СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОД В ВИДЕ СТЕРЖНЯ С ПЛОСКОЙ КОНТАКТНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ Российский патент 2013 года по МПК H01R13/53 H02B13/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к упрощению электрического соединения, выполненного при помощи электродов в виде стержней и электродов с несколькими стержнями. Более точно, изобретение относится к экранированным соединительным стержням с соединительными контактными поверхностями, которые обеспечивают электрическое соединение при помощи контакта между плоскими поверхностями. Форма и материал соединительных элементов выбраны таким образом, чтобы гарантировать диэлектрическое сопротивление, в особенности в вариантах с высоким и/или средним электрическим напряжением. Соединительные элементы выполнены частично деформируемыми, а изолятор электрода выплавлен в виде отливки на проводящем ядре, прежде чем нанесено покрытие экранирующим материалом.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В электрическом оборудовании, в частности в трансформаторных подстанциях среднего напряжения СН (иногда также называемых подстанциями высокого напряжения ВН) с напряжением от 5 до 52 кВ, различные блоки оборудования должны электрически соединяться один с другим. Поскольку используется высокое напряжение, предпочтительнее изолировать соединения и может быть даже экранировать их.

В частности, как показано на Фиг.1, когда ток является многофазным, необходимо иметь по меньшей мере три соединения электрических устройств 1, соединенных последовательно или параллельно при помощи их клемм 2. Одна из опций электрического соединения (не показано) касается использования гибких кабелей, подсоединенных к электрическим устройствам 1 при помощи жестких соединительных элементов к клеммам 2. Пример такого соединения приведен в публикации WO 02/067385, причем соединительное устройство имеет множество компонентов. Другой вариант соединения, также упомянутый в данном документе, касается использования жестких или полужестких электродов в виде стержней 4, укрепленных между электрическими устройствами 1, …, 1s на клеммах 2, например, при помощи контактных устройств биконического типа 6 (как описано в патенте FR2 766 019). Еще один вариант подразумевает соединение контактных поверхностей стержней 8 при наличии конусности, соединительный контакт при этом представлен в виде соединения, например, как указано в патенте ЕР 0674375.

Этот тип соединительных устройств является тем не менее громоздким, особенно в вертикальном направлении, чтобы обеспечить достаточное диэлектрическое сопротивление, в особенности для применения с устройствами среднего напряжения: как раскрыто в публикации WO 07/065912, путь утечки должен быть достаточным. В дополнение, соединительные устройства имеют множество компонентов и поэтому увеличивается число контролируемых контактных поверхностей.

Далее, соединение кабелем требует наличия множества контактных поверхностей, причем эти поверхности сложны и дорогостоящи при использовании, в особенности для гарантии надежности конструкции. Из-за своей жесткости электроды в виде стержней не допускают никакого несовпадения, что вызывает особые проблемы в случае размножения контактных точек и их дальнейшего использования.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является устранение некоторых недостатков известных соединяющих средств, в частности упрощение процесса соединения с одновременным снижением габаритов, в частности высоты, при применении для устройств высокого (или среднего) напряжения. Электрическое соединение осуществляется непосредственно, без промежуточных элементов между соединительными устройствами, имеющими рабочие поверхности, которые могут быть наложены друг на друга. Имея в виду предпочтительное применение для высоких напряжений и необходимости контроля электрического поля, контактная поверхность должна быть такой, чтобы избежать зазоров, которые могут вызвать электрическую дугу. Контактная поверхность должна быть достаточно большой для обеспечения диэлектрического сопротивления.

В частности, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, изобретение относится к экранированному электроду в виде стержня, содержащему электропроводный сердечник, покрытый слоем изолятора, который электрически соединяет два практически идентичных соединительных устройства. Каждое из соединительных устройств содержит опору, выполненную из изолирующего материала, который может деформироваться, в частности, при нажатии, причем эта деформация определяется двумя практически параллельными противоположными поверхностями соединения, и проводящую вставку, интегрированную в изолирующую опору. Вставка, предпочтительно симметричная относительно оси, проходит между двумя параллельными плоскими соединительными поверхностями, которые открываются в две изолирующих соединительных области опоры. Ее длина меньше, чем расстояние между двумя соединительными поверхностями, когда изолирующий материал находится в состоянии покоя, причем при осуществлении соединения изолирующая опора сминается, так что соединительные поверхности проводящей вставки соединяются на каждом конце, и соответственно образуется контакт между плоскими поверхностями. Этот контакт служит как электрическое соединение на уровне проводящей вставки и обеспечивает диэлектрическое сопротивление на уровне изолирующей опоры.

Предпочтительно экран находится на внешней поверхности соединительного электрода в виде стержня, за исключением контактных поверхностей контактных устройств. У контактных устройств экранирование может быть ограничено.

