[发明专利]高电压室外套管

说明书

技术领域

本发明涉及高电压技术领域且有关于高电压室外套管，其包括沿着轴线延伸的导体，冷凝器芯以及模制在冷凝器芯上的电绝缘聚合物天气保护外壳。该冷凝器芯包含：电绝缘带，其以螺旋形式缠绕于导体周围；电容分级插入件，其布置于带的连续绕组之间；以及，经固化的聚合物绝缘基质，其嵌入缠绕带和电容分级插入件。这种套管用于高电压技术中，特别是接电装置(或配电装置)(switchgearinstallation)、或者高电压机器中，如发电机或变压器，用于高达数百kV的电压，通常为24kV与800kV之间的电压。

背景技术

高电压室外套管是这样一种构件：其通常用于从高电压构件(如变压器或断路器)的封装式有源部件载运高电位电流通过接地屏障(grounded barrier)(如变压器箱或断路器外壳)到高电压室外线路。为了减小和控制电场，室外套管包括冷凝器芯，其便利了通过使电容分级插入件浮置而进行电应力控制，电容分级插入件合并于冷凝器芯中。冷凝器芯减小电场梯度且沿着套管长度均匀地分配电场。

套管的冷凝器芯通常由牛皮纸或皱纹牛皮纸缠绕成间隔件。电容分级插入件实施为金属(通常为铝)薄片或非金属(通常为墨水、石墨膏)补片。插入件被同轴地定位，以便实现外部闪络与内部击穿强度之间的最佳平衡。纸间隔件确保插入件的限定位置和冷凝器芯的机械稳定性。冷凝器芯用树脂加以浸渍(RIP，树脂浸渍纸)。然后在对芯进行的加热与真空处理过程中引入树脂。这种RIP室外套管具有优点即其为干燥(无油)的。

室外套管包括室外侧，其具有由瓷或通常基于硅酮或环氧化物的耐天气聚合材料制成的绝缘体，具有裙(shed)，裙确保了必要的爬电距离用以耐受所有操作条件下的电压。瓷在传统上用作绝缘材料，但仍存在着对于聚合物绝缘不断增长的需求。对聚合物绝缘的需求主要是基于以下事实：聚合物绝缘体具有疏水(拒水或憎水)的额外益处，这导致产生自清洁性质，且这因此延长了使用寿命且显著地降低了变电站维护成本。此外，硅酮固有的疏水性质有助于打破水膜及形成单独的液滴，这减少了泄漏电流，防止闪络且提高在湿的和高沾污的条件(典型的为沿海或高污染环境)下的耐电压能力。而且，具有聚合物绝缘的套管是轻质的且耐受破坏行为和地震。此外，这种套管还防爆。因此，基本上排除了刚性绝缘外壳，特别是瓷绝缘体的散失，以及对次级设备的损坏。

现有技术

在EP 1 284 483 A1中描述了一种高电压室外套管，其具有：沿着一条轴线延伸的导体、同轴地包围着导体的冷凝器芯、以及电绝缘聚合物天气保护外壳。天气保护外壳由硅酮制成且直接模制于冷凝器芯的外表面和高电压前面上并且延伸到导体表面的未被冷凝器芯覆盖的一部分。不再需要一种保护着高电压侧免受天气损害的套管帽且因此可以用低成本制造套管。但是，直接模制的室外套管被示出在储存和操作期间产生严重问题。特别地，在长期储存和操作期间显著增加了损耗因数tanδ。

在EP 1 622 173 A1、EP 1 798 740 A1和WO 2006/131011 A1中披露了另外的高电压室外套管，其分别包括沿着一条轴线延伸的导体和同轴包围该导体的冷凝器芯。这些套管分别包括复合绝缘体作为天气保护外壳，天气保护外壳被设计成预制式刚硬外壳。刚硬外壳接纳着预制式冷凝器芯和导体，且借助于帽和安装凸缘而得以被封闭。

冷凝器芯的生产包括以下步骤：将绝缘带缠绕到导体上；在缠绕期间在带的连续层之间添加电容分级插入件；将缠绕带置于模具内；向模具施加真空且利用绝缘材料来浸渍经排空的缠绕带，绝缘材料包括加载了无机填料粉末的聚合物。之后，对浸渍过的缠绕带加以固化。若需要，则对所得到的冷凝器芯进行冷却和机械加工。为了加速浸渍步骤，若干层的带中的至少一层(EP 1 622 173 A1)和/或电容分级插入件之一(EP 1 798 740 A1)包括孔和/或带包含无机填料颗粒，所述无机填料颗粒在利用未经填充的聚合物来执行浸渍过程之前就被预填充到带内(WO 2006/131011A19)。

这种高电压室外套管是较为昂贵的，因为必须单独地制造复合绝缘体且需要套管帽。而且，需要电绝缘材料来填充套管外壳内的间隙和孔隙并且防止套管中的放电和故障。从WO 2005/006355A和GB537268A已知分别具有水分吸收和吸湿材料的冷凝器芯的高电压室外套管。在这些套管中，借助于扩散屏障来防止冷凝器芯中的水分吸收或摄取，扩散屏障应用到芯表面上且其包括分别具有低透水性和固体防水分的膜。

发明内容