CN115995317A - 用于电气开关设备的绝缘套管 - Google Patents

Abstract

本公开的各实施例总体上涉及用于电气开关设备的绝缘套管。公开了一种用于电气开关设备(100)的绝缘套管(10)。绝缘套管包括可设置在电气开关设备的母线隔室(101)中的绝缘柱状部(1)。绝缘中空室(4)从绝缘柱状部延伸。绝缘中空室限定有中空体和开口以容纳断路器的端子以用于与集流器(5)的连接。套管还包括一体地定位在绝缘中空室的壁中的预定义形状的分级环结构(6)，并且分级环结构的一部分连接到集流器。

Description

用于电气开关设备的绝缘套管

技术领域

本公开总体上涉及电力***中的电气开关设备。更具体地，本公开涉及用于电气开关设备的绝缘套管。此外，本公开的实施例公开了具有分级环以降低电场强度的绝缘套管。

背景技术

开关设备是用于在高压配电***中接通和断开电路的设备。设计良好的开关设备在正常工作期间可以承受高电压水平数年。开关设备在测试时也能够承受比正常工作时更高的电压。同时，开关设备的组件需要尽可能紧凑以使空间和材料使用最小化，而这一要求对设计组件以承受高电应力并且在正常工作和测试期间不会击穿提出了挑战。

在典型的开关设备中，存在多个导体和连接，其中存在高电场并且可能影响开关设备的介电性能。介电应力高度依赖于导体的配置，如形状和布置，因为电场线在导体的尖锐边缘处弯曲。此外，希望具有尽可能均匀的场分布(最小的非均匀电场分布)以提高开关设备的整体电气性能。开关设备中的重要组件中的一个是用于连接母线与真空电路的套管。套管是一种绝缘器件，它允许电导体安全地穿过接地的导电屏障，诸如开关设备外壳。然而，使用传统套管并不能减少不均匀的电场分布。

本公开旨在克服上述一个或多个限制。

在本公开部分的背景中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，而不应当被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

发明内容

克服了传统***的一个或多个缺点，并且通过如本公开所要求保护的组件和***提供了附加的优点。通过本公开的技术实现了附加的特征和优点。本公开的其他实施例和方面在本文中被详细描述并且被认为是所要求保护的公开的一部分。

在本公开的非限制实施例中，公开了一种用于电气开关设备的绝缘套管。绝缘套管包括可设置在电气开关设备的母线隔室中的绝缘柱状部。在绝缘套管中还设置有从绝缘柱状部垂直向下延伸的绝缘中空室。绝缘中空室限定有中空体和开口以容纳断路器的端子以用于与集流器的连接。套管还包括一体地定位在绝缘中空室的壁中的预定义形状的分级环结构，并且分级环结构的一部分连接到集流器。

在本公开的实施例中，分级环结构的预定义形状为马蹄形和C形中的至少一种。分级环结构被构造为在断路器处于测试位置时分配集流器的电场强度。

在本公开的实施例中，绝缘套管包括在绝缘柱状部与绝缘中空室之间的绝缘平面基部，绝缘中空室(insulating columnar chamber)从绝缘平面基部的底部延伸。绝缘平面基部被配置为通过机械接合工艺将套管固定到母线隔室和断路器。绝缘平面基部、绝缘柱状部和绝缘中空室由绝缘材料制成。

在本公开的实施例中，分级环结构包括多个分级环，每个分级环与多个分级环中的相邻分级环间隔开。一个或多个连接器连接多个分级环中的每个，其中一个或多个连接器中的至少一个被构造为将多个分级环电连接到集流器。分级环结构由导电材料制成。分级环结构被构造为围绕集流器的突出金属部分的一部分并且沿着绝缘中空室的壁延伸。

