高压套管.pdf

一种带有接地凸缘的高压直流套管具有外部壳体(13)，该外部壳体具有多个凸缘部(13a)，所述凸缘部以一角度延伸并指向远离所述接地凸缘的方向。

1.  一种高电压直流套管，包括：
具有纵轴的绝缘和支撑主体(12)；
设置在所述绝缘和支撑主体上的接地凸缘(14)；
布置在所述绝缘和支撑主体上的外部壳体(13)，其中所述外部壳体设置有多个凸缘部(13a)；
其特征在于：
所述凸缘部相对于所述纵轴以角度(α)自所述支撑主体延伸且指向远离所述接地凸缘(14)的方向。

2.  根据权利要求1所述的高压直流套管，其中所述角度(α)位于区间0°<α<90°内。

3.  根据权利要求2所述的高压直流套管，其中所述角度(α)位于区间75°<α<85°内。

4.  根据权利要求1-3中任一权利要求的所述高压直流套管，其中所述套管被配置成在室内操作。

5.  根据权利要求1-4中任一权利要求所述的高压直流套管，其中接地凸缘(14)沿着套管的纵轴大约设置在中间处。

6.  根据权利要求5所述的高压直流套管，其中凸缘部(13a)在接地凸缘(14)的不同侧上以不同方向延伸。

7.  根据权利要求1-6中任一权利要求所述的高压直流套管，其中不同的凸缘部(13a)以不同的角度(α)延伸以更好地跟随空气中的等势线。

8.  根据权利要求1-7中任一权利要求所述的高压直流套管，其中所述绝缘子(13)由硅橡胶制成。

9.  一种高压直流装置，包括根据权利要求1所述的套管。

10.  根据权利要求9所述的高压直流装置，其中所述装置装配在室内。

高压套管
技术领域
本发明一般地涉及高压直流套管，尤其涉及一种具有改进的绝缘子裙部轮廓的高压套管。本发明还涉及一种包括这种高压套管的高压变压器。
背景技术
众所周知，例如高压变压器的电气设备和装置通常都装配有套管，所述套管适于穿过例如变压器箱的接地屏障以高电势传送电流。
常规的套管由用陶瓷或复合材料制成的绝缘子构成，这种绝缘子设置有裙部或凸缘部分且通常是中空的，并且利用或不利用电导体所通过的电容器主体，在其内部均可实现电压分级，从而允许将其上安装有该套管的设备的内部与外部连接起来。
现在将参照图1简要地描述在欧洲专利公开出版物EP1014388A2中披露的现有技术套管的一个实例。该套管包括由聚合体材料制成的绝缘和支撑主体2，其包围着内部高压导体1。绝缘子3，通常由硅橡胶制成，模制在绝缘支撑主体2上，以获得选定的爬电距离，从而即使在高度污染的环境中也能确保高的电强度特性。该绝缘子设置有多个裙部或凸缘部3。为了避免污染材料聚集并使水能够流出绝缘子，所述裙部凸缘部分被设计成相对于支撑主体沿着低于水平方向的角度延伸。然而，这在直流应用中会导致非最优的直流电场，从而在裙部的顶端造成直流应力。
发明内容
本发明的目的是提供一种高电压直流套管以及套管上的直流应力减小的变压器。
本发明基于以下实现，即随着裙部或凸缘部以高于水平方向的角度自直流套管的支撑主体延伸，所述凸缘部将逐渐跟随直流电场，从而使得凸缘部顶端的直流应力减小。
根据本发明的第一方面，提供了一种高压直流套管，包括绝缘和支撑主体；设置在绝缘和支撑主体上的接地凸缘(14)；布置在绝缘和支撑主体上的外部壳体，其中该外部壳体上设置有多个凸缘部；该套管其特征在于，所述凸缘部相对于纵轴以角度自所述支撑主体延伸且指向远离接地凸缘的方向。
根据本发明的第二方面，提供了包括这种套管的高压直流装置。利用本发明的套管，相对于常规的现有技术套管，凸缘部上的直流应力将更小。
在优选实施例中，所述凸缘部以位于区间0°<α<90°内的角度延伸，且更优选地，位于区间75°<α<85°内。
在另一优选实施例中，高压直流套管包括接地凸缘，其沿着套管的纵轴大约位于中间处，从而支持壁式安装。因此，该凸缘部优选地在接地凸缘的不同侧上以不同方向延伸。
从属权利要求中限定了另外的实施例。
附图说明
现在参照附图，借助于实例描述本发明，其中：
图1是现有技术高压套管的整体视图；
图2是根据本发明的套管的详细视图；
