CN101577155A - 用于高压套管的拉杆安装装置、高压套管以及高压设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于高压套管中的中空导体(38)的拉杆装置，该拉杆装置包括拉杆连接部(31)和外部端子连接部(32)，其中拉杆连接部和外部端子连接部被制成一件式构件，该一件式构件形成复合式安装设备(33)。本发明还涉及包括这种装置的高压套管，并且还涉及包括具有这种装置的套管的高压设备。

Description

用于高压套管的拉杆安装装置、高压套管以及高压设备

技术领域

本发明涉及高压电力系统领域，尤其涉及在形成这种系统的部件的高压设备内使用的高压套管。

背景技术

众所周知，诸如高压变压器、电抗器和开关设备之类的高压装置和设备通常配有套管，这些套管适于穿过接地屏障在高电势下输送电流，例如，所述接地屏障可以是电力设备的壁或外壳，比如变压器箱。

传统的高压套管包括由陶瓷或复合材料制成的绝缘体，该绝缘体设有外壳并且大体是中空的。在套管的内侧，通过电容器主体或某种其它类型的电压分级设备来进行电压分级，导电体穿过该电容器主体或电压分级设备。导电体将套管的一侧与另一侧相连，在所述一侧处连接有高压电力设备，在所述另一侧处连接有另一个电力设备。例如，当第一电力设备是变压器时，将套管装配在变压器外壳上，比如箱体壁上，并且套管的导体将变压器的内侧与外侧相连，在外侧处可连接另一个电力设备，例如总线、电涌放电器或直流电阀。

现在将参照图1描述适于与高压变压器一起使用的现有技术套管的一个示例，图1示出了在变压器的情形下，安装在诸如箱体壁的壁18中的套管1的示意性剖视图。高压导体10穿过中空的套管绝缘体12的中央，套管绝缘体12形成围绕该高压导体的外壳。在绝缘体外壳内设有电容器芯部14，用于对形成在高压导体10周围的电压应力进行电压分级。在外壳12的外侧设有凸缘16，套管的外壳通过凸缘16经由变压器箱体壁18而接地。

在图1中还示出了高压导体10的底端部分如何形成底部触头20，该底部触头20设置成连接到变压器的内部部件。为此，在变压器的内部设置相配的内部触头22。在套管的与底部触头20端相反的上端处设置用于导体10的上外部端子24。该外部端子24通过大致平坦的界面电连接到导体10，并且形成套管的顶盖，以便将导体进而将变压器电连接到外部电源或设备。

根据现有技术的变压器，可使用拉杆系统来确保套管和变压器之间的电连接。该系统需要中空的导体，其中该导体的内部朝变压器内的变压器油敞开。必须在导体的内部设置密封，以避免变压器油流出变压器外和套管外而泄漏到周围环境中。在本领域中，将导体的内部与变压器的外部密封的传统方式，例如阀厅，是在装配了拉杆系统之后，使用装配在导体内的扩张装置。该扩张装置具有以下缺点：其所需的径向空间导致导体壁厚度不利地减小；必须在野外现场进行不出故障的装配工作。

另外，在外部端子可能不直接连接到套管的顶盖的现有技术套管中，需要将外部端子拧到位于导体内的钢拉环或类似物中。该拉环又拧到导体中，从而由于所需内部螺纹的原因而减小了导体的壁厚。该拉环装置还需要提供密封。

常规地，使用术语高压来表示高于约50kV的电压。如今，商用高压设备中的上限一般为1100kV，但在不久的将来，如1200kV甚至更高的电压都是可以预见的。另外，电流等级正在升高，可能达到4000-5000A或甚至更高。

对于800kV及以上的范围中的高压以及2000A及以上的额定电流，例如当涉及套管的散热和冷却、电场和电绝缘等时，对套管的要求自然提高。在本文中，低损耗是必要的，特别是要能够达到目标电流。如今的套管中发生损耗主要是由于导体中的损耗以及套管的不同部分之间的电流通路中的每个触头或接头中的损耗。当涉及到导体时，最小化每种类型的装置以使导体中的诸如导线之类的导电材料减少正变得越来越重要。还应认识到，较少的接头将减少损耗，这在高压和高电流应用场合中是有利的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拉杆安装装置和一种高压套管，该高压套管是对现有技术套管的改进，这使得能够达到上述高压等级和高额定电流。

本发明还有一个目在于，提供一种包括这种高压套管的高压设备。

其中，通过在独立权利要求中限定的拉杆安装装置、高压套管以及高压设备实现了这些目的。

根据本发明，限定了一种用于高压套管中的中空导体的拉杆装置，该拉杆装置包括拉杆连接部和外部端子连接部，其中拉杆连接部和外部端子部分被制成一件式构件，该一件式构件形成复合式安装设备。本发明的拉杆装置具有将拉环和拉杆安装的功能组合起来的优点，从而节省了导体内部的空间，而且还由于导线较少而节省了导体材料。另外一个优点在于，安装现场的人员不必涉及机械部件的装配，这使得装配更容易且更能保证不出故障，并节省了成本。