在本公开的实施例中，集流器部分地嵌入绝缘平面基部中，并且集流器被配置为将母线隔室中的至少一个母线电桥接到断路器的端子。

在本公开的另一非限制实施例中，公开了一种电气开关设备。该电气开关设备包括外壳、容纳至少一个母线的母线隔室、可抽出地容纳断路器的断路器隔室。电气开关设备还包括组装在母线隔室与断路器隔室之间以使至少一个母线与断路器的端子之间的连接绝缘的绝缘套管。套管包括可设置在电气开关设备的母线隔室中的绝缘柱状部。绝缘中空室从绝缘柱状部垂直向下延伸。绝缘中空室限定有中空体和开口以容纳断路器的端子以用于与集流器的连接。套管还包括一体地定位在绝缘中空室的壁中的预定义形状的分级环结构，并且分级环结构的一部分连接到集流器。

前述概述仅是说明性的并且不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，其他方面、实施例和特征将变得很清楚。

附图说明

本公开的新颖特征和特性在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下对实施例的详细描述，将能够最好地理解本公开本身及其使用模式、另外的目标和优点。现在仅通过示例的方式参考附图描述一个或多个实施例，其中相同的附图标记表示相同的元素，并且在附图中：

图1示出了根据本公开的实施例的容纳绝缘套管的电气开关设备的示意图；

图2示出了图1的电气开关设备中采用的绝缘套管的透视图；

图3示出了图2的绝缘套管的透视骨架图；

图4示出了根据本公开的实施例的图2的绝缘套管的侧视图；

图5a和图5b示出了根据本公开的实施例的在前面附图的绝缘套管中使用的分级环结构的透视图；以及

图6示出了根据本公开的实施例的在图2的绝缘套管中使用的集流器的透视图。

附图仅出于说明的目的而描绘了本公开的实施例。本领域技术人员将从以下描述中容易地认识到，在不背离本文中描述的本公开的原理的情况下，可以采用本文所示结构和方法的替代实施例

具体实施方式

前述内容已经概括地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下公开的描述。下文将描述形成本公开主题的本公开的附加特征和优点。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于执行本公开的相同目的的其他***的基础。本领域技术人员还应当意识到，这样的等效构造没有脱离本公开的范围。当结合附图考虑时，从以下描述中将能够更好地理解连同另外的目的和优点一起被认为是本公开的特性(就其组织而言)的新颖特征。然而，应当明确理解，提供每幅图仅用于说明和描述的目的，并不旨在作为对本公开的限制的定义。

尽管本公开易于进行各种修改和替代形式，但其特定实施例已经在附图中以示例的方式示出并且将在下文进行描述。然而，应当理解，这并不旨在将本公开限制为所公开的特定形式，相反，本公开将涵盖落入本公开范围内的所有修改、等效方案和替代方案。

本公开中使用的术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性的包括，使得包括组件列表的组件不仅包括那些组件，还可以包括未明确列出或这样的组件固有的其他组件。换言之，在没有更多约束的情况下，由“包括(comprises)”进行的组件中的一个或多个元素不排除***或设备中其他元素或附加元素的存在。

以下段落参考图1至图6描述本公开。在图中，相同的元素或具有相似功能的元素由相同的附图标记表示。为了促进对本公开的原理的理解，现在将参考附图中所示的特定实施例并且将使用特定语言对其进行描述。然而，应当理解，本公开的范围并不因此而受到限制，所示方法中的这样的改变和其他修改、以及如其中所示的本发明原理的这样的其他应用如本公开所属领域技术人员通常会想到的那样被考虑。

以下详细描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制应用和使用。此外，无意受前述背景或概述或以下详细描述中提出的任何理论的约束。应当理解，本公开可以采用各种替代取向和步骤序列，除非明确指明相反。还应当理解，在附图中示出并且在以下说明书中描述的特定设备或组件仅仅是在所附权利要求中限定的发明概念的示例性实施例。在下文中，将参考附图描述本公开的优选实施例。尽管将使用一些针对特定方向的特定术语，但使用这些术语或词语的目的仅仅是为了便于参考附图理解本公开。