Для обеспечения надлежащего диэлектрического сопротивления электрода в виде стержня необходимо контролировать контактные поверхности между изолирующими и проводящими компонентами, а также компонентами одного вида, чтобы они были воздухонепроницаемыми. Изолирующая опора плотно прилегает к проводящей вставке и к концу стержня, соединенного с проводящей вставкой, изолирующее покрытие плотно прилегает к остальной части стержня, а также к изолирующей опоре, так что в зоне контакта отсутствует остаточный воздух. Изолирующие компоненты, например, изготовлены из силикона или из эластомера EPDM и предпочтительно отлиты поверх всех проводящих элементов, преимущественно также изготовленных заодно. Экран также отлит из того же эластомера, имеющего такое наполнение, чтобы обеспечить электропроводность, причем он имеет практически те же характеристики по деформации.

Чтобы обеспечить и поддерживать ортогональное сжатие соединительного электрода и таким способом гарантировать электрический контакт, могут быть обеспечены средства крепежа. В частности, соединяющая вставка может быть просверлена по центру от одной стороны, чтобы туда могли быть вставлены средства крепежа, такие как винт или палец.

Электрод далее может быть соединен с запирающим устройством, установленным на поверхности соединительного устройства, не используемого для электрического соединения. Заглушка включает плоскую изолирующую поверхность, которая может быть наложена на поверхность опоры и является по преимуществу жесткой, так что она вносит свой вклад в нажатие и минимизацию возможных утечек электричества. Заглушка преимущественно используется для закрепления, и она может быть соединена (с фиксацией или нет) с резьбовым пальцем и средствами для ввинчивания пальца в соединяющую вставку.

Противоположные стороны соединительной вставки предпочтительно имеют форму дисков, а соединительная вставка центрируется между ними. Предпочтительно, она симметрична по отношению к средней плоскости электрода.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения соединительный электрод имеет продолговатое поперечное сечение, причем две большие стороны параллельны соединительным поверхностям вставок соединительных устройств. Более того, на виде, перпендикулярном соединительным поверхностям, стержень и его покрытие могут быть по существу линейными или могут образовывать профиль в виде буквы U, причем центральная часть стержня находится вне зоны, образованной двумя соединительными устройствами по его концам, так что можно вставить еще один электрод, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, выровняв соединительные устройства и изменив ориентацию U-образных профилей. В соответствии с первым вариантом, стержень имеет плоскую форму, так что соединительные поверхности вставок двух соединительных устройств параллельны и находятся в одной и той же плоскости. В соответствии со вторым вариантом, стержень образует плечо или наклонную часть, так что соединительные поверхности вставок двух соединительных устройств параллельны и сдвинуты вдоль оси, перпендикулярной к указанным поверхностям, предпочтительно так, чтобы поверхность одного соединительного устройства находилась в той же плоскости, что и поверхность другого соединительного устройства, чтобы можно было установить соединительные электроды в стопку один над другим. При этом количество соединяемых электрических аппаратов намного упрощается.

Данное изобретение также относится к электроду с несколькими стержнями, в частности с тремя стержнями, соединительные устройства которых идентичны.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Преимущества и особенности поясняются нижеследующим описанием конкретных вариантов осуществления изобретения, данного только в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает схему электрического соединения трехфазного электрического аппарата среднего напряжения, которое может быть заменено электродами, выполненными в виде стержней согласно данному изобретению;

Фиг.2А, 2В, 2С - стержень, выполненный согласно изобретению, и соединение между двумя стержнями на уровне их соединительных устройств;

Фиг.3 - общий вид с разнесением элементов, которые могут использоваться для соединения клеммы с электродом, согласно изобретению;

Фиг.4А и 4В - два вида соединения трех электрических аппаратов, аналогичных показанным на Фиг.1, при помощи электродов, согласно изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соединительный электрод 10, выполненный в виде стержня согласно изобретению, может быть использован для соединения клемм различных электрических аппаратов друг с другом. Это особенно подходит для аппаратов, показанных на Фиг.1, где две клеммы 2 соединены для размещения аппаратов последовательно или параллельно. Электрод 10 (Фиг.3) согласно изобретению содержит несколько соединительных устройств 12, например три, таких как стержень 8. Тем не менее для сохранения простоты соединения электродов 10, 10', выполненных в соответствии с настоящим изобретением, и для полного использования допусков на выравнивание, а также для уменьшения числа точек фиксации, электрод 10 в соответствии с изобретением предпочтительно снабжен соединительными устройствами 12 только на двух его концах. Наличие третьего соединительного устройства соответствует в этой конфигурации соединению двух электродов 10, 10' простым наложением (Фиг.2А).

В соответствии с изобретением, соединительное устройство 12 содержит опору 14, изготовленную из изолирующего материала. Хотя опора может иметь любую форму (при соблюдении нижеуказанных условий относительно размера и диэлектрического сопротивления), изолирующая опора 14 имеет две противоположных поверхности 16, 18, предназначенных для соединения, по существу плоские и параллельные друг другу. Предпочтительно, чтобы соединительные поверхности 16, 18 имели форму круга, форму, которая лучше всего подходит с точки зрения различных диэлектрических требований и для оптимизации направления, которое имеют последующие электроды. Также предпочтительно, чтобы две противоположные поверхности 16, 18 могли накладываться друг на друга таким образом, чтобы электрод 10 мог использоваться независимо от его ориентации. В любом случае предпочтительно, чтобы электрод 10 был выполнен симметрично, при этом все его контактные устройства 12 были бы идентичны, а их контактные поверхности 16, 18 были параллельны друг другу.