图3是设置有图2所示类型套管的高压直流装置的整体视图；以及
图4是根据本发明的安装到墙壁的套管的替代实施例的视图。
具体实施方式
在下文中将对本发明的优选实施例进行详细描述。在该描述中，附图标记将给定方向和朝向，例如水平。可以理解，这些附图标记在正常的操作中是适用的。此外，在该描述中，术语“高压”将用于50kV或更高的电压。目前，商业高压装置的上限是800kV，但是在不久的将来将设想更高的电压，如1000kV或1200kV。
现有技术的高压套管布置已经在背景技术部分参照图1描述过，在此不再对该图进行进一步描述。
在图2中，示出了根据本发明的套管的上部的放大图，其中，该图中直流场电势的实例被示为直流操作过程中的等势曲线。
所述套管，一般性地标记为10，包括由聚合体材料制成的绝缘和支撑主体12，其包围着内部高压导体(未示出)。外部壳体模制在所述绝缘和支撑主体12上，该外部壳体为绝缘子13的形式，由电阻相对较低的硅橡胶制成。该绝缘子包括多个凸缘部或裙部13a，所述凸缘部或裙部以高于水平方向的角度自所述支撑主体延伸。
因为绝缘子13的材料的导电特性，所述等势线基本上跟随着裙部13a的方向。在绝缘子13外部的空气中，等势线通常更加垂直地延伸。这意味着在这些线中，存在弯曲或曲线。
在高压套管上，控制空气中的电应力很重要，因为空气中的多余应力能够吸引电荷，从根本上改变电压的分布。与裙部应该沿低于水平方向的角度延伸的情况相比，通过提供具有裙部13a以高于水平方向的角度从支撑主体12向外延伸的绝缘子13，裙部将更好地跟随所述等势线的大致更加垂直的延伸。
在图2中，裙部13a延伸的角度表示为α。换言之，角度α是裙部13a延伸的方向的角度，且套管10的纵轴为“向上”方向。采用之前给出的定义，“向上”方向是电势增加的方向。
角度α优选与所述等势线在空气中的角度相同，但对于户外应用而言，优选的是稍小于所述套管的安装角度从而确保排水。优选的是，所述角度α位于区间0°<α<90°内，更优选地位于区间75°<α<85°内。
由于所述套管的裙部13a能够在绝缘子上聚集例如雨水，所以上述垂直套管优选地布置成在室内操作。如果所述套管倾斜以使得例如裙部上的雨水能够排出，则所述套管在户内和户外均可使用。
由于图2中的所述套管在直立位置定向，所以“水平方向”的定义是简明的。该定义应该与套管的定向有关，而与地的定向无关。因此，在套管倾斜的情况下，“水平方向”就是垂直于套管的纵轴延伸的平面的方向。“向上”是从套管的接地部分指向套管端部的方向，亦即电压电势增加的方向。这将在下面参照图4做进一步讨论。
图3示出了变压器20形式的高压直流装置，变压器20设置有上述类型的套管10。所述套管电连接至变压器的内部构件，如变压器铁心和绕组。由于图3中的套管基本上垂直布置，所以这种变压器优选设置在室内。
现在将参照图4描述根据本发明的高压直流套管的替代实施例。该套管，一般性地标记为10’，其安装成延伸穿过建筑物的墙壁30。因此，该套管10’呈现两个空气侧，一侧在图中朝左在室内，一侧在途中朝右在室外。
沿着套管的纵轴大约设置在中间的接地凸缘14起接地装置的作用。使用上文给出的角度α的定义，可以意识到该角度在所述接地凸缘的不同侧面上以不同方向计算。在所述套管的室内侧，“向上”方向基本上指向左侧，而在套管的室外侧，方向“向上”则基本上指向右侧。这继而意味着裙部13a在墙壁30的两侧指向不同方向。
在墙壁30的不同侧的角度α并不必然相同；也可能是环境要求室内和室外的裙部角度不同。
以上已经描述了根据本发明的高压直流套管和高压直流装置的优选实施例。本领域技术人员可以意识到在所附权利要求书限定的范围内可以对它们进行改变。因此，所述裙部的确切形状是可以改变的，只要凸缘部在高于水平方向的方向中延伸。
所述实施例的所有凸缘部13a基本上沿相同方向延伸。应当理解，不同的裙部13a可以以不同的角度α延伸，以更好地跟随空气中的等势线。
尽管连接有本发明的高电压直流套管的所述高电压装置被描述为变压器，但是应当理解，该装置也可以是其它装置，例如电抗器、断路器、发电机或高压系统中应用的其它装置。