高压套管接头、高压套管及高压装置.pdf

本发明涉及一种高压套管接头，其包括用于与电气装置连接的第一接头部(14)和用于与所述套管的导体(10)连接的第二接头部(16)，其中所述第二接头部具有内孔(18)，所述内孔设置有用于容纳所述导体的端部的开口。所述接头还包括一组安装孔(22，42)和一组适于穿过所述安装孔的安装构件(24)，两个所述接头部(14，16)通过所述安装孔和安装构件固定至所述导体(10)的端部，并且每个所述安装孔(22，42)具有位于所述第二接头部(16)的所述内孔(18)的内侧的第一开口。本发明还涉及包括此种接头的高压套管和包括此种套管的高压装置。

1.  一种高压套管接头，包括用于与电气装置连接的第一接头部(14)和用于与所述套管的导体(10)连接的第二接头部(16)，其中所述第二接头部具有内孔(18)，所述内孔设置有用于容纳所述导体的端部的开口，其特征在于，所述接头还包括一组安装孔(22，42)和一组适于穿过所述安装孔的安装构件(24)，两个所述接头部(14，16)通过所述安装孔和安装构件固定至所述导体(10)的端部，并且每个所述安装孔(22，42)具有位于所述第二接头部(16)的所述内孔(18)的内侧的第一开口。

2.  如权利要求1所述的接头，其特征在于所述第一接头部(14)具有垂直于所述导体(10)的轴线的最大外截面尺寸，并且所述安装孔(22，42)位于所述第一接头部的所述最大外截面尺寸内。

3.  如权利要求1或2所述的接头，其特征在于，所述第一接头部(14)是中空的，并且每个所述安装孔(22)具有位于所述第一接头部的中空部分的内侧、用于插入所述安装构件(24)的第二开口。

4.  如权利要求1或2所述的接头，其特征在于，所述第一接头部(14)是实心的本体，且每个所述安装孔(42)延伸穿过所述实心的本体并进一步穿过所述内孔(18)的底部。

5.  如权利要求4所述的接头，其特征在于，每个所述安装孔(42)具有位于所述第一接头部(14)的自由端的第二开口。

6.  如上述权利要求中任一项所述的接头，其特征在于，所述接头制成为一体。

7.  如权利要求3所述的接头，其特征在于，所述第二接头部(16)的内孔(18)与所述第一接头部的中空部分通过隔离中间壁(36)隔开，且所述安装孔(22)形成在所述中间壁内。