因此，应当注意，这些术语或词语的含义不应当不当地限制本公开的技术范围。此外，应当理解，本文中使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应当被视为限制性的。除非另有说明或限制，否则术语“安装的”、“连接的”、“支撑的”和“耦合的”及其变体被广泛使用并且包括直接和间接的安装、连接、支撑和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。应当理解，本公开不限于本文中描述和/或示出的特定设备、方法、应用、条件或参数，并且本文中使用的术语是为了通过示例的方式描述特定实施例的目的，而并非旨在限制要求保护的发明。在本文档中，“示例性”一词在本文中用于表示“作为示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的本主题的任何实施例或实现不一定被解释为优选或优于其他实施例。进一步地，本公开中使用的术语“柱状部”是指绝缘套管的竖直布置的部分或类似直柱或立柱的部分。在本公开中使用的“电弧/电晕电弧”是指与传输线相关的现象，并且是由带电导体周围的诸如空气等场的电离引起的放电。

总体上参考所有附图，公开了一种用于电气开关设备中的绝缘套管的示例性实施例。相应图中的绝缘套管由附图标记“10”[参考图3和图1]表示，电气开关设备由附图标记“100”表示[参考图1]。电气开关设备100在下文中可以称为开关设备并且可以互换使用。基本开关设备100及其组件可以在图1中的相应图中描绘。除了其他组件，开关设备100还可以包括断路器隔室102、母线隔室101、电缆隔室[未示出]、低压隔室[未示出]等。上述隔室可以通过由复合材料或金属材料中的至少一种但不限于此制成的隔板彼此隔离。此外，开关设备100可以包括至少一个气体管道(IG)，该气体管道(IG)可以被提供用于排出在电弧/电晕电弧形成期间产生的气体。此外，可以设置低压隔室，所有仪器和电缆都被容纳在该低压隔室中。开关设备100的上述配置可以容纳在外壳E中。外壳E可以由金属材料制成，但不限于此。在一些实施例中，外壳E可以由复合材料制成。

包括母线隔室101的开关设备100通常可以包括三个母线，这些母线可以被提供用于连接，但不限于此。此外，电缆隔室可以容纳用于将电力电缆连接到断路器的下部触点的分支***[未示出]。在一个实施例中，断路器隔室102可以是真空断路器，但不限于此。断路器隔室102在下文中也可以称为真空断路器并且可以替代地使用。可以通过绝缘套管10在母线隔室101与断路器隔室102之间提供连接。在一个实施例中，可以在绝缘套管10中提供集流器5以连接母线隔室101的母线和断路器隔室102的断路器端子。母线隔室101包括沿着开关设备的长度延伸的主母线，并且通过分支连接而连接到真空断路器102的固定上部隔离触点。在一个实施例中，集流器可以由导电材料制成，诸如但不限于铜和铜合金。在示例性实施例中，主母线可以由具有矩形或管状或圆柱形(棒状)横截面的电解铜制成并且可以覆盖有绝缘材料。

现在结合图1参考图2至图4，图1示出了可以用于图1的电气开关设备100的绝缘套管10。绝缘套管10可以由绝缘材料制成，诸如但不限于环氧树脂、块状模塑料[BMC]、面团模塑料[DMC]、热塑性塑料等。如前所述，套管10可以设置在母线隔室101与真空断路器隔室102之间。从图2至图4可以看出，存在绝缘柱状部1、绝缘平面基部3和绝缘中空室4，它们可以形成用于开关设备100的套管10的整个部分。在一个实施例中，绝缘柱状部1可以定位在开关设备100的母线隔室101中。在一个实施例中，绝缘柱状部1可以由脊以之字形方式定义以增加爬电距离。限定在绝缘柱状部1的端部处的绝缘平面基部3可以包括孔A，孔A用于将套管10机械地固定在将母线隔室101和断路器隔室102分开的机械结构上。绝缘平面基部3可以进一步延伸作为绝缘中空室4。在一个实施例中，绝缘中空室4可以从绝缘柱状部1和绝缘平面基部3向下延伸。在一个实施例中，绝缘中空室4可以延伸进入并且容纳在断路器隔室102内。在一个实施例中，在绝缘平面基部3的顶面2和绝缘中空室4的底部外表面2a处，可以提供导电层。导电层可以显著降低套管10的绝缘中空室4中的电应力，尤其是具有集流器5的绝缘中空室4中的电应力。

