ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ЭКРАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2011 года по МПК H01F27/32 

Изобретение относится к электрическому экранирующему устройству высоковольтной линии с первым элементом связи и по меньшей мере одним вторым соответствующим элементом связи, причем элементы связи являются смещаемыми друг в друга и содержат соответственно трубчатый управляющий электрод вокруг прохода линии, а также трубчатые управляющие электроды покрыты соответственно по меньшей мере одним трубчатым изолирующим барьером и соединены с ним.

Одновременно предметом настоящего изобретения является элемент связи для электрического экранирующего устройства для высоковольтной линии с трубчатым управляющим электродом и трубчатым изолирующим барьером.

Электрическое соединение электрических установок, в частности, высоковольтных установок, требует высоких технических затрат для электрического экранирования подводящих и отводящих линий напряжения. В частности, в случае выводов линий и проходов к электрическим установкам электрическое экранирование должно иметься в любое время и вдоль всей проводки линии. В частности, в случаях, в которых электрическая установка является маслонаполненным трансформатором или, соответственно, дроссельной катушкой для высоких рабочих напряжений, проводка линии расположена в заземленном и маслосодержащем куполе соответствующей электрической установки.

Прежде всего для высоких напряжений постоянного тока, которые появляются в случае высоковольтных электропередач постоянного тока, электрическое экранирование прохода линии является неизбежным.

В случае, если требуется продольная компенсация между двумя присоединительными деталями в проходных линиях этих электрических установок могут находиться так называемые пункты деления, которые состоят из управляющих электродов с бумажной изоляцией. Дополнительно эти пункты деления предпочтительно снабжены окружающей управляющий электрод барьерной системой, в которой циркулирует изоляционная жидкость, в частности, масло, и тем самым поддерживает изолирующее экранирующее действие.

В настоящее время известны пункты деления, при которых соответствующие управляющие электроды являются вдвигаемыми друг в друга. Проблематичным при этом является, однако, что барьеры выполнены таким образом, что на барьерах для арретирования встроены дополнительные элементы. В частности, клиновидные утолщения и подобные геометрические элементы приспособлены к электрическим требованиям и одновременно служат для расклинивания по меньшей мере двухчастной барьерной системы над пунктом деления. Кроме того, обычным образом первая деталь связи пункта деления снабжена меньшим диаметром, чем соответствующий второй элемент связи. За счет измененного диаметра в связи с непосредственно находящимися на управляющем электроде дополнительными элементами барьерной системы, достигается расклинивание вдвинутых друг в друга элементов связи. Проблематичным, однако, является то, что арретирование элементов связи происходит только точно в одном положении, так что элементы связи относительно точки арретирования должны быть точно согласованными относительно друг друга. Компенсация осевых избыточных или недостаточных длин линий поэтому через элементы связи в пункте деления с обычной технологией является возможной только условно или невозможной.

Так DE 69024335 Т2 описывает втулку для высоких напряжений постоянного тока. Согласно изобретению там посредством расположенного вокруг пункта деления конденсаторного тела достигается емкостное управление электрического поля. При этом в зависимости от расположенных друг в друге радиусов конденсаторного тела определено положение в аксиальном направлении относительно прохода линии, который выполнен по типу прямого направленного наружу усеченного конуса.

Кроме того, DE 69012258 Т2 раскрывает внутреннюю стенку конденсатора для управления полем соединения линий трансформаторного ввода. Согласно описанному там изобретению, конденсаторная изолирующая стенка препятствует пробою электрического напряжения за счет того, что этот барьер является пригодным для емкостного, а также резистивного управления электрического поля и рассчитан так, что появляющиеся напряжения и напряженности поля в соответствующей области не приводят к разрушению барьеров.

Далее, ЕР 0169922 В1 раскрывает изолирующий элемент для высоковольтной аппаратуры. Согласно описанному изобретению изолирующий цилиндр в области перекрытия уменьшают и скашивают относительно его толщины стенки, так что для этого в области перекрытия используется соответствующий изолирующий цилиндр в области перекрытия с соответствующим уменьшением толщины стенки и скосом в области перекрытия.