8.  一种高压套管，其包括如权利要求1-7中任一项所述的外连接接头。

9.  一种高压装置，其包括如权利要求8所述的高压套管。

高压套管接头、高压套管及高压装置
技术领域
本发明涉及高压电力系统的领域，特别涉及用于在形成所述系统的各部分的各高压装置中使用的高压套管的接头。
发明背景
公知的，例如高压变压器、电抗器、开关设备等的高压设备和装置通常配备有套管，套管适于将高电位的电流传送通过接地阻障——例如象变压器箱这样的电气装置的壁或壳体。
传统的高压套管包括由陶瓷或复合材料制成的绝缘体，套管设置有伞裙且大体上是中空的。在套管的内侧，由电容器本体或者某些其它类型的电压递减装置来实现电压递减，电导体穿过所述的电压递减装置。电导体连接到连接有高压电气装置的套管的一侧，而在套管的另一侧连接有另一高压电气装置。例如，当第一电气装置是变压器时，套管安装在诸如箱壁的变压器壳体上，并且套管的导体使变压器的内侧与其上能够连接诸如母线、电涌放电器或直流阀的另一电气装置的外侧相连接。
在现有技术的套管中，高压导体的底端部分形成布置为与第一电气装置连接的底部接头，第一电气装置在变压器的情况下将是变压器的内部组件。为此，在变压器内设置有匹配的内接头。在与底部接头端相对的套管上端，导体设置有上部外接线端或者外连接接头，导体由其连接至第二电气装置或外源。通常地，为了电气连接导体并从而将变压器连接至外源或电气装置，外连接接头通过大致平坦的接口电气连接至导体，其同时形成套管的顶盖。
在另一类型的现有技术的套管中，所述外接线端不能直接地附连至套管的顶盖，外接线端与导体之间的连接通过导电的中间部分实现。此中间部分安装于导体的端部上，延伸穿过套管的顶盖，且外接线端在套管的外侧拧到中间部分上。为了将中间部分紧固至导体，其必须拧入位于导体内侧的钢质拉延环或类似部件。此拉延环又拧入导体，从而由于必要的内螺纹而使导体的壁厚减小。此拉延环装置也要求提供密封。
术语高压通常用于高于约50千伏的电压。如今，商用高压装置的上限通常为1100千伏，但是可以预见在不远的将来将达到诸如1200千伏甚至更高的电压。同时，电流水平也正在增长，并且可高达4000-5000安甚至更高。
对于800千伏及更高范围内的高压以及2000安及更高的额定电流而言，对套管的要求自然增加——例如当面临散热和冷却、电场、套管的电绝缘等情况时。就此而言，低损耗、特别是能实现目标电流变得必不可少。当前套管的损耗主要归结于导体的损耗和在套管不同部件之间的电路中各接头或触点中的损耗。从而，当考虑导体时，日益重要的是使每种装置最小化，使得诸如螺纹的导体中的导电材料减少。同样认识到，更少的接头会减少损耗，这在高电压和高电流的应用中是有利的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种高压套管接头，其改善了现有的套管接头并可达到上述的高压水平和高额定电流。
本发明的再一个目的是提供包括此种接头的高压套管和包括此种套管的高压装置。
通过如独立权利要求限定的高压套管接头、高压套管和高压装置实现这些以及其它目的。
相应地，限定一种高压套管接头，其包括用于与电气装置连接的第一接头部和用于与所述套管的导体连接的第二接头部，其中，所述第二接头部具有内孔，所述内孔设置有用于容纳所述导体的端部的开口，其特征在于，所述接头还包括一组安装孔和一组适于穿过所述安装孔的安装构件，两个所述接头部通过所述安装孔和安装构件固定至所述导体的端部，并且每个所述安装孔具有位于所述第二接头部的所述内孔的内侧第一开口。通过利用相同一组安装孔和安装螺钉将两个接头部固定至导体的端部，实现了具有更少部件的更简单的构造的优点。
依据另一特征，所述第一接头部具有垂直于所述导体的轴线的最大外截面尺寸，所述安装孔位于所述第一接头部的所述最大外截面尺寸内。通过依据此特征来定位安装孔，提供了使第一外接头部具有比现有技术——例如当安装孔在凸缘上位于接头部的外侧时——更大的截面的可能性。外接头部的更大直径使得可能增大电流容量而不需要制造庞大的顶部接头。
依据第一实施方式，所述第一接头部是中空的，并且每个所述安装孔具有位于所述第一接头部的所述中空部分的内侧、用于插入所述安装构件的第二开口。从而，安装构件能够从第一接头部的中空内部插入安装孔，即，接头部连接至外部电气装置。通过这种设置，安装孔和安装构件可制成比下述第二实施方式中的要短。
依据第二实施方式，所述第一接头部是实心的本体，且每个安装孔延伸穿过所述实心本体并进一步穿过所述内孔的底部。该实施方式制造简易且坚固耐用。
在此实施方式中，每个安装孔具有位于所述第一接头部的自由端的第二开口。
