高检测结果的准确性。

作为进一步地改进，所述电极包括相互插套的第一电极和第二电极，所述第一电极具有所述电极内端，所述第二电极用于与所述盖板顶压配合；

所述弹性件弹性压装于第一电极与第二电极之间。

有益效果是：电极分体布置并在第一电极、第二电极之间布置弹性件，整体结构简单，而且可以通过更换不同长度的第一电极来适应不同深度的电极安装孔，相比更换整个电极的方式而言，第一电极的用料较少，以此来节约成本。

作为进一步地改进，所述第二电极的背向第一电极的外端内外定位地套装有绝缘套，绝缘套外径大于电极的外径，所述绝缘套穿装于所述电极安装孔中，且绝缘套的背向主导体的外端凸出于金属法兰的外周面布置；

所述盖板压装于所述绝缘套上。

有益效果是：通过绝缘套，既实现了电极与金属法兰之间的电气隔绝，又实现了电极与盖板之间的电气隔绝，防止对电压信号进行干扰。

作为进一步地改进，盖板与金属法兰之间、电极与电极安装孔孔壁之间均有密封圈。

有益效果是：两处密封圈共同进行密封，防止潮气、雨水、凝露等侵入到电极与绝缘部之间，进而出现杂波电容，对电极感应的电压信号造成影响。

作为进一步地改进，绝缘子组件包括用于与带电显示装置相连的接头；

所述接线部为弹性插套，所述接头设有与弹性插套适配插合的插针；

或者所述接线部为插针，所述接头上设有与插针适配插合的弹性插套；

所述盖板上设有与接头螺纹相连的螺纹段。

有益效果是：通过插针和插套的配合，能够实现接头与电极的快速插拔，而盖板上的螺纹段实现了盖板与接头的固定装配，防止接头和电极分离。

本发明高压开关设备的技术方案是：一种高压开关设备，包括壳体以及布置与壳体中的中心导体；

绝缘子组件，包括：

绝缘子，包括主导体、金属法兰以及布置于主导体和金属法兰之间的绝缘部，主导体与所述中心导体相连，金属法兰与所述壳体固定相连，所述金属法兰的外周面上设有延伸至所述绝缘部中的电极安装孔；

传感器，包括穿装于电极安装孔中的电极，电极用于感应主导体的电压信号，电极上设有用于连接带电显示装置的接线部；

所述电极具有朝向主导体的电极内端，电极内端可与电极安装孔的孔底适配贴合，电极内端用于与主导体配合形成检测电容；

绝缘子组件还包括盖板，盖板固定安装在金属法兰上，并用于朝主导体所在的方向顶压电极；

绝缘子组件还包括弹性件，弹性件设于所述电极中和/或电极与盖板之间，以将所述电极内端顶压在电极安装孔的孔底。

有益效果是：弹性件对电极内端施压弹性力，该弹性力使电极内端与电极安装孔的孔底贴合布置，减小甚至是消除电极内端与电极安装孔孔底之间的间隙，由此来减小甚至是消除电极内端与主导体之间形成的杂波电容，提高电极感应电压信号的稳定性，以此来提高检测结果的准确性。

作为进一步地改进，所述电极包括相互插套的第一电极和第二电极，所述第一电极具有所述电极内端，所述第二电极用于与所述盖板顶压配合；

所述弹性件弹性压装于第一电极与第二电极之间。

有益效果是：电极分体布置并在第一电极、第二电极之间布置弹性件，整体结构简单，而且可以通过更换不同长度的第一电极来适应不同深度的电极安装孔，相比更换整个电极的方式而言，第一电极的用料较少，以此来节约成本。

作为进一步地改进，所述第二电极的背向第一电极的外端内外定位地套装有绝缘套，绝缘套外径大于电极的外径，所述绝缘套穿装于所述电极安装孔中，且绝缘套的背向主导体的外端凸出于金属法兰的外周面布置；

