CN201032605Y

CN201032605Y - 绝缘子单元

Info

Publication number: CN201032605Y
Application number: CNU2006201647768U
Authority: CN
Inventors: 克里斯托夫·阿姆沙特; 马库斯·霍伊斯勒; 弗兰克·施马克; 瑟吉奥·萨迪
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2016-11-13

Abstract

本实用新型涉及一种包括至少三个支承绝缘子(2、3、4)的绝缘子单元(1)。这些支承绝缘子分别有一个实心材料制的柱状芯、一个底部(16、17、18)和一个头部(20、21、22)。底部(16、17、18)互相机械地刚性连接以及头部(20、21、22)互相机械地刚性连接。

Description

绝缘子单元

技术领域

本实用新型涉及一种绝缘子单元，它例如适用于支承或机械地固定处于电压下的物体，例如汇流排、断路开关和/或滤波扼流圈。

背景技术

众所周知，为了支承处于电压下的物体，使用一个个露天的绝缘子，即所谓支承绝缘子。

当前需要用很高的直流或交流电压工作的输电***和开关设备。在这方面发展例如所谓的UHV-DC-开关设备(UHV-DC＝Ultra High Voltage-DirectCurrent)。在使用很高的电压时，对绝缘子单元提出了一些特殊的要求。这些高要求尤其涉及必要的击穿距离及爬电距离。这些要求通过一个个露天的绝缘子不能满足。例如由目前可用于实心复合绝缘子的国际标准IEC62231，First edition 2006-02，“Composite station post insulators for substationswith a.c.voltages greater than 1000 V up to 245kV-Definitions，test methodsand acceptance criteria”可知，这些单个实心复合绝缘子只使用于电压至245kV。

发明内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种绝缘子单元，它可使用于很高的电压。

上述技术问题按照本实用新型通过一种绝缘子单元得以解决，该绝缘子单元包括至少三个支承绝缘子，它们分别有一个由实心材料制成的柱状芯、一个底部和一个头部，其中，底部互相机械地刚性连接以及头部互相机械地刚性连接。在这里特别有利的是，所述至少三个支承绝缘子(也可能使用三个以上的支承绝缘子，例如四个、五个或六个)互相机械地刚性连接。通过所述至少三个支承绝缘子互相机械地刚性连接(刚性耦合连接)，有利地获得非常高的绝缘子单元的刚度和机械承载能力。这就允许实现机械尺寸非常大，尤其高度很大的这种绝缘子单元。因此可以实现大的击穿距离及远的爬电距离，由此使这种绝缘子单元也可以使用于非常高的电压。此外还有利的是，使用分别有一个用实心材料制成的柱状芯的支承绝缘子。这种支承绝缘子也称为实心支承绝缘子。采用这种可作为廉价构件使用的支承绝缘子，可以简单而经济地实现这样一种具有高刚度及机械承载能力的绝缘子单元，它在其尺寸方面有大的高度以及可使用于很高的电压。

在从属权利要求中说明绝缘子单元有利的结构形式。

绝缘子单元可设计为，支承绝缘子的柱状芯互相平行排列。由此得到一种其外尺寸紧凑的绝缘子单元。

绝缘子单元可设计为，底部借助一块将这些底部固定在它上面的板互相机械地刚性连接。

在这种情况下底部可借助螺钉连接装置固定在所述的板上。

绝缘子单元可设计为，头部借助一块将这些头部固定它在上面的板互相机械地刚性连接。

在这种情况下头部可借助螺钉连接装置固定在所述板上。

底部相互间或头部相互间借助板和借助螺钉连接装置机械地刚性连接，有利地允许支承绝缘子互相简单而经济地机械连接。此外，螺钉连接装置有利地可例如在修理时重新拆卸，以便更新绝缘子单元的单个支承绝缘子。

绝缘子单元可设计为，连接(所述至少三个支承绝缘子的)头部的板同时将至少另外三个支承绝缘子的底部互相刚性连接，这另外三个支承绝缘子沿与所述至少三个支承绝缘子相同的方向定向。通过令连接头部的板同时将至少另外三个支承绝缘子的底部互相刚性连接，使此绝缘子单元有利地有一种串联电路，在这种情况下，所述至少三个它们的头部借助所述板互相刚性连接的支承绝缘子，与另外三个它们的底部借助同一块板互相刚性连接的支承绝缘子连接成串联电路。通过这种串联电路可以更进一步增大绝缘子单元的耐压强度，因此所述的绝缘子单元可以使用于非常高的电压。