Недостатком во всех решениях в уровне техники является то, что механическая затяжка барьеров друг в друге не допускает или допускает только маленькие допуски относительно точки арретирования элементов связи. Вследствие положения элементов перекоса в барьерной системе или, соответственно, вследствие скосов соответствующих барьеров невозможно свободно выбирать аксиальное расстояние между барьерами и тем самым также управляющими электродами в известной области. Это однако является необходимым, если при последующем присоединении двух линий здесь не имеет места никакая полная точная посадка и поскольку этот пункт деления также служит для компенсации соответствующих расположенных вокруг пункта деления экранирующих элементов.

Задачей настоящего изобретения является поэтому, исключение вышеназванных недостатков в уровне техники и предоставление в распоряжение экранирования, которое является быстро и просто изготавливаемым, а также обеспечивает большой допуск относительно элементов связи относительно друг друга. При этом оба проводки линий должны быть вставными.

Задача решается отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения. Согласно изобретения предусмотрено, что в области перекрытия по меньшей мере один трубчатый изолирующий барьер не соединен механически с соответствующим управляющим электродом и трубчатый управляющий электрод, а также трубчатый изолирующий барьер имеют измененный диаметр по сравнению с диаметром вне области перекрытия, причем диаметры трубчатых изолирующих барьеров обоих элементов связи согласованы друг с другом таким образом, что трубчатые изолирующие барьеры при вдвижении друг в друга перекрываются и механически взаимно затягиваются. За счет развязки по меньшей мере одного барьера от управляющего электрода элемента связи в области перекрытия посредством барьера механическая прочность может обеспечиваться с учетом изоляционных свойств. Одновременно за счет этого возможно, что во внешней области соответствующих экранирующих устройств лежащие в основе диаметры проводки линий, управляющих электродов, а также барьеров могут оставаться равными, и в этом отношении затраты на изготовление управляющих электродов и окружающих их барьеров с различными диаметрами отпадают. Кроме того, за счет этого обеспечивается, что при циркуляции циркулирующей среды между барьером и трубчатым управляющим электродом изолирующая среда используется здесь в качестве дополнительной изоляции, а также для направления поля. Целью соответствующего изобретению экранирующего устройства является достижение резистивного управления электрическим полем напряжения постоянного тока посредством формы электродов, формы и электрической прочности изоляционного материала, а также расположения и толщины барьеров, которые удовлетворяют электрическим размерным параметрам, как максимальные напряженности поля напряжения постоянного тока и допустимые электрические тангенциальные напряженности поля.

Трубчатые в смысле изобретения означает, что соответственно названные так элементы имеют продольную протяженность и выполнены с приблизительно кругообразным поперечным сечением. При этом соответственно названный так элемент, однако, не должен быть полностью выполнен по типу трубы, а может иметь также сегментарно выемки и частичные отверстия. Определение "кругообразный" охватывает также отклоняющиеся от этого поперечные сечения, как, например, эллиптические, треугольные или многоугольные структуры.

Количество элементов связи в пункте деления является неограниченным. Так в одно место соединения можно комбинировать также три или четыре элемента связи. Необходимые при этом подгонки барьеров и управляющих электродов для соответствующего вдвижения друг в друга и зажатия в четырехзвенном экранирующем устройстве являются тогда возможными посредством подходящих дополнительных элементов, как, например, L-образных элементов на барьерах и управляющих электродах для соответственно расположенных прямоугольно относительно друг друга элементов связи.

В предпочтительном выполнении трубчатые изолирующие барьеры в области перекрытия выполнены практически параллельно к направлению смещения элементов связи относительно линейной проводки. За счет этого обеспечено, что при взаимном вдвигании элементов связи проходящие параллельно к линейной проводке, вдвинутые друг в друга барьеры одновременно являются вдвинутыми друг в друга и зажимаемыми относительно друг друга.

Предпочтительным образом трубчатые изолирующие барьеры выполнены в области перекрытия. Ступенчатое выполнение барьеров в области перекрытия обеспечивает, что, во-первых, имеет место большая механическая стабильность относительно барьеров, лежащих вне области перекрытия. Одновременно за счет этого имеет место параллельное ориентирование конечной области барьеров в области перекрытия.

Предпочтительным образом трубчатые изолирующие барьеры состоят по меньшей мере частично из электроизоляционного картона.