所述盖板压装于所述绝缘套上。

有益效果是：通过绝缘套，既实现了电极与金属法兰之间的电气隔绝，又实现了电极与盖板之间的电气隔绝，防止对电压信号进行干扰。

作为进一步地改进，盖板与金属法兰之间、电极与电极安装孔孔壁之间均有密封圈。

有益效果是：两处密封圈共同进行密封，防止潮气、雨水、凝露等侵入到电极与绝缘部之间，进而出现杂波电容，对电极感应的电压信号造成影响。

作为进一步地改进，绝缘子组件包括用于与带电显示装置相连的接头；

所述接线部为弹性插套，所述接头设有与弹性插套适配插合的插针；

或者所述接线部为插针，所述接头上设有与插针适配插合的弹性插套；

所述盖板上设有与接头螺纹相连的螺纹段。

有益效果是：通过插针和插套的配合，能够实现接头与电极的快速插拔，而盖板上的螺纹段实现了盖板与接头的固定装配，防止接头和电极分离。

附图说明

图1为现有技术中第一种高压带电检测装置的示意图；

图2为现有技术中第二种高压带电检测装置的示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本发明绝缘子组件实施例1的示意图；

图5为图4中B处的放大图；

图6为本发明绝缘子组件实施例1中部分外形图；

附图标记说明：

101、中心导体；102、壳体；103、盖板；104、第一密封圈；105、电极；106、屏蔽电缆；107、保护罩；108、第二密封圈；109、绝缘子；

201、盆式绝缘子；202、主导体；203、绝缘部；204、金属法兰；205、电极；206、屏蔽电缆；207、保护罩；

301、绝缘子；302、主导体；303、金属法兰；304、绝缘部；305、第一电极；306、弹簧；307、第二电极；308、盖板；309、绝缘套；310、螺栓；311、第一密封圈；312、第二密封圈；313、弹性插套；314、T形接头；315、屏蔽电缆；316、带电显示装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的绝缘子组件的具体实施例1：

如图4至图6所示，绝缘子组件包括绝缘子301、传感器、T形接头314和带电显示装置316，本实施例中的绝缘子301为盆式绝缘子，包括中间的主导体302、边缘的金属法兰303以及位于主导体302和金属法兰303之间的绝缘部304，加工时，盆式绝缘子采用一体浇注的方式形成。

在金属法兰303的外周面上开设有电极安装孔，电极安装孔沿绝缘子301的径向延伸，电极安装孔延伸到绝缘部304中，电极安装孔用来安装传感器，电极安装孔的孔底为球形。此处的电极安装孔包括两部分，一部分位于绝缘部304中，另一部分开设在金属法兰303中，其中，位于绝缘部304中的部分采用浇注的方式获得，而金属法兰303中的部分则采用机加的方式加工而成。

如图5所示，传感器由第一电极305、第二电极307、弹簧306和弹性插套313组成，其中第一电极305、第二电极307、弹簧306配合形成电极，第一电极305和第二电极307均沿绝缘子301的径向延伸并且相互插套装配在一起，第一电极305和第二电极307可以相对导向移动。弹簧306被压装在第一电极305和第二电极307之间，此处的弹簧306为压簧，能够对第一电极305施压朝向主导体302的弹性力。第一电极305的径向内端为球形，尺寸、形状与电极安装孔孔底一致，能够与绝缘部304贴合顶压。第一电极305的径向内端也是整个电极的电极内端。为了防止电极与金属法兰303导电连通，电极的外径尺寸小于电极安装孔的孔径。

弹性插套313螺纹安装在第二电极307的背向第一电极305的一端端部，供T形接头314中的插针***并弹性夹紧插针。

如图5所示，在金属法兰303的外周面上固定安装有盖板308，盖板308所起的作用是朝主导体302所在的方向顶压电极，盖板308用螺栓310固定在金属法兰303上，当然，为旋装螺栓310，需要在金属法兰303的外周面上先开螺纹孔。为防止潮气、雨水、凝露侵入，在盖板308与金属法兰303之间压装有第二密封圈312。

为实现传感器与金属法兰303之间的电气隔离，同时实现传感器与盖板308之间的电气隔离，将第二电极307的径向外端设计为阶梯状的结构，在第二电极307的该端套装有绝缘套309，实现绝缘套309与第二电极307的内外定位套装，绝缘套309的外周面穿装在电极安装孔中，同时径向外端端面凸出于金属法兰303布置，与盖板308顶压配合，实现压紧。为了进一步防止潮气、雨水、凝露侵入，在第二电极307外部固定安装有第一密封圈311，实现第二电极307与金属法兰303之间的密封。