根据另一个特征，安装设备的拉杆连接部设有轴向孔，拉杆的端部穿过该轴向孔插入，并且在该孔的轴向延伸处设有内部镗孔，该内部镗孔的直径比轴向孔的直径大，并且拉杆的螺纹端延伸到该镗孔中，并且通过内部镗孔中的紧固装置安装拉杆。该紧固装置可包括坐抵在内部镗孔的底壁上的垫圈装置和拧在拉杆的螺纹端上的螺母。

内部镗孔延伸穿过外部端子连接部。

根据另一个特征，外部端子连接部设有螺纹孔，这些螺纹孔适于容纳用于安装外部端子触头的螺钉。

另外，可以设有布置于导体和复合式安装设备之间的至少一个密封装置。例如，当电力设备内部有液体时使用这种密封，其中，包括拉杆装置的套管安装在该电力设备上，以便能够防止液体经由导体和套管泄漏出电力设备。例如，这是针对充满绝缘油的变压器的情况。

本发明还具有如下特征：其包括用于在导体的开口端内安装于复合式安装设备上方的端塞。该插塞还具有密封功能。

根据本发明的拉杆装置还可包括至少一个密封装置，其布置在内部镗孔与端塞的向下延伸到内部镗孔中的部分之间。当用在变压器的套管中时，该密封还防止存在于导体内部的任何绝缘介质泄漏。

另外，根据本发明，外部端子连接部设有第二组螺纹孔，端塞设有相应的孔，用于通过将螺钉插入所述相应的孔中并拧入外部端子连接部中的第二组孔中，而将端塞安装到外部端子连接部上。

端塞还具有另外的一组孔，这组孔适于容纳用于安装外部端子触头的螺钉。

根据本发明，还限定了一种包括中空导体的高压套管，该高压套管的特征在于其包括根据与拉杆装置相关的任一项权利要求所述的拉杆装置。

该高压套管的特征可在于：复合式安装设备通过被焊接在套管的导体的一端内而连接到该中空导体。

可替代地，该高压套管的特征可在于：复合式安装设备通过拧在套管的导体的一端内而连接到该中空导体。在这种情况下，不需要进行焊接。

最后，根据本发明，限定了一种高压设备，其包括根据与套管相关的任一项权利要求所述的套管。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，附图仅以示例的方式示出本发明的实施方式，其中：

图1示意性地示出根据现有技术的高压套管的剖视图，以及

图2示意性地示出根据本发明的拉杆装置的剖视图。

具体实施方式

在本说明书中，将使用术语“高压”(HV)表示50kV及以上的电压。当前对商业用高压的上限是1100kV，但是应当预见到，本发明也能够用于更高的电压，达1200kV或甚至更高。一般地，本发明应用于约200kV及以上。

图2中示出了根据本发明的拉杆装置的实施方式，其安装在位于例如高压套管(未示出)中的导体38中。该装置包括拉杆连接部31和外部端子连接部32，这两个部分组合成一件式构件，在下文中将该一件式构件称为复合式安装设备33。下文中将拉杆连接部31称为拉杆部分，将外部端子连接部32称为端子部分。拉杆部分31具有第一底部34，该第一底部34具有中空锥体的基本形状，开口的锥体底部朝向中空导体38的内部。拉杆部分31具有基本环形的第二上部36，该第二上部36具有中央轴向孔40，拉杆42通过该中央轴向孔40插入。在上部36中，在孔40上方设有直径比孔40的直径大的内部镗孔44，内部镗孔44还一直从孔40延伸穿过端子部分32。通过紧固装置来安装拉杆42，比如通过坐抵于内部镗孔44的底壁的垫圈装置46或类似装置和拧到拉杆的螺纹顶端上的螺母48来安装。

拉杆装置的端子部分32基本上是环形的，具有如上所述的内部镗孔44。在端子部分的上端中设有螺纹孔50，这些螺纹孔50适于与螺钉配合以用于安装外部端子触头(未示出)。

除了安装设备33之外，拉杆装置还包括端塞52，端塞52插入导体38的开口端中并盖住安装设备33。通过螺钉54将端塞安装到端子部分的上端，螺钉54插入端塞中的孔56中并拧入到设置在端子部分32的上部中的相应的螺纹孔58中。

端塞的一个功能是将带有拉杆装置的导体的内部与外部密封。为了完成该密封，拉杆装置还包括位于端塞52和镗孔44的内侧之间的至少一个密封件60。该密封确保导体的内部与导体的外部密封。例如，当拉杆装置安装在变压器中的导体内时，导体通常朝变压器内的冷却介质敞开，冷却介质通常为油并且非常重要的是油不能通过导体的端部泄漏到外部。能够通过环形密封件如O-环来提供密封，该环形密封件安装在设于端塞52的向下延伸到端子部分32的内部镗孔44中的部分中的沟槽中，或者可替代地，该沟槽可以设置在镗孔的壁中。当然，密封件可以具有变型形式或替代的位置，例如设置一个以上的密封件。还应当提到的是，有些应用场合可能不需要端塞及其密封功能。