依据本发明的接头的另一特征，接头制成为一体。这提供了例如具有最小接头损耗的有利的电流路径。其也易于制造。例如，其能通过车床加工实心棒料或者使用管料来制造。
在第一实施方式的一个变型中，第二接头部的内孔与第一接头部的中空部分可通过隔离中间壁隔开，且安装孔形成在中间壁内。
依据本发明，还限定一种包括如任一对接头进行限定的权利要求所述的外连接接头的高压套管，以及包括此种高压套管的高压装置。
附图说明
现将通过参考附图来说明本发明，附图仅以示例的方式示出本发明的实施方式，其中：
图1的剖视图示意性地示出高压套管的一个端部设置有依据本发明第一实施方式的外连接接头；
图2的放大剖视立体图示意性地示出依据发明第一实施方式的接头；
图3的剖视图示意性地示出接头第一实施方式的一种变型；以及
图4的剖视图示意性地示出依据本发明的接头的第二实施方式。
具体实施方式
图1中示出设置有依据本发明第一实施方式的接头的高压套管的一端。高压套管包括一个中空套管绝缘体2，该中空套管绝缘体在高压导体10的周围形成一个外罩。套管的端部由顶盖4封闭。所述盖设置有孔6，导体10穿过孔6延伸至套管的外侧。在名称为“高压套管和包括该套管的高压装置”的欧洲专利申请中说明了这种布置的一个示例，所述专利申请与本申请由相同的申请人于同一天提交。
导体10是中空的且在其端部设置有某一类型的端塞12，仅示意性地示出该端塞。在导体的内部也可有未示出的其它装置或布置——诸如拉杆设备。可选地，导体可以是实心的，在此情况下，接头可通过旋入设于导体端部的相应安装孔的螺钉24来附连到导体。
依据图1和图2所示的第一实施方式的接头包括用于连接套管外侧的电气装置的第一接头部14和用于连接导体10的第二接头部16。为此，第二接头部具有一个内孔18，该内孔设置有用于容纳导体10的开口。导体的端部插入所述内孔，并通过电气连接装置20(在图2中未示出电气连接装置)确保与接头的电气连接。接头还包括安装孔22和诸如示例中的螺钉的安装构件24，接头通过安装孔和安装构件固定至导体的端部。具有第一接头部和第二接头部的设置保证了导体10和接头14之间的冗余电气连接，且如果一个接头部失效则另一接头部足以将电流从导体传递到接头。
在所示实施方式中，第一接头部14——以下也称为外接头部——是中空的。第二接头部16——以下也称为导体接头部——具有由内孔18的底部形成的底部部分。此底部部分也能描述为将外接头部与导体接头部隔开的中间壁26。在所示的实施方式中，外接头部14、导体接头部16以及中间壁26形成为一体。
安装孔22形成于中间壁26中，并在外接头部14的中空内部中形成一个开口和在导体接头部16的内孔18中形成一个开口。当接头安装在导体上时，螺钉24插入孔22内，并旋入导体的端部，该端部设置有特定的用于容纳螺钉的适当装置。其可以是简单的端塞或其它合适的装置。
图3示出第一实施方式的一种变例。在该图中，与图1和图2中的元件相同或相似的元件赋予相同的参考标号。依据此变例的接头包括外接头部14和具有内孔18的导体接头部16。外接头部是中空的。此变例与图2的差别在于：中间壁36制为插入该接头内的独立元件。因而，安装孔22制造在该独立元件中。
图4示出了本发明的第二实施方式。依据此实施方式，外接头14不是中空的，而是制为实心的本体。安装孔42贯穿整个实心本体14，从外接头部14的自由外端延伸至导体接头部16内侧的内孔18。
外接头部14的外部形状和内部形状都可改变。在图2中，外接头部显示为圆筒形。然而，也很可能是正方形、六角形或者任何与其将要连接的电气装置的接头相适配的其它形状。例如，在第二实施方式的情况下，六角形形状可能是合适的。
在所有的实施方式中，第一(外)接头部具有垂直于导体轴线的最大外截面尺寸，且安装孔位于此第一接头部的最大外截面尺寸内。这与外接头部的外部形状或者内部形状是无关的。
在此说明书中，术语“高压(HV)”用于50千伏及更高的电压。当前商用高压的上限是1100千伏，但可以预见的是本发明也能用于更高的电压，高达1200千伏甚至更高。通常，本发明适用于大约200千伏及以上的高压。
所述高压套管接头可用于直流或交流应用场合的套管中。
本发明的接头和高压套管也能用于许多类型的高压装置——诸如变压器、电抗器、断路器、发电机、开关设备或任何其它应用于高压系统中的合适装置。此外，在本发明的上下文中，术语“电力装置”与“高压装置”应理解为包括电缆、母线、电涌放电器、直流阀等。
此外，本发明对套管各侧的介质未加限制，诸如空气-油、空气-空气(穿壁套管)、空气-煤气(煤气开关)等。也未限制对套管内的绝缘介质的选择。其可以例如是煤气、油、凝胶体或其组合。
本发明不局限于仅作为示例给出的实施方式，而是如本领域内的技术人员所意识到的那样可在所附权利要求的范围内以多种方式作出变化和修改。