T形接头314中有插针，插针***弹性插套313中，实现导电连通。T形接头314的一侧通过屏蔽电缆315连接带电显示装置316，传感器感应出来的电压信号通过T形接头314和屏蔽电缆315传送至带电显示装置316，来显示主导体302是否带电。T形接头314的另一侧连接过电压保护装置，对带电显示装置316以及T形接头314进行保护。而且，盖板308上有螺纹段，与T形接头314进行螺纹装配。

本实施例中，由于第一电极305和第二电极307之间有弹簧306，弹簧306能够对第一电极305施压朝向主导体302的作用力，使得第一电极305的径向内端能够贴合顶压在电极安装孔的孔底，此时第一电极305的径向内端与电极安装孔的孔底之间不再有空气或者空气很少，能够减少杂波电容甚至是避免杂波电容的存在，提高感应电压信号的稳定性。

本实施例中，电极上的弹性插套形成布置在电极上的接线部。弹簧形成对导电内端施压弹性力的弹性件，在实际布置时，可以将弹簧更换成橡胶块等具有弹性的部件。

其中，在实际制作时，可以用盘式绝缘子代替盆式绝缘子。而且，电极安装孔的设置形式可以为一体加工的方式。

本发明绝缘子组件的具体实施例2：

实施例1中，T形接头上有插针，电极上的接线部为弹性插套。本实施例中，电极上的接线部为插针，而T形接头上有弹性插套，同样实现了T形接头与电极的插套相连。

实际设计和加工时，接头的形状可以进行改变。

或者，电极上的接线部为开设在电极上的螺纹孔，外部的屏蔽电缆通过DT接头、螺钉固定安装在电极上。

本发明绝缘子组件的具体实施例3：

实施例1中，盖板与金属法兰之间、电极与电极安装孔孔壁之间均有密封圈。本实施例中，可以仅设置一处密封圈。

本发明绝缘子组件的具体实施例4：

实施例1中，绝缘套实现了电极与盖板的电气绝缘、电极与电极安装孔孔壁之间的电气绝缘，同时兼顾到盖板的固定安装。本实施例中，盖板可以采取以下方式：盖板为环氧树脂材质，一体浇注在第二电极的外部，盖板上开设有螺栓穿孔，组装时，用螺栓穿过螺栓穿孔并旋拧到金属法兰上，盖板既实现了对电极的固定，又保证了电气绝缘性和密封性。本实施例中不再设置绝缘套。

本发明绝缘子组件的具体实施例5：

实施例1中，电极包括分体插套的第一电极、第二电极，弹性件布置在第一电极和第二电极之间。本实施例中，电极为一体式的结构，而弹性件布置在盖板与电极之间，为保证电极与盖板的电气绝缘，优选地，弹性件采用橡胶等绝缘材质。当弹性件为弹簧时，通过在弹簧的至少一端加装绝缘板来实现电气绝缘。

其他实施例中，电极可以为分体结构，弹性件有两处，分别设置在电极中以及电极与盖板之间。

本发明绝缘子组件的具体实施例6：

实施例1中，电极安装孔的孔底为球形，球形既方便加工，也避免出现尖角。本实施例中，电极安装孔的孔底可以为平面状。

本发明高压开关设备的具体实施例：

本实施例的高压开关设备为GIS、HGIS、PASS等高压开关设备的一种，包括壳体和位于壳体中的中心导体，还包括固定在相邻壳体之间的绝缘子组件，绝缘子组件的结构与上述绝缘子组件各实施例中的一致，在此不再赘述。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种绝缘子组件，包括：

绝缘子（301），包括主导体（302）、金属法兰（303）以及布置于主导体（302）和金属法兰（303）之间的绝缘部（304），所述金属法兰（303）的外周面上设有延伸至所述绝缘部（304）中的电极安装孔；