绝缘子单元可设计为，连接(所述至少三个支承绝缘子的)底部的板同时将至少三个附加的支承绝缘子的头部互相刚性连接，这三个附加的支承绝缘子沿与所述至少三个支承绝缘子相同的方向定向。通过令连接所述至少三个支承绝缘子底部的板同时将至少三个附加的支承绝缘子的头部互相刚性连接，使此绝缘子单元有利地有一种串联电路，在这种情况下，所述至少三个互相刚性连接的支承绝缘子，与三个附加的它们的头部借助所述板互相刚性连接的支承绝缘子串联。因此，与一种仅由所述至少三个互相刚性连接的支承绝缘子组成的绝缘子单元相比，可以更进一步增大绝缘子单元的耐压强度。

绝缘子单元可设计为，支承绝缘子底部和/或头部分别设计为固定在芯上的端部配件。借助这种(例如钢制的)端部配件，支承绝缘子可以方便地互相刚性连接。

绝缘子单元可设计为，支承绝缘子的芯由玻璃纤维增强的塑料组成。具有由玻璃纤维增强塑料组成的芯的支承绝缘子，可以在(与其他例如由瓷制成的支承绝缘子相比)质量较小的同时，实现有高的刚度和大的机械承载能力的绝缘子单元。

绝缘子单元可设计为，芯分别设有罩。

在这里，罩可有防水表面。在它们的芯由玻璃纤维增强塑料组成的支承绝缘子中，这些罩可以用特别简单和经济的方式实现。例如这些罩可以热套在由玻璃纤维增强塑料制成的芯上，由此例如避免制造昂贵的铸模来铸造有罩的支承绝缘子。

绝缘子单元可有利地设计为，具有至少10米高，和/或，具有800千伏直流电压额定耐压强度。通过将所述至少三个由实心材料制成的芯的支承绝缘子机械地刚性连接，可以有利地实现一种机械上非常稳定的绝缘子单元，尤其有高的刚度和承载能力。因此能够有利地实现一种高度10米和更高的绝缘子单元。借助这种绝缘子单元可以有利地对非常高的电压绝缘，例如800kV和更高的电压。

绝缘子单元可设计为，用于支持汇流排、滤波扼流圈和/或断路开关。因此，这种绝缘子单元例如有利地使用在所谓超高压直流-Ultra High VoltageDirect Current-输电设备中。

绝缘子单元还可实施为，具有柱状形状。

附图说明

图1表示一个按照本发明的绝缘子单元。

具体实施方式

在唯一的附图中表示了一个绝缘子单元1，它包括九个支承绝缘子2至10。每个这种支承绝缘子有一个实心材料制的柱状(圆柱状)芯(绝缘子芯)，在本实施例中芯用玻璃纤维增强的塑料(GFK)组成。用实心材料制成的芯被硅酮套围绕，在硅酮套上固定许多罩11、12、13等。确切地说，这九个支承绝缘子2至10是实心复合绝缘子，其中存在一种由玻璃纤维增强塑料和硅酮组成的材料复合。罩11、12、13有防水(疏水)的罩表面。每个支承绝缘子有一个底部(底部侧法兰、底部侧端部配件)和一个头部(头部侧法兰、头部侧端部配件)。例如，支承绝缘子2有底部16和头部20；支承绝缘子3有底部17和头部21以及支承绝缘子4有底部18和头部22。这些底部16、17、18和/或头部20、21、22可以分别设计为固定在实心材料制成的芯上的端部配件。这种端部配件可例如用钢制成以及有一些孔，用于机械地刚性连接的螺钉通过这些孔***，由此可将各自的底部或头部用螺钉与板连接。

三个支承绝缘子2、3和4的柱状芯彼此平行排列，也就是说，基本上旋转对称的芯的轴线(它也构成基本上旋转对称的支承绝缘子的轴线)互相平行地延伸。同样，另外三个支承绝缘子5、6和7的柱状芯彼此平行排列以及三个附加的支承绝缘子8、9和10的柱状芯彼此平行排列。所有芯的轴线朝着同一个方向。

所述三个支承绝缘子2、3和4互相机械地刚性连接。为实现这一点，将三个底部16、17和18互相刚性连接以及将头部20、21和22互相刚性连接。这些底部互相机械地刚性连接是通过将底部16、17和18借助螺钉连接装置固定在板25上实现的。头部20、21和22互相机械的刚性连接是通过将这些头部借助螺钉连接装置固定在板27上实现的。