Предпочтительным образом трубчатые изолирующие барьеры соответствующих элементов связи в области перекрытия выполнены в виде барьерной системы, причем отдельные барьеры элементов связи по меньшей мере частично перекрываются и/или механически зажимаются относительно друг друга, а внутри барьерной системы может циркулировать изоляционная жидкость, в частности, масло. За счет этого обеспечено, что посредством многоступенчатой барьерной системы гарантировано направление поля также в удаленных от линии областях. В частности, за счет применения электрокартона и соответствующего частичного перекрытия отдельных компонентов барьерной системы относительно друг друга обеспечено, что внутри образованных таким образом каналов остается обеспеченным течение изоляционной жидкости, в частности, изоляционного масла.

Предпочтительным образом управляющий электрод содержит изоляцию, преимущественно из бумаги, причем изоляция расположена, в частности, между трубчатым управляющим электродом и соответствующим трубчатым изолирующим барьером.

В предпочтительной форме выполнения вдвинутые друг в друга трубчатые изолирующие барьеры элементов связи перекрываются в области до 500 мм, предпочтительно 10 мм. В частности, при применениях в высоковольтной передаче постоянного тока выгодным является большая область перекрытия для электрического резистивного управления поля.

Задача решается также посредством отличительных признаков пункта 9 формулы изобретения. При этом предусмотрено, что в области связи элемента связи трубчатый изолирующий барьер не соединен с трубчатым управляющим электродом и имеет уменьшенный диаметр по сравнению с диаметром вне области связи. С помощью этой меры обеспечено, что для управляющих электродов или, соответственно, барьеров не требуются различные диаметры труб. Одновременно за счет этого дана возможность, соединять барьер в качестве механического элемента связи в связи с изоляционными свойствами.

Область связи элемента связи в смысле настоящего изобретения является меньше, чем область перекрытия экранирующего устройства, причем в первом приближении область связи имеет длину, равную примерно половине длины области перекрытия.

Далее согласно изобретения предусмотрено, что трубчатый изолирующий барьер в области связи обладает механической прочностью и/или по меньшей мере частично состоит из электроизоляционного картона.

Элемент связи согласно изобретения выполнен таким образом, что трубчатый управляющий электрод и/или трубчатый изолирующий барьер выполнен ступенчатым, а также направлен, в частности, параллельно к продольной протяженности прохода линии.

Согласно изобретения предусмотрено, что трубчатый изолирующий барьер выполнен в виде окружающей по меньшей мере в области связи барьерной системы. В предпочтительном выполнении трубчатый изолирующий барьер по меньшей мере в области связи в продольном направлении выполнен механически упрочненным. Усиление может происходить за счет обмотки изолирующего барьера в области связи посредством упрочняющей ленты, а также путем нанесения дополнительных материалов и/или путем пропитки посредством смолы.

В предпочтительном выполнении трубчатый управляющий электрод и трубчатый изолирующий барьер имеет в области связи уменьшенный диаметр по сравнению с диаметром во внешней области, причем диаметр трубчатого изолирующего барьера в области связи является больше, чем диаметр трубчатого управляющего электрода. За счет этого обеспечено, что барьер относительно прохода линии окружает управляющий электрод.

Дальнейшие предпочтительные выполнения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения. Некоторые примерные выполнения поясняются на основе фигур. При этом показывают:

Фиг.1 схематический вид сбоку соответствующего изобретению электрического экранирующего устройства;

Фиг.2а, 2b схематический вид сбоку соответствующих изобретению электрических экранирующих устройств для двух состояний во время вдвигания элементов связи друг в друга;

Фиг.3 схематический вид соответствующего изобретению электрического экранирующего устройства в виде пункта деления между двумя обмотками.

Фигура Фиг.1 показывает соответствующее изобретению электрическое экранирующее устройство 1, в котором элементы связи 2а, 2b вдвинуты друг в друга. Управляющий электрод 4а первого элемента связи 2а имеет малое радиальное расстояние относительно управляющего электрода 4b второго элемента связи 2b. Управляющие электроды 4а, 4b имеют изоляционный слой 10. В области перекрытия оба изолирующих барьера 6а, 6b имеют другой диаметр, чем управляющие электроды 4а, 4b. Одновременно по меньшей мере один управляющий электрод 4а не соединен механически с соответствующим барьером 6а. За счет этого получается преимущество, что трубчатый изолирующий барьер 6а в области перекрытия 7 наряду с изоляционными или, соответственно, управляющими свойствами электрического поля служит также для механического зажимания соответствующих элементов связи 2а, 2b. Проход линии 11 находится в середине чертежа. Схематический вид сбоку представляет собой вращательно-симметричное изображение электрического экранирующего устройства 1, соответствующего изобретению. Трубчатый управляющий электрод 4а и/или трубчатый изолирующий барьер 6а может в отличие от этого также иметь выемки или частичные отверстия, так что полная вращательная симметрия чертежа (Фиг.1), а также следующих Фиг.2а и 2b может не иметь места.