传感器，包括穿装于电极安装孔中的电极，电极用于感应主导体（302）的电压信号，电极上设有用于连接带电显示装置（316）的接线部；

其特征在于：所述电极具有朝向主导体（302）的电极内端，电极内端可与电极安装孔的孔底适配贴合，电极内端用于与主导体（302）配合形成检测电容；

绝缘子组件还包括盖板（308），盖板（308）固定安装在金属法兰（303）上，并用于朝主导体（302）所在的方向顶压电极；

绝缘子组件还包括弹性件，弹性件设于所述电极中和/或电极与盖板（308）之间，以将所述电极内端顶压在电极安装孔的孔底；所述电极包括相互插套的第一电极（305）和第二电极（307），所述第一电极（305）具有所述电极内端，所述第二电极（307）用于与所述盖板（308）顶压配合；

所述弹性件弹性压装于第一电极（305）与第二电极（307）之间。

2.根据权利要求1所述的绝缘子组件，其特征在于：所述第二电极（307）的背向第一电极（305）的外端内外定位地套装有绝缘套（309），绝缘套（309）外径大于电极的外径，所述绝缘套（309）穿装于所述电极安装孔中，且绝缘套（309）的背向主导体（302）的外端凸出于金属法兰（303）的外周面布置；

所述盖板（308）压装于所述绝缘套（309）上。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘子组件，其特征在于：盖板（308）与金属法兰（303）之间、电极与电极安装孔孔壁之间均有密封圈。

4.根据权利要求1或2所述的绝缘子组件，其特征在于：绝缘子组件包括用于与带电显示装置（316）相连的接头；

所述接线部为弹性插套（313），所述接头设有与弹性插套（313）适配插合的插针；

或者所述接线部为插针，所述接头上设有与插针适配插合的弹性插套（313）；

所述盖板（308）上设有与接头螺纹相连的螺纹段。

5.一种高压开关设备，包括壳体以及布置于 壳体中的中心导体；

绝缘子组件，包括：

绝缘子（301），包括主导体（302）、金属法兰（303）以及布置于主导体（302）和金属法兰（303）之间的绝缘部（304），主导体（302）与所述中心导体相连，金属法兰（303）与所述壳体固定相连，所述金属法兰（303）的外周面上设有延伸至所述绝缘部（304）中的电极安装孔；

传感器，包括穿装于电极安装孔中的电极，电极用于感应主导体（302）的电压信号，电极上设有用于连接带电显示装置（316）的接线部；

其特征在于：所述电极具有朝向主导体（302）的电极内端，电极内端可与电极安装孔的孔底适配贴合，电极内端用于与主导体（302）配合形成检测电容；

绝缘子组件还包括盖板（308），盖板（308）固定安装在金属法兰（303）上，并用于朝主导体（302）所在的方向顶压电极；

绝缘子组件还包括弹性件，弹性件设于所述电极中和/或电极与盖板（308）之间，以将所述电极内端顶压在电极安装孔的孔底；所述电极包括相互插套的第一电极（305）和第二电极（307），所述第一电极（305）具有所述电极内端，所述第二电极（307）用于与所述盖板（308）顶压配合；

所述弹性件弹性压装于第一电极（305）与第二电极（307）之间。

6.根据权利要求5所述的高压开关设备，其特征在于：所述第二电极（307）的背向第一电极（305）的外端内外定位地套装有绝缘套（309），绝缘套（309）外径大于电极的外径，所述绝缘套（309）穿装于所述电极安装孔中，且绝缘套（309）的背向主导体（302）的外端凸出于金属法兰（303）的外周面布置；

所述盖板（308）压装于所述绝缘套（309）上。

7.根据权利要求5或6所述的高压开关设备，其特征在于：盖板（308）与金属法兰（303）之间、电极与电极安装孔孔壁之间均有密封圈。

8.根据权利要求5或6所述的高压开关设备，其特征在于：绝缘子组件包括用于与带电显示装置（316）相连的接头；

所述接线部为弹性插套（313），所述接头设有与弹性插套（313）适配插合的插针；

或者所述接线部为插针，所述接头上设有与插针适配插合的弹性插套（313）；

所述盖板（308）上设有与接头螺纹相连的螺纹段。

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