连接支承绝缘子2、3、4的头部20、21、22的板27，同时将另一些支承绝缘子5、6和7的底部30、31和32互相刚性地连接起来(底部31在图中被板27遮挡)。以相同的方式，支承绝缘子2、3和4的底部16、17和18借助板25互相刚性连接，在这里板25同时将三个附加的支承绝缘子8、9和10的头部35、36和37互相刚性地连接起来。支承绝缘子8、9和10的底部38、39和40借助板43互相刚性连接。所述的板43构成此绝缘子单元1的第一(下)端。支承绝缘子5、6和7的头部46、47和48借助板50互相刚性连接。所述的板50构成此绝缘子单元1的第二(上)端。

绝缘子单元1成柱状。绝缘子单元1具有约为10米的从板43至板50计量的高度。从电学方面看，支承绝缘子5、6和7通过板27和50连接成并联电路。以相同的方式，支承绝缘子2、3、4通过板25和27连接成并联电路。支承绝缘子8、9和10通过板43和25连接成并联电路。此外，从电学方面看，绝缘子单元有串联电路：三个连接成并联电路的支承绝缘子5、6和7与三个(连接成并联电路的)支承绝缘子2、3、4以及与三个(连接成并联电路的)支承绝缘子8、9和10连接成串联电路。

通过将支承绝缘子借助螺钉连接装置在板43、25、27和50上实现的互相机械的刚性连接，获得一种刚度很高和能承受高机械荷载的绝缘子单元。

板43和50是所谓的“端板”，因为它们各构成柱状绝缘子单元1的一个端部。板25和27在这里是所谓“中间板”，因为支承绝缘子用螺钉固定在板25和27的两侧，因此这些板25和27在某种意义上来说处于“支承绝缘子之间”。通过这些中间板25和27，与没有中间板而只有类似于图中表示的板43和50的端板的绝缘子单元相比，再一次提高了此绝缘子单元的强度和机械承载能力。

按另一种图中没有表示的实施例，绝缘子单元也可以仅由三个支承绝缘子2、3和4以及两块板25和27组成。因此这样一种绝缘子单元只有三个支承绝缘子以及没有中间板，这两块板25和27便成为端板。以如此方式设计的绝缘子单元，基于支承绝缘子2、3和4通过螺钉互相刚性连接，同样能承受高的机械载荷、刚度很高和有高的强度。由此也能实现这种有大高度的绝缘子单元，并同样达到高的耐压强度。

按另一种图中没有表示的实施例，可以设计为将三个以上的支承绝缘子各自的底部和头部互相机械地刚性连接。例如，在板25与27之间可不只设置三个支承绝缘子(亦即支承绝缘子2、3和4)，而是例如也可以安排四个、五个或六个支承绝缘子，此时，这四个、五个或六个支承绝缘子的底部借助螺钉连接装置固定在板25上(用螺钉与板25连接)，以及这四个、五个或六个支承绝缘子的头部借助螺钉连接装置固定在板27上(用螺钉与板27连接)。以相同的方式，也可以在板43与25之间和在板27与50之间分别设置例如四个、五个或六个支承绝缘子以及将它们互相刚性连接。

包括一些具有用实心材料制成的芯、尤其由玻璃纤维增强的塑料组成的芯的支承绝缘子的绝缘子单元有一系列优点。这些支承绝缘子是可便宜地买到的构件，它们例如与瓷绝缘子相比有比较小的质量。对于这些支承绝缘子可以比较自由地选择罩的形状和罩的分布(亦即罩的布局和间距)，因为罩可以借助热套法简单和经济地固定在芯上。尤其是为此不需要制造昂贵的(例如用户专用的)铸模。罩和围绕芯的硅酮套也可以用填充ATH的HTV硅酮组成(Aluminiumtrihydrat-gefülltes-hochtemperaturvernetztesSilikon)。反之，在铸造的绝缘子(模制绝缘子)中不可能使用这种硅酮。

此外，具有由实心材料制成的芯、尤其具有由玻璃纤维增强的塑料组成的芯的支承绝缘子的另一个优点是，它是柔性或弹性的，所以即使可能产生制造公差或有加工不准确度时，也不会在机械地刚性连接支承绝缘子时带来任何问题。由于所述柔性或弹性，避免了绝缘子断裂，例如与瓷绝缘子相比这是一个优点。此外，在使用具有防水表面的罩时，与由瓷绝缘子构成的绝缘子单元相比，在直流耐压强度相同的情况下，这种绝缘子单元的高度约小25％就够了。由此，与由瓷绝缘子构成的绝缘子单元相比，导致明显减小质量，因此这种(包括一些具有由实心材料制成的芯的支承绝缘子的)绝缘子单元，也可以在极端条件下，例如在地震时可靠地使用。

