КОНСТРУКЦИЯ МАСЛЯНОЙ АКТИВНОЙ ЧАСТИ В ГАЗЕ Российский патент 2019 года по МПК G01R15/04 G01R15/06 

Изобретение относится к технической области RC-делителей напряжения.

Предшествующим уровнем техники является решение, в котором вся активная часть RC-делителя напряжения встроена в наружный корпус и заполнена маслом или, в качестве альтернативы, газообразным гексафторидом серы (элегаз, SF6). Активная часть RC-делителя напряжения может представлять собой стопку из нескольких меньших активных частей. Наружный корпус обычно содержит фарфор или композитный изолятор для коммутационной аппаратуры с воздушной изоляцией (AIS) или металлический корпус для коммутационной аппаратуры с газовой изоляцией (GIS).

На фиг. 1 показан обычный RC-делитель 100 напряжения, используемый в GIS, который является чисто SF6-изолированным, ввиду обычных требований клиентов. Никакие активные части с масляной изоляцией не допускались ввиду опасений утечки масла в газовый отсек. Делитель 100 напряжения содержит изолятор 109 с диаметром d, включающий в себя высоковольтный вывод 110, активную часть 102, корпус 104, стопку плоских прессованных емкостных элементов 105 и стопку параллельных сглаживающих резисторов 107 и клапан 112. Активная часть 102 содержит стопку плоских прессованных емкостных элементов 105 и стопку параллельных сглаживающих резисторов 107 и продолжается вдоль длины l. Изолятор 109 замыкает и герметизирует корпус 104 к GIS, с которой будет соединен делитель напряжения. Изолятор 109 содержит входной порт 110 для соединения делителя 100 напряжения с высоковольтным напряжением, в то время как выходной порт 111 генерирует низковольтный выход. Корпус 104 окружает активную часть 102, стопку плоских прессованных емкостных элементов 5 и стопку параллельных сглаживающих резисторов 107. Вдоль активной части 102, корпус 104 имеет диаметр, который больше, чем диаметр соединителя d. Клапан 112 служит для откачки, например, атмосферного газа из пространства, окруженного корпусом 104, и для заполнения упомянутого пространства изоляционным газом для достижения высокого уровня незагрязненного изоляционного газа внутри корпуса 104.

Известно также применение неинкапсулированных (негерметизированных) RC-делителей напряжения в газо-изолированной коммутационной аппаратуре (GIS). Это означает, что делитель напряжения и вся коммутационная аппаратура встроены в корпус, который заполнен, например, SF6. Такие негерметизированные SF6-изолированные RC-делители напряжения для GIS-применений восприимчивы к воздействиям окружающей среды, таким как пыль, влажность и загрязнение при обращении с ними. Негерметизированные блоки не могут быть также протестированы с номинальным испытательным напряжением до окончательной сборки. SF6-изолированные активные части имеют более низкую диэлектрическую прочность и более низкую емкость по сравнению с масло-изолированными и поэтому требуют больше пространства для всего делителя напряжения. С другой стороны, использование масла в качестве средства для изоляции активной части приводит в результате к недостатку, заключающемуся в увеличенном весе, ввиду высокой плотности масла по сравнению с изоляцией на основе газа, такого как SF6.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание RC-делителя напряжения с хорошими изоляционными свойствами и оптимизированными требованиями по весу и объему.

Эта задача решается с помощью решений, предложенных на основе независимых пунктов формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления предложены независимыми пунктами формулы изобретения.

В соответствии с одним аспектом, предложен способ изолирования RC-делителя 1 напряжения. По меньшей мере одна часть активной части 2 делителя 1 напряжения установлена во внутреннем корпусе 3 и изолирована с помощью изоляционного масла во внутреннем корпусе 3. Внутренний корпус герметично уплотнен. Герметично уплотненный внутренний корпус заключен в наружный корпус 4. Пространство 6 между внутренним корпусом 3 и наружным корпусом 4 заполнено изоляционным газом.