Изолирующая опора 14, за исключением соединительных поверхностей 16, 18, преимущественно покрыта проводящим или полупроводящим слоем 20 на своей внешней поверхности. Толщина слоя должна быть достаточна для обеспечения электростатического экранирования сборки. Удержание электрического поля внутри изолирующей опоры 14 позволяет увеличить компактность соединений, осуществляемых при помощи электрода 10 и снабженных устройством 12. Желательно выполнить возвратный фланец на экранированной поверхности по периферии изолирующей плоскости соединения 16, 18 для обеспечения непрерывности экранирования, когда осуществляется контакт с другой аналогичной плоскостью 16'.

Соединительное устройство 12 содержит также соединительную вставку 24 с высокой электрической проводимостью, обычно изготовленную из меди или алюминия, которая проходит через соединительное устройство 12 по толщине последнего, между двумя плоскими и параллельными соединительными поверхностями 26, 28, которые доступны с каждой стороны изолирующей опоры 14. Преимущественно, соединительная вставка 24 расположена по центру изолирующей опоры 14 и имеет симметричную форму, чтобы по возможности снять диэлектрическое напряжение.

Чтобы оптимизировать диэлектрическое сопротивление, соединительная вставка 24 интегрирована в изолирующую опору 14 и, в частности, изолирующий материал отлит поверх вставки 24, так что поверхность между двумя компонентами 14, 24 контролируется и отсутствуют вакуумные полости (или полости, занятые воздухом). По тем же причинам предпочтительнее, чтобы соединительная вставка 24 имела выпуклость в центральной части изолирующей опоры 14, чтобы центральный диаметр вставки был больше, чем диаметр соединительных поверхностей 26, 28, для того чтобы изолирующий материал образовывал воротник или шейку 30 вокруг вставки. Проводящая вставка 24 может рассматриваться как утопленная в изолирующий материал 14.

Размер изолирующей опоры 14 и толщина воротника 30 зависят от размера проводящей вставки 24, который в свою очередь зависит от интенсивности протекающего через нее тока и от электромеханических напряжений. В зависимости от доступного пространства опора 14 может иметь цилиндрическую форму, или просто форму тела вращения, причем для уменьшения количества материала и габаритов между двумя соединительными поверхностями 16, 18 может быть образована канавка. Для простоты наложения соединительное устройство 12 может включать периферийное средство 32 направления, например, в виде ободка, сформированного экраном 20.

Соединительные устройства 12 любого из электродов 10 соединены друг с другом при помощи стержня 34, обладающего высокой электрической проводимостью и соединенного, предпочтительнее заодно, с соединительной вставкой 24. Стержень 34, изготовленный из меди или алюминия, имеет размеры, соответствующие протекающему через него току, и преимущественно является жестким, то есть он не может сжиматься. Тем не менее для обеспечения определенной гибкости, соответствующей допуску на относительное расположение соединительных устройств 12 в направлении соединения (ортогональном к соединительным поверхностям 16 и соединительным поверхностям 26), поперечное сечение стержня 34 предпочтительнее «уплощено» или имеет продолговатую форму (Фиг.2С). Стержень 34 предпочтительнее имеет форму плоского прямоугольника с закругленными краями. Большие стороны 36 плоского прямоугольника по существу параллельны соединительным поверхностям 16, 18, так что они могут выравнивать небольшую разницу в положении соединительных поверхностей 26, 28 в их плоскости. Такая форма имеет дополнительное преимущество благодаря тому, что она снижает электродинамические усилия в медном стержне 34.

Проводящий соединительный стержень 34 также соединен на его концах 38 с изолирующей опорой 14 соединительного устройства 12 (Фиг.2В). На оставшейся длине остаточная часть 42, соответствующая видимой длине стержня 34, покрыта изолятором 44, который обеспечивает достаточное диэлектрическое сопротивление. Чтобы снизить пространство, необходимое для размещения электрода 10, может быть выполнено электростатическое экранирование 46 остаточной части 42 стержня. Набор изолирующих компонентов 14, 44 соединительного электрода 10 предпочтительнее отлит поверх набора проводящих элементов 24, 34 за один прием. Также и экранирующие компоненты 20, 46 выполнены заодно.

Чтобы предотвратить возникновение дуги при электрическом соединении и для обеспечения плотного контакта между накладываемыми друг на друга соединительными устройствами 12, 12' двух электродов 10, 10' (Фиг.2А), изолирующий материал опор 14 является деформируемым и его толщина может быть уменьшена за счет ортогонального смятия между двумя противоположными поверхностями 16, 18. Используемым материалом может быть, например, эластомер, имеющий известные, оптимальные диэлектрические свойства, в особенности те, которые касаются компактности. Опора 14 может быть отлита, например, из этилен-пропилендиен мономерной резины (сокращенно EPDM) или из силикона.

Высота соединительной вставки 24, определяемая расстоянием между двумя соединительными поверхностями 26, 28, меньше, чем остаточная толщина изолирующей опоры 14. Ортогональное сжатие изолирующей опоры 14 может сблизить поверхности 16, 18 опоры 14, так что расстояние между названными поверхностями будет равно указанной высоте. При использовании электрода изолирующие поверхности 16, 16' контактируют друг с другом, имеет место деформация, пока проводящие соединительные поверхности 26, 26' вставки 24 не войдут в контакт одна с другой и сборка не будет фиксироваться в данной позиции скрепляющими средствами до тех пор, пока требуется электрическое соединение.