На Фиг.2а и 2b показаны два различных состояния зажимания экранирующего устройства 1. В верхнем изображении в качестве Фиг.2а представлено, что область перекрытия 7 барьеров 3, 6а, 6b, а также управляющих электродов 4а 4b является маленькой. С вдвижением друг в друга элементов связи 2а, 2b согласно Фиг.2b далее обеспечено электрическое экранирование экранирующего устройства 1 в области перекрытия 7 и одновременно дана возможность компенсации в аксиальном направлении. В обоих представленных состояниях, однако, уже обеспечено механическое зажимание и электрическое экранирование соответствующего изобретению экранирующего устройства 1. Элементы связи 2а, 2b при этом с помощью внешних (не представленных) фиксаций могут быть дополнительно фиксированы относительно друг друга.

Фиг.3 показывает соответствующее изобретению электрическое экранирующее устройство 1 в виде пункта деления между двумя обмотками 9 трансформатора, в частности трансформатора высоковольтной электропередачи постоянного тока. За счет возможности аксиальной компенсации избыточных или, соответственно, недостаточных длин линий 10 вдоль линейной проводки предоставлена возможность точно согласовывать друг с другом выходящие из соответствующих обмоток 9 линии. Соответствующая последующая обработка и точное согласование элементов связи 2а, 2b друг к другу в области перекрытия поэтому не требуется.

Предпочтительным при этом также является то, что управляющие электроды 4а, 4b в пункте деления требуют уменьшенного нанесения изоляции из бумаги. За счет этого достигается, что в бумаге области пункта деления появляется меньшее поле напряжения постоянного тока и соблюдаются допустимые электрические расчетные параметры. Расходы на изготовление уменьшаются, так как соответственно отпадают геометрические дополнительные элементы для зажимания, которые одновременно не допускают никакой изменчивости относительно взаимной аксиальной компенсации элементов связи 2а, 2b. Первый барьер 6а фиксирован на соответствующем трубчатом управляющем электроде 4а. Соответствующая барьерная система 3, 6а, 6b может направлять поле напряжения постоянного тока.

Изобретение относится к электрическому экранирующему устройству (1) высоковольтной линии с по меньшей мере двумя элементами связи (2а, 2b), причем элементы связи соответственно содержат трубчатый управляющий электрод (4а, 4b) вокруг прохода линии и окружены барьером (6а, 6b). Посредством согласованного уменьшения диаметров управляющего электрода, а также барьера по отношению друг к другу может применяться расчлененный барьер для механического зажимания вдвинутых друг в друга систем связи. Изобретение позволяет создать быстрое и простое в изготовлении устройство и обеспечивает большой допуск элементов связи относительно друг друга с созданием области перекрытия. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электрическое экранирующее устройство (1) высоковольтной линии с первым элементом связи (2а) и по меньшей мере одним вторым соответствующим элементом связи (2b), причем элементы связи (2а, 2b) являются вдвигаемыми друг в друга, и содержат соответственно трубчатый управляющий электрод (4а, 4b) вокруг прохода линии (11), а также трубчатые управляющие электроды (4а, 4b) покрыты соответственно по меньшей мере одним трубчатым изолирующим барьером (6а, 6b) и соединены с ним,
отличающееся тем, что
в области перекрытия (7) по меньшей мере один из трубчатых изолирующих барьеров (6а) не связан с соответствующим управляющим электродом (4а) и управляющий электрод (4а), а также трубчатый изолирующий барьер (6а) имеют измененный диаметр, причем диаметры трубчатых изолирующих барьеров (6а, 6b) обоих элементов связи (2а, 2b) согласованы друг с другом таким образом, что трубчатые изолирующие барьеры (6а, 6b) при вдвижении друг в друга перекрываются и механически зажимаются, и
что трубчатые изолирующие барьеры (6а, 6b) вместе с дополнительными барьерами (3) выполнены в виде барьерной системы, окружающей область перекрытия, причем дополнительные барьеры (3) по меньшей мере частично перекрываются и/или механически зажимаются относительно друг друга, и при этом внутри барьерной системы (3, 6а, 6b) является циркулирующей изоляционная жидкость, в частности масло.