В соответствии с одним аспектом, представлена система 10 для изолирования RC-делителя напряжения. Система содержит внутренний корпус 3 и наружный корпус 4. Внутренний корпус 3 выполнен с возможностью герметичного уплотнения указанной по меньшей мере одной части активной части 2 делителя 1 напряжения. Активная часть 2 изолирована с помощью изоляционного масла внутри внутреннего корпуса 3. Внутренний корпус 3 заключен внутри наружного корпуса 4. Пространство 6 между внутренним корпусом 3 и наружным корпусом 4 заполнено изоляционным газом.

Ниже изобретение описано на основании вариантов осуществления, проиллюстрированных на основе чертежей.

На фиг. 1 показан делитель 1 напряжения в соответствии с предшествующим уровнем техники.

На фиг. 2 показана система для изолирования делителя напряжения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 показана система 10 для изолирования делителя 1 напряжения в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Система 10 содержит делитель 1 напряжения, внутренний корпус 3, наружный корпус 4, стопку плоских прессованных емкостных элементов 5, параллельные сглаживающие резисторы 7, средство 8 компенсации, изолятор 9, который изолирует высоковольтный входной порт 12, и низковольтный выходной порт 11. Делитель 1 напряжения содержит активную часть 2, по меньшей мере внутренний корпус 3, стопку плоских прессованных емкостных элементов 5, параллельные сглаживающие резисторы 7, входной порт 12, выходной порт 11 и средство 8 компенсации. Активная часть 2 содержит стопку плоских прессованных емкостных элементов 5 и стопку параллельных сглаживающих резисторов 7 и продолжается вдоль длины l. Для лучшей наглядности других частей на фиг. 2, емкостные элементы 105 не изображены и указаны по всей длине l активной части, но только по ее левой части. Однако емкостные элементы 5, а также резисторы 7 предпочтительно расположены по большей части или всей длине l активной части 2.

Внутренний корпус 3 выполнен с возможностью герметичного уплотнения по меньшей мере одной части активной части 2 делителя 1 напряжения. Поэтому внутренний корпус 3 может быть выполнен с возможностью герметичного уплотнения части активной части 2 делителя 1 напряжения или всей активной части 2. По меньшей мере упомянутая часть активной части 2 изолирована с помощью изоляционного масла во внутреннем корпусе 3. Внутренний корпус 3 заключен внутри наружного корпуса 4. Пространство 6 между внутренним корпусом 3 и наружным корпусом 4 заполнено изоляционным газом. Предпочтительно все пространство между внутренним корпусом 3 и наружным корпусом 4 заполнено изоляционным газом.

В соответствии с одним вариантом осуществления, RC-делитель 1 напряжения является изолированным. Поэтому, по меньшей мере часть активной части 2 делителя 1 напряжения установлена во внутреннем корпусе 3. Часть активной части изолирована и предпочтительно пропитана изоляционным маслом во внутреннем корпусе 3. Это может быть, например, сделано путем заполнения внутреннего корпуса 3 изоляционным маслом. Внутренний корпус 3 затем герметично уплотняется, так что внутренний корпус и части, содержащиеся во внутреннем корпусе, образуют блок, который можно легко транспортировать и обращаться с ним. Например, такой блок может транспортироваться с завода к изготовителю коммутационной аппаратуры, где он затем помещается в наружный корпус 4. Пространство 6 между внутренним корпусом 3 и наружным корпусом 5 затем заполняется изоляционным газом, например, путем заполнения наружного корпуса 4 изоляционным газом. Наружный корпус соединен с GIS фланцем на стороне изолятора 9. От изолятора 9 не требуется уплотнять наружный корпус, так что наружный корпус может формировать единый газовый отсек вместе с другими частями GIS.