从图6中可以看出，集流器5可以包括大致呈椭圆形的金属盘，该金属盘定位成大致平行于绝缘平面基部3的顶面。在一个实施例中，集流器5可以限定有第一平坦表面5a，第一平坦表面5a可以被提供用于将母线连接到集流器5的金属盘上。此外，集流器5可以包括第二平坦表面5b，第二平坦表面5b设置有突出金属部分5c，突出金属部分5c可以正交地固定到金属盘的第二平坦表面5b或从其延伸。突出金属部分5c可以被设置用于与真空断路器端子的连接。突出金属部分5c可以是大致D形并且可以沿着金属盘的椭圆形状的主轴定位。在一个实施例中，第一平坦表面5a和第二平坦表面5b可以是基本上平坦的。在一些实施例中，金属盘不是板，金属盘的边缘的厚度被弯曲以使高压应力最小化。集流器5的金属盘的曲面嵌入套管10中，如图3和图4所示。金属盘的平坦圆盘形状构造以及椭圆形允许金属盘嵌入到套管10的绝缘材料中。即，集流器5可以部分地嵌入绝缘平面基部3中，并且集流器5被配置为将母线隔室101中的至少一个母线电桥接到断路器102的端子。

现在再次参考图2至图4，绝缘中空室4可以限定有中空体和开口以容纳真空断路器臂/端子，该真空断路器臂/端子具有用于与嵌入在如上所述的套管10中的集流器5的电连接的袋指。此外，绝缘中空室4可以嵌入分级环结构6[参见图5a和图5b]。在一个实施例中，分级环结构6可以一体地定位在绝缘中空室4的壁中，这可以在图3和图4中最佳示出。分级环结构6的一部分可以可连接到嵌入套管10中的集流器5。分级环结构6可以被构造为预定义形状。分级环结构6的预定义形状可以包括马蹄形和C形中的至少一种。分级环结构6可以被构造为围绕集流器5的突出金属部分5c并且可以沿着绝缘中空室4的壁延伸。分级环结构6可以由导电材料制成，诸如但不限于铜、铝等。

分级环结构6被配置为在断路器处于服务和测试位置时分配集流器5的电场强度。设置在断路器隔室102中的断路器通常可以由用户操作以将配电***驱动到激活状态或停用状态。处于工作状态的断路器一般定义为断路器的服务位置，而断路器的非工作状态一般定义为断路器的测试位置。在套管10中使用的分级环结构6可以是一种或多种类型，并且分级环结构6的构造可以在下文中阐明。从图5a和图5b可以看出，分级环结构6可以包括多个分级环6a和6b，每个分级环与多个分级环6a和6b中的相邻分级环间隔开。多个分级环6a和6b中的每个可以通过一个或多个连接器6c连接。在一些实施例中，分级环结构6可以仅包括一个分级环[参见图5a]，即，分级环6a通过一个或多个连接器6c连接到集流器5。分级环6a和一个或多个连接器6c可以是一个铸造的同质部件[即，一种或多种类型中的第一类型]。在一个实施例中，分级环6a和一个或多个连接器6c可以定位在套管10的模子/模具中，并且绝缘材料可以倒入模子/模具中。可以让绝缘材料固化预定时间以获取绝缘套管10。上述构造(即，具有一个分级环6a的分级环结构6)可以整体嵌入绝缘中空室4的壁中。提供具有上述构造(即，具有一个分级环6a)的分级环结构6降低了位于套管10内的集流器5周围的电场强度。