Чтобы поддерживать деформацию двух изолирующих опор 14, 14' и таким образом обеспечить контакт между соединительными поверхностями 26, 26' наложенных друг на друга вставок 24, 24', выполняется операция фиксации. Возможно несколько вариантов, например наличие боковых отростков, соединенных болтами и внешних по отношению к соединительному устройству 12. Преимущественно, как показано на Фиг.3, в соединительной вставке 24 сверлится центральное отверстие 48, например резьбовое отверстие, в которое устанавливается средство фиксации, такое как болт или палец. Даже если учесть определенный допуск отверстия 48 для обеспечения соединения, данный вариант улучшает центрирование и таким образом оптимизирует контакт между двумя изолирующими опорами 14, 14' и их экранами 20, 20'.

Усилия подгонки и трения очень ограничены при контакте между плоскими поверхностями. Не требуется использование смазки или дегазирующей проволоки при осуществлении настоящего изобретения. Небольшое уменьшение толщины от периферии к центру изолирующей опоры 14 может иметь преимущество за счет равномерного распределения усилий контактного давления (при этом осуществляется удаление воздуха во внутренней полости 48 вставки 24 между изолирующими частями 26, 26”). Наоборот, одна из двух поверхностей 26' может увеличивать толщину от периферии к центру изолирующей опоры 14, чтобы при сжатии удалялся воздух, который может присутствовать на поверхности ближе к внешнему краю.

Таким образом, в предпочтительном варианте выполнения электрода 10 в соответствии с настоящим изобретением, первым изготавливается проводящее ядро (вставки + стержень) 24, 34, обычно из меди или алюминия, с использованием существующей технологии (например, в виде отливки). Поверх этой сборки отливается изолирующая часть 14, 44 из EPDM или силиконового эластомера, преимущественно с адгезивным агентом для обеспечения когезивного бездефектного соединения между проводящим ядром и изолирующим покрытием. Затем может быть выполнено экранирующее покрытие 20, 46, например, на внешней поверхности со снятым облоем, при помощи металлизации или предпочтительнее при помощи отливки из эластомера того же типа, но с наполнителем, что обеспечивает те же свойства в отношении деформации по всему соединительному устройству 12, от изолирующего элемента 14 до экрана 20.

В предпочтительном варианте выполнения соединительный электрод 10 имеет расстояние между клеммами 350 мм и может работать при 24 кВ (или, соответственно, 15 кВ) и 630 А, и он включает в себя два соединительных устройства 12, у которых соединительные поверхности 16, 18 представляют собой диски диаметром около 105 мм (соответственно, 80 мм), отстоящие друг от друга, например, на 40 мм, что соответствует толщине изолирующей опоры из EPDM. Соединительное устройство 12 включает в себя медную вставку 24 схожей высоты, но меньшей, чем расстояние между двумя соединительными поверхностями 16, 18. Соединительные поверхности вставки 26, 28 отвечают выемке в соединительных поверхностях 16, 18 изолирующей опоры 14, они представляют собой диски диаметром около 25 мм. Таким образом, при осуществлении электрического соединения, изолятор 14 утапливается на соответствующее расстояние по каждой контактной поверхности, например по 0,5 мм, с двух сторон. Стержень 34, имеющий продолговатое поперечное сечение с малыми сторонами в виде полукруга, покрыт тем же изолятором 44. Сборка имеет экраны 20, 46 с возвратным экранным выступом около 0,5 мм по периферии соединительных поверхностей 16, 18 для обеспечения непрерывности экранирования.

Чтобы обеспечить изоляцию поверхности 18 соединительного устройства 12, которая остается свободной (на фиг. противоположной электрической соединительной поверхности 16), на этой свободной поверхности 18 устанавливается заглушка 52. Заглушка 52 может осуществлять сжатие сборки и поддерживать последнюю в сжатом положении. Заглушка 52 включает плоскую поверхность по меньшей мере того же размера, что и контактная поверхность 18, для которой она предназначена. Заглушка представляет собой изолирующую крышку, форма которой оптимальна для электрического сопротивления и которая может быть покрыта металлизированным слоем для электростатического экранирования и предпочтительно предназначенным для непрерывности экранирования соединительного устройства 12. Для обеспечения плотности и максимальной защиты от возникновения электрической дуги предпочтительно, чтобы материал заглушки 52 был недеформируемым, например термореактивным материалом термопласта или эпоксидной пластмассой или типа полиэфирной смолы.