由于绝缘子单元各个支承绝缘子刚性连接并由此得到的高强度、刚度和机械承载能力，所以实现，所述的绝缘子单元在其上端(在所谓的头部，亦即在本实施例中在绝缘子单元的板50处)即使例如遇到强风也只是略微运动，换句话说，只存在绝缘子单元上端小的摆幅。因此这种绝缘子单元可有利地例如使用于有地震危险的地区，当遇到大的风力负荷时，当由绝缘子单元支持的汇流排受大的端子力时或当绝缘子单元头部只有小的摆幅时都是允许的。因此例如可以避免设在绝缘子单元上的断路开关错接或设在绝缘子单元上的汇流排可能的变形。

基于使用具有由实心材料制成的芯的支承绝缘子，此绝缘子单元的另一些优点在于，不产生在绝缘子芯内部的电位控制问题和边界层问题，在芯内只可能侵入极小量的水分以及(由于芯内不存在空腔)不需要填充剂和不需要监测(空心体绝缘子)空腔的装置。

介绍了一种绝缘子单元，它由多个互相刚性连接的各有一个实心材料制成的芯的支承绝缘子单元成。这种绝缘子单元有高的强度、刚度和机械承载能力。因此，可以实现高度为10米和更高的绝缘子单元，由此达到高的耐压强度(例如800kV直流额定电压和更高)。尤其是，此绝缘子单元可使用于电压高于245kV并因而明显地突破在标准IEC62231中给出的限制。此绝缘子单元适用于支持处于电压下的各种对象，例如用于支持汇流排、滤波扼流圈和/或断路开关。因此，此绝缘子单元特别适合使用于例如在高压直流输电设备中出现的超高直流电压(UHV DC-ultra high voltage directcurrent)。采用这种绝缘子单元，通过选择绝缘子单元相应大的结构高度，可以满足在那里提出的击穿距离及爬电距离要求。

Claims

1.一种绝缘子单元(1)，包括至少三个支承绝缘子(2、3、4)，其特征在于，这些支承绝缘子分别有一个实心材料制成的柱状芯、一个底部(16、17、18)和一个头部(20、21、22)，其中，所述底部(16、17、18)互相机械地刚性连接以及头部(20、21、22)互相机械地刚性连接。

2.根据权利要求1所述的绝缘子单元，其特征为，所述支承绝缘子(2、3、4)的柱状芯互相平行排列。

3.根据权利要求1所述的绝缘子单元，其特征为，所述底部(16、17、18)借助一块将这些底部固定在其上面的板(25)互相机械地刚性连接。

4.根据权利要求3所述的绝缘子单元，其特征为，所述底部(16、17、18)借助螺钉连接装置固定在板所述(25)上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的绝缘子单元，其特征为，所述头部(20、21、22)借助一块将这些头部固定在其上面的板(27)互相机械地刚性连接。

6.根据权利要求5所述的绝缘子单元，其特征为，所述头部(20、21、22)借助螺钉连接装置固定在所述板(27)上。

7.根据权利要求5或6所述的绝缘子单元，其特征为，连接所述头部(20、21、22)的板(27)同时将至少另外三个支承绝缘子(5、6、7)的底部(30、31、32)互相刚性连接，这另外三个支承绝缘子(5、6、7)沿与所述至少三个支承绝缘子(2、3、4)相同的方向定向。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的绝缘子单元，其特征为，连接所述底部(16、17、18)的板(25)同时将至少三个附加的支承绝缘子(8、9、10)的头部(35、36、37)互相刚性连接，这三个附加的支承绝缘子(8、9、10)沿与所述至少三个支承绝缘子(2、3、4)相同的方向定向。

9.根据前列诸权利要求中任一项所述的绝缘子单元，其特征为，所述支承绝缘子(2、3、4、8)的底部(16、17、18、38)和/或头部(20、21、22、35)分别设计为固定在所述芯上的端部配件。

10.根据前列诸权利要求中任一项所述的绝缘子单元，其特征为，所述芯由玻璃纤维增强的塑料组成。

11.根据前列诸权利要求中任一项所述的绝缘子单元，其特征为，所述芯分别设有罩(11、12、13)。

12.根据权利要求11所述的绝缘子单元，其特征为，所述罩(11、12、13)有防水表面。

13.根据前列诸权利要求中任一项所述的绝缘子单元，其特征为，所述绝缘子单元有至少10米高。

14.根据前列诸权利要求中任一项所述的绝缘子单元，其特征为，所述绝缘子单元有800千伏直流电压额定耐压强度。

15.根据前列诸权利要求中任一项所述的绝缘子单元，其特征为，所述绝缘子单元设置用于支持汇流排、滤波扼流圈和/或断路开关。

16.根据前列诸权利要求中任一项所述的绝缘子单元，其特征为，所述绝缘子单元成柱状。