2. Электрическое экранирующее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что трубчатые изолирующие барьеры (6а, 6b) в области перекрытия (7) выполнены практически параллельными к направлению смещения элементов связи (2а, 2b) относительно прохода линии (11).

3. Электрическое экранирующее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что трубчатые изолирующие барьеры (6а, 6b) в области перекрытия (7) выполнены ступенчатыми.

4. Электрическое экранирующее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что трубчатые изолирующие барьеры (6а, 6b) по меньшей мере частично выполнены из электроизоляционного картона.

5. Электрическое экранирующее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что трубчатый управляющий электрод (4а) содержит изоляцию (10) предпочтительно из бумаги, причем изоляция (10) расположена, в частности, между трубчатым управляющим электродом (4а) и соответствующим трубчатым изолирующим барьером (6а).

6. Электрическое экранирующее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что вдвинутые друг в друга трубчатые изолирующие барьеры (3, 6а, 6b) элементов связи (2а, 2b) перекрываются до 500 мм, предпочтительно до 10 мм.

7. Электрическое экранирующее устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что вдвинутые друг в друга трубчатые изолирующие барьеры (3, 6а, 6b) элементов связи (2а, 2b) перекрываются до 500 мм, предпочтительно до 10 мм.

8. Электрическое экранирующее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что вдвинутые друг в друга трубчатые управляющие электроды (4а, 4b) имеют радиальное расстояние до 20 мм.

9. Элемент связи (2а) электрического экранирующего устройства (1) для высоковольтной линии с трубчатым управляющим электродом (4а) и с трубчатым изолирующим барьером (6а), причем трубчатый изолирующий барьер (6а) соединен с трубчатым управляющим электродом (4а),
отличающийся тем, что
в области связи (8) элемента связи (2а) трубчатый изолирующий барьер (6а) не соединен с трубчатым управляющим электродом (4а) и имеет измененный диаметр по сравнению с диаметром трубчатого изолирующего барьера (6а) вне области связи (8), и
трубчатый изолирующий барьер (6а) в области связи (8) по меньшей мере частично содержит электроизоляционный картон.

10. Элемент связи (2а) по п.9, отличающийся тем, что трубчатый управляющий электрод (4а) в области связи (8) имеет измененный диаметр по сравнению с трубчатым управляющим электродом (4а) вне области связи (8).

11. Элемент связи (2а) по п.9, отличающийся тем, что трубчатый управляющий электрод (4а) и/или трубчатый изолирующий барьер (6а) выполнены ступенчатыми, а также, в частности, параллельными к продольной протяженности прохода линии (11).

12. Элемент связи (2а) по п.9, отличающийся тем, что трубчатый изолирующий барьер (6а) выполнен в виде по меньшей мере окружающей область связи (8) барьерной системы (6а, 3).

13. Элемент связи (2а) по п.9, отличающийся тем, что трубчатый изолирующий барьер (6а) по меньшей мере в области связи (8) выполнен механически усиленным.

14. Элемент связи (2а) по п.12, отличающийся тем, что трубчатый изолирующий барьер (6а) по меньшей мере в области связи (8) выполнен механически усиленным.

15. Элемент связи (2а) по п.9, отличающийся тем, что трубчатый управляющий электрод (4а) и трубчатый изолирующий барьер (6а) в области связи (8) имеет уменьшенный диаметр по отношению к внешней области, причем в области связи (8) диаметр трубчатого изолирующего барьера (6а) является большим, чем диаметр трубчатого управляющего электрода (4а).

16. Элемент связи (2а) по п.11, отличающийся тем, что трубчатый управляющий электрод (4а) и трубчатый изолирующий барьер (6а) в области связи (8) имеет уменьшенный диаметр по отношению к внешней области, причем в области связи (8) диаметр трубчатого изолирующего барьера (6а) является большим, чем диаметр трубчатого управляющего электрода (4а).

17. Элемент связи (2а) по п.9, отличающийся тем, что трубчатый управляющий электрод (4а) имеет закругленный элемент, который является изолированным.

18. Элемент связи (2а) по п.10, отличающийся тем, что трубчатый управляющий электрод (4а) имеет закругленный элемент, который является изолированным.