Предпочтительно, для обеспечения деформации опоры 14 соединительного устройства, которую она защищает, и для поддержания этого состояния заглушка 52 может быть соединена с резьбовым стержнем, работающим в соединении с отверстием 48 соединительной вставки 24. В частности, жесткая вставка 54 с резьбовым отверстием 58 установлена в центре крышки 52, например, путем отливки крышки поверх вставки когезивным способом. В отверстие 58 вставлен фиксирующий палец 50, проходящий через отверстие 48 во вставке 24, который может быть ввинчен в указанные отверстия. Та же деталь 50 фиксирует крышку 52 на соединительном устройстве 12. Об электрическом соединении здесь речи не идет, вставка 54 может иметь любую форму и может быть выполнена из любого материала, подобного стали. Предпочтительно изготавливать вставку из металла для выполнения роли диэлектрического отражателя и оптимального качества крепления для фиксации. Упругая шайба 60 может быть соединена со вставкой или может быть даже закреплена в ней.

В зависимости от варианта применения конструкция фиксирующей заглушки 52 может быть изменена, в частности, в случае использования подающих ток кабелей. Вместо описанной крышки может использоваться переходник 62 стандартной конической формы (например, типа С согласно стандарта NFC33051 или иного типа) (см. пунктирную линию на Фиг.4А).

Для предпочтительного варианта выполнения, проиллюстрированного и представленного выше, не требуется, чтобы фиксатор 50 обязательно напрямую соединял устройства 12 электродов 10. Палец 50 может быть меньшего диаметра, чем диаметр отверстия 48 во вставках 24, которое не является резьбовым, таким образом обеспечивается допуск на размещение электрических аппаратов 1 относительно друг друга. Длина пальца зависит от числа наложенных друг на друга соединительных устройств 12, 12' и от длины отверстия фиксации 58 в заглушках 52, замыкающих их. Крышка 52 предпочтительнее содержит средство затяжки соединения, например шестигранную гайку 64, которую можно затягивать ключом, позволяя сборке из крышки 52/шайбы 60/пальца 50 вращаться, обеспечивая сжатие изолирующих опор 14 соединительных устройств 12.

Заглушка 52 может быть расположена с каждой стороны сборки налагаемых соединительных устройств 12, 12', например, это может определяться увеличением длины соединительного электрода 10 или предварительной сборкой Y-образного, Т-образного или крестообразного соединения при помощи набора электродов. Однако в большинстве случаев соединительное устройство 12 электрода 10 в соответствии с настоящим изобретением предназначено для крепления к клемме электрического аппарата 1. Для простоты сборки предпочтительнее, чтобы обе стороны 16, 18 соединительного устройства 12 электрода 10, выполненного согласно изобретению, были идентичными. Поэтому ясно, что соединение с клеммой электрического аппарата 1 выполняется путем контакта и сжатия, то есть не так как в предыдущих конструкциях. На клемму существующего типа необходимо надеть переходник с плоской области контакта на коническую.

Однако преимущественным для электрического соединения клеммы при помощи электрода 10 согласно изобретению является прямой контакт и сжатие с подходящей модификацией клеммы электрического аппарата 1, в частности с ее «плоским» выполнением. В предпочтительном варианте выполнения (Фиг.2 и 3), аналогичном соединительному устройству 12, клемма 66 содержит контактную поверхность 68, которая может быть наложена на поверхность 18 опоры 14 соединительного устройства 12 электрода 10 и в которую открывается соединительная вставка 70, предпочтительно имеющая резьбовое отверстие 72, соответствующее резьбовому отверстию 58 заглушки 52. Клемма 66 в основном состоит из изолирующего материала, отлитого поверх вставки 70, и преимущественно содержит смещенную полость под контактной поверхностью 68 для оптимизации диэлектрических характеристик. Вставка 70 преимущественно содержит выпуклость под изолирующей контактной поверхностью 68 для оптимизации диэлектрических свойств. Что касается крышки 52, ее материал должен быть по преимуществу недеформируемым, термореактивным или термопластичным. Клемма 66 также может быть экранирована, преимущественно при помощи металлизированного покрытия, с возможным продолжением экранирования на периферийную зону контактной поверхности 68. В зависимости от способа использования клеммы 66, вставка 70 продолжается внутри электрического аппарата 1, как и обычно для подачи тока в электрический аппарат 1.

Соединение двух клемм электродом 10 в соответствии с изобретением выполняется просто наложением соединительных устройств 12 на клеммы 66 с возможным скольжением для центровки, в частности, при отсутствии направляющего элемента 32 и фиксацией заглушки 52 с помощью пальца, проходящего через отверстие 48 и крепящегося в резьбовом отверстии 72. Способ, таким образом, является упрощенным, в дополнение к возможности компенсации бокового смещения. Более того, в случае, когда стержни 34, 34' электродов 10, 10' являются плоскими, присутствует их определенная гибкость, может быть компенсирован зазор в направлении фиксации (т.е. по относительной высоте клемм 66 электрического аппарата 1).

Этой гибкости может быть недостаточно, в особенности в случае соединения нескольких модулей и наложения электродов, и соединенный электрод может представлять собой интересную опцию. Первый электрод 10 (Фиг.2А) фактически сдвинут в направлении, ортогональном соединительной поверхности 18 по отношению ко второму электроду 10', из-за того что их соединительные устройства 12, 12' наложены друг на друга. Первое и последнее соединительные устройства 12, 12' двух электродов 10, 10' находятся на расстоянии друг от друга, причем это расстояние соответствует толщине соединительного устройства 12. Конечно, возможно изменить клеммы электрических аппаратов, удлинив их (клемму 66' на Фиг.4А), чтобы поднять соответствующее соединение. Это решение, однако, трудно применить и невозможно усовершенствовать. В соответствии с вариантом выполнения изобретения обеспечено наличие подъемной прокладки 76 терминала 66, в целом соответствующей соединительным устройствам 12 без удлинения соединительного стержня 34 (Фиг.3).

В соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения изобретения, некоторые соединительные электроды 10 выполнены таким образом, что два соединительных устройства находятся в одной плоскости (Фиг.2), а другие соединительные электроды 80 содержат стержень 34 с плечом 82, то есть частью, которая наклонена по отношению к плоскости, определяемой соединительной поверхностью 26 (Фиг.4А). Чтобы разрешить проблему, проиллюстрированную на Фиг.2А, размер плеча 82 соединительного стержня 34 в направлении, ортогональном к соединительным поверхностям 16, 18, соответствует толщине соединительной вставки 24. Длина плеча 82 в продольном направлении стержня 34 оптимизируется по диэлектрическому сопротивлению, проводимости и т.п. Часть 82, которая отклоняется по отношению к контактным поверхностям 16, 18, располагается предпочтительно по центру соединительного стержня 34, и ее длина может составлять, например, около половины расстояния, разделяющего две соединительных вставки 24. В предпочтительном варианте стержень 34 имеет две концевые части 84, параллельные соединительному устройству 12, соединенные наклонной частью 82.

Более того, в особенности для модульных электрических аппаратов, общее пространство, требуемое для соединения, посредством системы, согласно изобретению, может быть минимизировано. На самом деле, если предыдущие решения предполагали смещение между терминалами 2 для размещения стержней 4, 8, то благодаря предложенному плоскому соединению возможны различные ориентации электродов 10, в частности, для осуществления соединений, параллельных выровненным клеммам 66, 66' электрических аппаратов 1 (Фиг.1).

В частности, конфигурируя соединительные электроды 10, 80 (Фиг.4) стандартным способом, возможно осуществлять наложение соединительных устройств 12 и осуществить три соединения трех выровненных в линию клемм. Соединительный стержень 34 между соединительными устройствами 12 электродов 10, 80 имеет форму буквы U, что позволяет установить соединительное устройство 12 другого электрода 10, 80 между концами вышеуказанного стержня. Стержень 34 (фиг.2В, 4В) имеет центральную часть 86 между двумя конечными частями 38, присоединенными к вставкам 24 соединительных устройств 12. Если смотреть перпендикулярно соединительным поверхностям 16, 18, центральная часть 86 стержня 34 расположена вне зоны, образованной двумя соединительными устройствами 12 по его концам, так что другой соединительный электрод 10 в соответствии с настоящим изобретением может быть установлен симметрично и пересекать первый электрод.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения позволяет, таким образом, снизить общее требуемое пространство. В частности, для соединения (Фиг.4А и 4В) пространство, занимаемое по ширине - направлению у в плоскости (х, у) соединительных поверхностей 16, может не более чем в два раза превышать пространство, занимаемое самими клеммами 66. Далее пространство, занимаемое в направлении по высоте z между верхней поверхностью клеммы 66 и крайней точкой заглушки 52, когда наложены два электрода 10, 10', может составлять менее 200 мм.

Далее, как описано выше, расположение клемм 66, которые будут соединены, может смещаться от идеального с увеличенным допуском. В том же исполнении допуск составляет по меньшей мере ±1,5 мм в направлении х для каждого соединительного устройства 12, то есть ошибка позиционирования может составлять до 3 мм по отношению к идеальному расположению (Фиг.4В). Сам стержень 34, благодаря своей центральной части 86, обеспечивает практически эквивалентную разницу длины соединения х. К тому же, благодаря плоской форме стержня 34 и литью поверх ядра адгезивного эластомера может быть скомпенсирована ошибка расположения по высоте z между полюсами двух отсеков, которые должны быть соединены.

Для этого типа модульной сборки 1, 1', 1'' дополнительно возможно изменить число модулей на позднем этапе, в частности обеспечивая легкое соединение клеммы 1s, благодаря соединительным электродам 10, 80 в соответствии с настоящим изобретением. Вообще говоря, любая модификация конструкции упрощена. В частности, добавление отсека 1s электрической панели, чтобы повысить мощность, может состоять из следующих шагов: удаление трех крышек 52 на конечном отсеке 1'', установка трех соединительных электродов 10, 80, с возможным добавлением проставки/диска 76 на клемме 66, затем навинчивание удаленных крышек 52 обратно и навинчивание трех крышек на соединительные устройства 12, установленные на терминалах 66 нового конечного отсека 1s. Больше нет необходимости полностью заменять стержни 8 или обеспечивать наличие дополнительных клемм 2s для обеспечения соединения. Также возможно заменить крышки 52 вводами кабеля 62, если это требуется.