在另一实施例中，分级环结构6可以包括两个或更多个分级环6a和6b。两个或更多个分级环6a和6b可以经由一个或多个连接器6c可连接到集流器5。在一些实施例中，分级环6a和6b与一个或多个连接器6c的组合可以铸造为同质部件[即，一种或多种类型中的第二类型]。一个或多个连接器6c可以连接在分级环6a和6b的任一端，如图5b所示。分级环6a和6b[参见图5b]可以嵌入绝缘中空室4的壁中。与第一类型一样，具有一个或多个连接器6c的分级环6a和6b与集流器5一起可以被定位在模子/模具内，并且绝缘材料可以倒入模子中。一旦绝缘材料固化，第二类型的绝缘套管10可以从模子中取出。在一个实施例中，沿着壁的高度在绝缘套管10中提供多个分级环结构6可以降低集流器5和袋指两者处的电场强度[当断路器端子连接到集流器时]。在一个实施例中，分级环结构6被配置为围绕突出金属部分5c和袋指[在处于服务位置时]。上述类型在本质上不是限制性的，因为分级环的数目可以根据需要增加而不偏离本发明的范围。在一个实施例中，上述分级环结构6可以被构造为对在测试位置从集流器5和在服务位置从集流器5和袋指[未示出]释放的电场强度造成欺骗。嵌入绝缘套管10的壁中的分级环结构6可以充当接地点与集流器5和袋指之间的中介。从集流器5和袋指[在处于服务位置时]释放的电子可以在行进到接地点之前朝向分级环结构6移动。电子可以分布在分级环结构6的表面上，然后均匀地移动到接地点。传统上，电子直接累积到接地点上，这是不可取的。本公开的分级环结构6保证了开关设备100中接地点上的介电应力。由于电场强度均匀分布在分级环结构6的表面上，因此可能对绝缘套管10造成的损坏也可以显著减少或消除。

在一个实施例中，嵌入套管10中的分级环结构6保证了当断路器处于测试和服务位置中的至少一个时，集流器5的电场强度可以均匀分布。预定义形状的分级环结构6的使用显著提高了电气开关设备100在操作时的均匀度。此外，套管10的结构/配置与分级环结构6一起确保了紧凑性，从而有助于减小开关设备100的整体尺寸。分级环结构6通过降低介电应力显著提高了绝缘套管10的寿命。

应当理解，本领域普通技术人员可以在不偏离本公开范围的情况下开发具有类似配置的***。这样的修改和变化可以在不脱离本公开范围的情况下做出。因此，本公开旨在覆盖这样的修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等效方案的范围内。

等效方案：

关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以根据上下文和/或应用从复数转换成单数和/或从单数转换成复数。为了清楚起见，可以在本文中明确阐述各种单数/复数排列。

本领域技术人员将理解，一般而言，本文、尤其是所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中使用的术语通常旨在作为“开放”术语，例如，术语“包括(including)”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有(having)”应当解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应当解释为“包括但不限于”等。本领域技术人员将进一步理解，如果意图在于特定数目的所引入的权利要求陈述，则这样的意图将在权利要求中明确陈述，并且在没有这样的陈述的情况下不存在这样的意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求可能包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以介绍权利要求陈述。然而，这样的短语的使用不应当被解释为暗示由不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”引入权利要求陈述将包含这样的引入的权利要求陈述的任何特定权利要求限制为仅包含一个这样的陈述的发明，即使当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词(诸如“一个(a)”或“一个(an)”)时，例如“一个(a)”和/或“一个(an)”通常应当解释为“至少一个”或“一个或多个”；用于介绍权利要求陈述的定冠词的使用也是如此。此外，即使明确地陈述了特定数目的引入的权利要求陈述，本领域技术人员将认识到，这样的陈述通常应当被解释为至少表示所陈述的数目，例如，“两次陈述”的简单陈述(而没有其他修饰语)通常是指至少两次陈述、或两次或更多次陈述。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一项等”的约定的情况下，一般而言，这样的结构是意在使本领域技术人员理解该约定，例如，“具有A、B和C中的至少一项的***108”将包括但不限于具有以下各项的***：仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等。在这些情况下，在使用类似于“A、B或C中的至少一项等”的约定的情况下，一般而言，这样的结构意在使本领域技术人员理解该约定，例如，“具有A、B或C中的至少一项的***108”将包括但不限于具有以下各项的***：仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等。本领域技术人员将进一步理解，实际上，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，呈现两个或更多个替代术语的任何分离词和/或短语都应当被理解为考虑包括其中一个术语、任一术语或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。尽管本文中已经公开了各个方面和实施例，但其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是很清楚的。本文中公开的各个方面和实施例是出于说明的目的而非旨在限制，真实范围和精神由所附权利要求指示。