Варианты осуществления изобретения обеспечивают в результате ряд синергетических эффектов: в дополнение к хорошим изоляционным свойствам и оптимизации требований по весу и объему, такой делитель напряжения прост в обращении и монтаже. Причиной этого является то, что блок, образованный внутренним корпусом 3 и частями, содержащимися во внутреннем корпусе и изолированными изоляционным маслом, обеспечивает простоту обращения и монтажа в качестве одного готового блока, который не требуется разбирать и повторно собирать при установке, например, в GIS. Кроме того, по сравнению с предшествующим уровнем техники, представленным на фиг.1, нет необходимости совершенным образом откачивать все газообразное содержимое корпуса 104 перед заполнением его газом, чтобы обеспечивать высокую чистоту изоляционного газа. Причина этого состоит в том, что, в процессе функционирования, активная часть 102 может получить повреждения во время работы, когда изоляционный газ содержит загрязняющие примеси, такие как пыль, влажность или воздух. В решении, показанном на фиг. 2, ввиду изоляции изоляционным маслом во внутреннем корпусе, для изоляционного газа требуется намного более низкая чистота.

В качестве изоляционного газа может быть использован, например, SF6 или какая-либо газовая смесь, содержащая SF6. В качестве изоляционного масла может быть использовано, например, минеральное масло или синтетическое масло.

В соответствии с вариантом осуществления, наружный корпус 4 представляет собой стандартный корпус GIS. В таком варианте осуществления, система 10 может быть частью GIS. Наружный корпус 4 также может быть использован в качестве корпуса для других частей GIS, таких как соединительный проводник, разрядник или другие. Это может обеспечивать дополнительное преимущество, поскольку не требуется проектировать никакого особого корпуса для делителя напряжения.

Согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 2, наружный корпус 4 имеет цилиндрическую форму и имеет диаметр d, соответствующий диаметру внешнего соединителя для делителя 1 напряжения. По сравнению с решением согласно предшествующему уровню техники, показанным на фиг. 1, цилиндрические конструкции более просто реализовать для данного стандартизированного соединителя с заданным диаметром d при использовании решения с масляной изоляцией во внутреннем корпусе и газовой изоляцией в наружном корпусе, так как меньший объем требуется для достижения минимальных требований по изоляции. В решении согласно предшествующему уровню техники, показанном на фиг. 1, корпус 104 не является цилиндрическим, так как данный диаметр d для соединения с GIS не является достаточно большим, чтобы обеспечить изоляцию по всей длине активной части 102. Однако, разумеется, в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения, отличающимися от того, который проиллюстрирован на основе фиг. 2, также могут использоваться нецилиндрические наружные корпуса.

Ввиду атмосферных условий, делитель 1 напряжения может иметь различные температуры от температуры ниже точки замерзания до, например, 80°С. Дополнительный нагрев от коммутационной аппаратуры может повлиять на температурный диапазон, действию которого подвергается делитель 1 напряжения. Поэтому система 10 содержит средство 8 компенсации для компенсации вызванного температурой расширения изоляционного масла. Это средство компенсации представляет собой гибкую ограничивающую оболочку внутри объема масла, заполненную газом, так что изменение объема масла может быть скомпенсировано.