Таким образом, согласно изобретению, несколько узлов выполняют функции основного электрического соединения. Контакт и электрическое соединение достигаются перемещением проводящей вставки 24 относительно эластомера 14 до поверхности 16, при обеспечении деформации указанного эластомера, перед тем как будет достигнут электрический контакт. Плотный контакт достигается путем эластичной деформации и адгезии отлитого изолирующего эластомера, который в то же время гарантирует диэлектрическую изоляцию стержня 34 и соединяющих вставок 24. Плотная фиксация обеспечивается простым навинчиванием. Контроль за диэлектрическими усилиями достигается подходящей конструкцией соответствующих компонентов и контактных поверхностей, в особенности их формой, материалом и размещением с заглублением проводников 14, 34 в изолирующий слой 12, 42, а также возможным размещением экранов 20, 46, причем все это вносит вклад в жесткость системы.

Другие компоненты соединительной системы могут быть подвергнуты модификации, аналогичной описанной выше, например могут быть присоединены к плоскому терминалу 66 и/или соединительному электроду 10 в соответствии с изобретением, в частности, при помощи соединения с заглушкой 52. Также возможно коническое соединение кабелей с опорной плоскостью. Коническое соединение кабелей с опорной плоскостью включает в себя соединительную часть, аналогичную соединительному устройству 12 или прокладке 76, описанным выше, где проводящая вставка 24 переходит в устройство соединения кабеля, которое погружено в деформирующийся материал 14 для формирования соединительного устройства. Указанный переходник может быть экранирован и может формировать сердечник с проходящим отверстием и пустотелым соединяющим устройством, так что возможно присоединение кабельного электрода в виде хомута. Для подсоединения один конец кабеля связан с соединительным хомутом. Он вставляется с усилием в сердечник из деформируемого материала, пока не будет достигнуто соединение между соединительным элементом и соединительным устройством для обеспечения воздухонепроницаемого контакта между отверстиями в сердечнике и во вставке 24. Сформированное таким образом устройство соединения кабеля может быть установлено на место клеммы 66, другого устройства соединения кабеля и/или соединительного устройства 12 электрода 10, выполненного в соответствии с настоящим изобретением с ортогональным усилием сжатия, пока вставки двух компонентов не войдут в контакт друг с другом.

Среди других преимуществ, соединительные электроды 10, 10', 80, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивают:

- исключение многих ранее необходимых компонентов соединения, таких как промежуточные муфты, таким образом снижая расходы и риски пропуска элементов;

- упрощение интерфейса и благодаря этому повышение надежности соединения;

- выигрыш во времени при монтаже соединения, в частности, за счет простоты контакта и легкой фиксации, с удалением воздуха в зоне контакта без смазки благодаря плоской, а не конической контактной поверхности;

- исключение рисков возникновения электрической дуги даже в присутствии тройственного контакта, благодаря элементам снижения диэлектрического напряжения;

- уменьшение времени монтажа благодаря лучшей компенсации смещения соединяемых компонентов. В частности, две степени свободы при сборке могут быть обеспечены благодаря использованию плоского, а не конического интерфейса и возможным скольжением элементов относительно друг друга. Третья частичная степень свободы достигается благодаря металлическому стержню плоской формы и гибкости надежно присоединенного изолятора, при этом возможно регулирование по высоте и компенсация небольших угловых смещений соединительных элементов на выходе электрических аппаратов;

- уменьшение габаритов, в частности высоты, благодаря чему возможно наложение электродов «без ограничений» благодаря снижению количества интерфейсов;

- улучшение компактности электрических аппаратов, благодаря возможности выравнивания полюсов при соединении отсеков;

- возможность большого числа конфигураций при ограниченном количестве элементов;

- легкость изменения конфигурации или расширения конструкции.

Хотя изобретение описано со ссылкой на соединительные электроды в виде стержня, предназначенные для отсеков среднего напряжения, оно не ограничено этим применением. Изобретение может также применяться в других системах.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тарнсформаторных подстанциях высокого напряжения для соединения электрических аппаратов. Технический результат состоит в упрощении соединения между электрическими аппаратами скорости, гибкости и надежности соединения за счет упрощения допуска на расположение клемм и, в частности, обеспечивает выравнивание по расположению соединяемых полюсов. Соединительные поверхности (12) соединительного электрода (10) имеют плоскую форму. Соединительные устройства (12, 12') содержат проводящую вставку (24) в сминаемом изолирующем эластомере (14), отлитом и покрытом экраном (20). Соединительные поверхности (26, 28) проводящих вставок (24) расположены со смещением по отношению к соединительным поверхностям (16, 18) изолирующей опоры (14). Когда соединение осуществлено, изолирующие поверхности (16, 16') контактируют друг с другом и осуществляется сжатие, позволяющее реализовать воздухонепроницаемое соединение, при этом проводящие поверхности (26, 26') входят в контакт друг с другом. Узел находится в сжатом состоянии при помощи центрального винта (50), который предпочтительно связан с запирающим устройством (52), для соединительной поверхности (18), не используемой для электрического соединения. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Соединительный электрод в виде стержня (10), содержащий
по меньшей мере два соединительных устройства (12), каждое из которых содержит опору (14), выполненную из изолирующего материала, который может деформироваться и который может быть ограничен двумя параллельными противоположными соединительными поверхностями (16, 18), и проводящую соединительную вставку (24), интегрированную в изолирующую опору (14) и открывающуюся на уровне двух соединительных поверхностей (16, 18) на уровне двух параллельных плоских соединительных поверхностей (26, 28), причем высота вставки (24) между двумя соединительными поверхностями (26, 28) меньше расстояния между двумя соединительными поверхностями (16, 18), когда изолирующий материал опоры (14) не сжат, и равна или больше указанного расстояния, когда материал полностью деформирован путем сжатия между его соединительными поверхностями (16, 18);
проводящий стержень (34), объединяющий соединительные вставки (24) двух соединительных устройств (12), причем концевые элементы (38) проводящего стержня интегрированы в изолирующую опору (14) соединительных устройств (12), а остающиеся части (42) интегрированы в изолирующее покрытие (44);
при этом контакты между изолирующими опорами (14), проводящими вставками (24), проводящим стержнем (34) и изолирующим покрытием (44) электрода (10) являются воздухонепроницаемыми.