如上所述，为了将外部端子触头安装在导体的端部处并拧到端子部分32的安装孔50中，端塞还必须具有相应的孔51以使螺钉穿过。还要提到的是，作为在端子部分32中紧固外部端子触头的替代，可在端塞的外部布置中间部分，并可将外部端子附连到该部分。

安装设备可以拧到或焊接到导体的端部中。在拧到导体端部中的情况下，安装设备设有外螺纹59，用于与导体端部的壁中的相应的内螺纹相配合。然后必须在导体的内侧和拉杆装置之间设置附加的密封件。在图2中示出了这种示例，其中示出了密封件62。该密封件位于设置在端塞52与端子部分32之间的沟槽中。该密封件具有环形形状如O环形，并被压缩成使其填满沟槽并一直向外填充到导体壁。当然如果必要的话，可以设置不止一个密封件。另外，对该密封件也可以设置其它的替代位置，只要该密封件在导体的内侧和拉杆装置的外侧之间进行密封即可。

所描述的拉杆装置可使用在用于直流电和交流电应用场合的套管中。

在示例性的实施方式中已经表明，变压器可以是其中使用本发明的拉杆装置和高压套管的高压设备。然而，需要强调的是，本发明的拉杆装置和高压套管还可与其它类型的高压设备一起使用，例如应用在高压系统中的电抗器、断路器、发电机、开关设备或其它任何合适的设备。另外，在本发明的说明书中，术语电力设备和高压设备还应当理解为包括电缆、总线、电涌放电器和直流电阀等。

当在变压器中使用本发明的拉杆装置和套管时，使用油作为变压器内的绝缘介质，在套管的另一侧例如在高压直流输电阀厅中，介质为空气。这种类型的套管通常称为空气-油或空气-液体套管。然而，如上文所表明的，根据本发明的拉杆装置和套管适于在多种电力设备中使用，不管套管各侧的介质是什么，如空气-空气(穿墙套管)，空气-气体(气体开关设备)等。还应当指出，本发明对套管内绝缘介质的选择没有限制。例如，绝缘介质可以是气体、油、凝胶或它们的组合。

本领域普通技术人员将意识到，本发明不限于仅以示例方式给出的所述实施方式，而是可以在权利要求的范围内以多种方式进行修改和变型。

Claims (13)

1.一种用于高压套管中的中空导体(38)的拉杆装置，包括拉杆连接部(31)和外部端子连接部(32)，其中，所述拉杆连接部和所述外部端子连接部制成一件式构件，所述一件式构件形成复合式的安装设备(33)。

2.如权利要求2所述的拉杆装置，其特征在于，所述安装设备的拉杆连接部(31)设有轴向孔(40)，拉杆(42)的一端通过所述轴向孔(40)插入，并且在所述孔的轴向延伸处设有内部镗孔(44)，所述内部镗孔(44)的直径比所述孔的直径大，所述拉杆(42)的螺纹端延伸到所述镗孔中，并且通过所述内部镗孔中的紧固装置(46，48)来安装所述拉杆。

3.如权利要求2所述的拉杆装置，其特征在于，所述内部镗孔(44)延伸穿过所述外部端子连接部(32)。

4.如前述权利要求中任一项所述的拉杆装置，其特征在于，所述外部端子连接部(32)设有螺纹孔(50)，所述螺纹孔(50)适于容纳用于安装外部端子触头的螺钉。

5.如前述权利要求中任一项所述的拉杆装置，其特征在于，所述拉杆装置包括布置在所述导体(38)和所述复合式安装设备(33)之间的至少一个密封装置(62)。

6.如前述权利要求中任一项所述的拉杆装置，其特征在于，所述拉杆装置包括端塞(52)，所述端塞(52)用于在所述导体(38)的开口端内安装在所述复合式的安装设备(33)上方。

7.如权利要求6所述的拉杆装置，其特征在于，所述拉杆装置包括布置在所述内部镗孔(44)和所述端塞(52)的向下延伸到所述内部镗孔中的部分之间的至少一个密封装置(60)。

8.如权利要求7所述的拉杆装置，其特征在于，所述外部端子连接部(32)设有第二组螺纹孔(58)，并且所述端塞(52)设有相应的孔(56)，用于通过将螺钉(54)插入所述孔(56)中并拧入到所述外部端子连接部中的所述第二组孔(58)中，而将所述端塞安装到所述外部端子连接部上。

9.如权利要求7或8所述的拉杆装置，其特征在于，所述端塞(52)具有另外的一组孔(51)，这组孔(51)适于容纳用于安装外部端子触头的螺钉。

10.一种包括中空导体的高压套管，其特征在于，所述高压套管包括根据权利要求1-9中任一项所述的拉杆装置。

11.如权利要求10所述的高压套管，其特征在于，所述复合式的安装设备(33)通过被焊接在所述套管的所述导体的一端内而连接到所述中空导体(38)。

12.如权利要求10所述的高压套管，其特征在于，所述复合式的安装设备(33)通过被拧在所述套管的所述导体的一端内而连接到所述中空导体(38)。

13.一种包括如权利要求10-11中任一项所限定的套管的高压设备。

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