В соответствии с другими предпочтительными вариантами осуществления, каждая фаза сети высокого напряжения содержит RC-делитель 1 напряжения, который состоит из первичной и вторичной RC-части. Первичная часть, которая является частью высокого напряжения, представляет собой стопку плоских прессованных емкостных элементов с параллельным сглаживающим резистором. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения эта RC-стопка встроена в герметично уплотненный корпус, например, армированную волокном пластиковую трубку, и пропитана маслом. Масляная герметичная конструкция требует меньше, чем две трети пространства (по объему), которое необходимо в случае решения с открытой конструкцией и SF6-изоляцией. Поэтому в результате обеспечивается также преимущество по затратам. Решение с масляной герметичной конструкцией менее чувствительно к воздействиям окружающей среды и может предварительно тестироваться с полным номинальным испытательным напряжением. После тестирования, блок допускает обращение и хранение простым и безопасным способом.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к конструкциям RC-делителей напряжения. Предложены система и способ изолирования RC-делителя напряжения. Способ изолирования RC-делителя (1) напряжения содержит следующие этапы способа: установку по меньшей мере одной части активной части (2) делителя (1) напряжения во внутреннем корпусе (3) и изолирование указанной по меньшей мере одной части активной части (2) изоляционным маслом во внутреннем корпусе (3); герметичное уплотнение внутреннего корпуса (3); заключение внутреннего корпуса (3) в наружном корпусе (4); заполнение пространства (6) между внутренним корпусом (3) и наружным корпусом (4) изоляционным газом. При этом активная часть содержит стопку плоских прессованных емкостных элементов (5) и стопку параллельных сглаживающих резисторов (7), причем вся активная часть герметично уплотнена во внутреннем корпусе (3). Техническим результатом является создание RC-делителя напряжения с хорошими изоляционными свойствами и оптимизированными требованиями по весу и объему. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изолирования RC-делителя (1) напряжения, содержащий следующие этапы:

- установку по меньшей мере одной части активной части (2) делителя (1) напряжения во внутреннем корпусе (3) и изолирование указанной по меньшей мере одной части активной части (2) изоляционным маслом во внутреннем корпусе (3);

- герметичное уплотнение внутреннего корпуса (3);

- заключение внутреннего корпуса (3) в наружном корпусе (4);

- заполнение пространства (6) между внутренним корпусом (3) и наружным корпусом (4) изоляционным газом,

отличающийся тем, что активная часть содержит стопку плоских прессованных емкостных элементов (5) и стопку параллельных сглаживающих резисторов (7), причем вся активная часть герметично уплотнена во внутреннем корпусе (3).

2. Способ по п. 1, в котором изоляционный газ содержит SF6, и/или изоляционное масло содержит минеральное масло или синтетическое масло.

3. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором наружный корпус (4) представляет собой корпус коммутационной аппаратуры.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором наружный корпус (4) представляет собой корпус RC-делителя напряжения.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором наружный корпус (4) является цилиндрическим и имеет диаметр (d), соответствующий диаметру внешнего соединителя для делителя (1) напряжения.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором делитель (1) напряжения включает в себя средство (8) компенсации для компенсации вызванных температурой расширений объема изоляционного масла.

7. Система (10) для изолирования RC-делителя (1) напряжения, содержащая внутренний корпус (3) и наружный корпус (4);

в которой внутренний корпус (3) выполнен с возможностью герметичного уплотнения по меньшей мере одной части активной части (2) делителя (1) напряжения, причем активная часть (2) изолирована с помощью изоляционного масла во внутреннем корпусе (3); и

в которой внутренний корпус (3) заключен в наружном корпусе (4);

в которой пространство (6) между внутренним корпусом (3) и наружным корпусом (4) заполнено изоляционным газом,

отличающаяся тем, что активная часть содержит стопку плоских прессованных емкостных элементов (5) и стопку параллельных сглаживающих резисторов (7), причем вся активная часть герметично уплотнена во внутреннем корпусе (3).

8. Система (10) по п. 7, в которой изоляционный газ содержит SF6, и/или изоляционное масло содержит минеральное масло или синтетическое масло.

9. Система (10) по п. 7 или 8, в которой наружный корпус (4) представляет собой корпус коммутационной аппаратуры.

10. Система (10) по любому из пп. 7-9, в которой наружный корпус (4) представляет собой корпус RC-делителя напряжения.

11. Система (10) по любому из пп. 7-10, в которой наружный корпус (4) имеет цилиндрическую форму и имеет диаметр (d), соответствующий диаметру внешнего соединителя для делителя (1) напряжения.

12. Система (10) по любому из пп. 7-11, в которой делитель (1) напряжения содержит средство (8) компенсации для компенсации вызванных температурой расширений объема изоляционного масла.