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что соединительный стержень (34) выполнен заодно с проводящими вставками (24), а изолирующие опоры (14) выполнены заодно с покрытием (44) соединительного стержня (34).

3. Электрод по п.2, отличающийся тем, что изолирующий материал (14, 44) является эластомером и отлит поверх проводящих элементов (24, 34).

4. Электрод по п.3, отличающийся тем, что дополнительно по меньшей мере часть внешней поверхности электрода (10) отлита из эластомера с проводящим наполнением (20, 46) и служит электростатическим экраном.

5. Электрод по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит электростатический экран (20, 46) на внешней поверхности соединительного электрода (10), за исключением соединительных поверхностей (16, 18) и соединительных поверхностей (26, 28) соединительного устройства (12).

6. Электрод по п.4, отличающийся тем, что дополнительно содержит электростатический экран (20, 46) на внешней поверхности соединительного электрода (10), за исключением соединительных поверхностей (16, 18) и соединительных поверхностей (26, 28) соединительного устройства (12).

7. Электрод по п.1, отличающийся тем, что две противоположных соединительных поверхности (16, 18) и две соединительных поверхности (26, 28) по меньшей мере одного соединительного устройства (12) выполнены в форме наложенных друг на друга концентрических дисков.

8. Электрод по п.1, отличающийся тем, что изолирующая опора (14) соединительного устройства (12) формирует воротник (30) на концах (26, 28) соединительной вставки (24), так что указанная вставка (24) погружена в изолирующий материал.

9. Электрод по п.6, отличающийся тем, что изолирующая опора (14) соединительного устройства (12) формирует воротник (30) на концах (26, 28) соединительной вставки (24), так что указанная вставка (24) погружена в изолирующий материал.

10. Электрод (10) по п.1, отличающийся тем, что соединительные поверхности (26, 28) вставок (24) двух соединительных устройств (12) параллельны и находятся в одной плоскости.

11. Электрод (80) по п.1, отличающийся тем, что соединительные поверхности (26, 28) вставок (24) двух соединительных устройств (12) параллельны и смещены по оси, перпендикулярной указанным поверхностям (26, 28) между двумя соединительными устройствами (12), причем соединительный стержень (34) содержит плечо (82).

12. Электрод (10) по п.1, отличающийся тем, что соединительный стержень (34) имеет плоскую форму, причем две его больших поверхности (36) параллельны соединительным поверхностям (26, 28) вставок (24) соединительных устройств (12).

13. Электрод (10) по п.1, отличающийся тем, что соединительный стержень (34) имеет U-образную форму, причем его центральная часть (86) расположена между концевыми частями (38) таким образом, что на виде, перпендикулярном соединительным поверхностям (26, 28), центральная часть (86) стержня (34) находится вне оболочки, очерченной двумя соединительными устройствами (12).

14. Электрод (10) по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит крепежное средство (48, 50) соединительного устройства (12), в направлении, ортогональном к соединительным поверхностям (26, 28).

15. Электрод по п.14, отличающийся тем, что крепежное средство по меньшей мере одного соединительного устройства (12) содержит отверстие (48) в соединительной вставке (24).

16. Электрод (10) по п.15, отличающийся тем, что дополнительно содержит запирающее устройство (52) для соединительного устройства (12), причем запирающее устройство (52) содержит плоскую изолирующую поверхность, которая может накладываться на поверхность (18) опоры (14), для которой она предназначена.

17. Электрод по п.9, отличающийся тем, что дополнительно содержит крепежное средство (48, 50) соединительного устройства (12), в направлении, ортогональном к соединительным поверхностям (26, 28), и запирающее устройство (52) для соединительного устройства (12), причем запирающее устройство (52) содержит плоскую изолирующую поверхность, которая может накладываться на поверхность (18) опоры (14), для которой она предназначена.

18. Электрод по п.16, отличающийся тем, что запирающее устройство (52) снабжено вставкой (54) с резьбовым отверстием (58), а соединительная вставка (24) прилегающего соединительного устройства (12) содержит отверстие (48), причем указанный электрод связан с пальцем (50), работающим совместно с указанными отверстиями (58, 48) для запирания.

19. Множество электродов, содержащих несколько электродов по любому из пп.1-18, отличающееся тем, что все соединительные устройства (12, 12') накладываются друг на друга.