附图标记：

Claims (13)

1.一种用于电气开关设备(100)的绝缘套管(10)，所述绝缘套管(10)包括：

绝缘柱状部(1)，能够设置在所述电气开关设备(100)的母线隔室(101)中；

绝缘中空室(4)，从所述绝缘柱状部(1)向下延伸，所述绝缘中空室(4)限定有中空体和开口以容纳断路器的端子以用于与集流器(5)的连接；

预定义形状的分级环结构(6)，一体地定位在所述绝缘中空室(4)的壁中，并且所述分级环结构(6)的一部分连接到所述集流器(5)。

2.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，其中所述分级环结构(6)的所述预定义形状为马蹄形和C形中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，其中所述分级环结构(6)被构造为在所述断路器处于测试位置时分配所述集流器(5)的电场强度。

4.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，包括在所述绝缘柱状部(1)与所述绝缘中空室(4)之间的绝缘平面基部(3)，所述绝缘中空室(4)从所述绝缘平面基部(3)的底部延伸。

5.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，其中所述绝缘平面基部(3)被配置为通过机械接合工艺将所述套管(10)固定到所述母线隔室(101)和断路器隔室(102)。

6.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，其中所述绝缘柱状部(1)、所述绝缘平面基部(3)和所述绝缘中空室(4)由绝缘材料制成。

7.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，其中所述分级环结构(6)包括：

多个分级环(6a和6b)，各自与所述多个分级环(6a和6b)中的相邻分级环间隔开；以及

一个或多个连接器(6c)，连接所述多个分级环中的每个分级环，其中所述一个或多个连接器(6c)中的至少一个连接器被构造为将所述多个分级环(6a和6b)电连接到所述集流器(5)。

8.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，其中所述分级环结构(6)由导电材料制成。

9.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，其中所述分级环结构(6)被构造为围绕所述集流器(5)的突出金属部分(5c)的一部分并且沿着所述绝缘中空室(4)的壁延伸。

10.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，其中所述集流器(5)部分地嵌入所述绝缘平面基部(3)中，并且所述集流器(5)被配置为将所述母线隔室(101)中的至少一个母线电桥接到所述断路器(102)的端子。

11.根据权利要求1所述的绝缘套管(10)，其中所述集流器(5)由导电材料制成。

12.一种电气开关设备(100)，包括：

外壳(E)；

母线隔室(101)，容纳至少一个母线；

断路器隔室，可抽出地容纳断路器(102)；以及

绝缘套管(10)，组装在所述母线隔室(101)与所述断路器隔室(102)之间以使所述至少一个母线与所述断路器(102)的端子之间的连接绝缘，所述绝缘套管(10)包括：

绝缘柱状部(1)，能够设置在所述电气开关设备(100)的母线隔室(101)中；

绝缘中空室(4)，从所述绝缘柱状部(1)垂直向下延伸，所述绝缘中空室(4)限定有中空体和开口以容纳断路器的端子以用于与集流器(5)的连接；以及

预定义形状的分级环结构(6)，一体地定位在所述绝缘中空室(4)的壁中，并且所述分级环结构(6)的一部分连接到所述集流器(5)。

13.根据权利要求12所述的电气开关设备(100)，其中所述分级环结构(6)包括：

多个分级环(6a和6b)，各自与所述多个分级环(6a和6b)中的相邻分级环间隔开；以及

一个或多个连接器(6c)，连接所述多个分级环中的每个分级环，其中所述一个或多个连接器(6c)中的至少一个连接器被构造为将所述多个分级环(6a和6b)电连接到所述集流器(5)。

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