CN109313219B - 高压引入绝缘装置 - Google Patents

Abstract

本发明的引入绝缘装置(1)允许带电导体(5)通过高压电气设备(14)的壁(18)，并且继而允许感测电压和电流，为此目的，引入绝缘装置(1)包括至少两个电屏蔽件(6，7)和至少一个电流测量元件(12，13)，其被安装为使得它们允许检测电压存在/不存在和精确地测量电压和电流，以及将其简单快速地安装/去除。

Description

高压引入绝缘装置

技术领域

本发明涉及电力分配和转换领域，并且更特别地涉及引入(lead-in)绝缘装置，其可以在高压电气设备和至少一个电缆之间的连接点处应用，并且允许感应电流和电压。

背景技术

现今，在配电安装中用于电网的切换和/或保护的高压电气设备或单元(cell)包括不同的隔室(compartment)，诸如电缆隔室，例如，其中可以接收线路连接电缆或者其中它们可以设有朝向其它配电安装的插座。

为了在高压电气设备的线路连接点或插座处执行电流和电压的联合检测和/或测量，必须使用不同的元件，诸如例如感应电流感测元件和电容性电压感测元件。

电容性电压感测元件包括电屏蔽件(shield)，其使电场均匀，被设置在用于连接通过所述屏蔽获得电容性电压信号的高压电气设备的引入绝缘体中。该电容性电压信号通常用于指示或检测电压存在/不存在，并且如所述的，允许获得电压测量结果，为此使用与用于指示或检测电压存在/不存在的装置并联布置的测量电路。

通常，用于连接的引入绝缘体包括单个电屏蔽件，从该电屏蔽件，它们获得既用于检测电压存在/不存在且又用于测量电压的电压信号。然而，该电压测量系统不可靠，这是因为一旦在现场安装高压电气设备，将电缆与引入绝缘子上的耦接连接器的连接就可以带来电压测量精度的变化。这由于耦接连接器的几何形状而造成，因为引入绝缘体上的这些连接器的连接改变了电场的分布，且实际上改变了其大小，使得通过电屏蔽件获得的电压信号也变化。获得的该电压信号可以足以检测电压存在/不存在，但不足以测量电压。

用于进行精确电压测量的一种解决方案可以是对T形耦接连接器的使用，其允许在不受电场影响的开口端耦接电压传感器，例如诸如专利EP1391740B1中描述的解决方案。然而，该解决方案具有其高成本的缺点。

可以提到另一个示例，特别是专利EP0851442B1，其公开了一种引入绝缘体，包括两个电屏蔽件，一个用于检测电压存在/不存在，且另一个用于测量电压。此外，所提到的该后一专利的绝缘体还包括感应电流感测元件，其被封装(encapsulated)在旨在用于测量电压的电屏蔽件周围的绝缘材料主体中。旨在检测电压存在/不存在的电屏蔽件被封装在主导体周围的绝缘材料的所述主体中，并且被布置为关于用于测量电压的所述电屏蔽件沿着主导体而轴向移位。

同样，所述专利EP0851442B1中的绝缘体还描述了用于将电缆与耦接连接器(诸如例如T形耦接连接器)连接的外截头圆锥形(frustoconical-shaped)端子。旨在测量电压的电屏蔽件位于非常靠近电缆和绝缘体的截头圆锥形端子之间的连接(在位于旨在检测电压存在/不存在的电屏蔽件之前的位置)。在该意义上，如上所解释的，由于耦接连接器的几何形状，发生电场的变化，并且这致使电压测量不精确。

选择布置屏蔽和接地的感应电流感测元件，使得由用于测量电压的电屏蔽件获得的电压信号不受电场影响且因此电压测量结果不会改变，这已经被认为是用于控制旨在测量电压的电屏蔽件被封装的区域中的电场的解决方案。

然而，该解决方案具有与不同元件的封装有关的缺点。由于绝缘材料主体与感应电流感测元件的附接中发生的热应力，特别是由于材料(绝缘体的主体的绝缘材料和感应电流感测元件的材料)的不同热膨胀系数，因此在不同表面之间可能存在气穴或间隙，且这些可能导致生成局部放电，其会使绝缘材料降解并且可能以绝缘装置的介电击穿而结束。在感应电流感测元件的屏蔽中也可能存在问题(粘附问题)。

此外，感应电流感测元件被封装的事实带来的缺点是，如果需要具有不同转换比的感应电流感测元件，或者如果由于任何其它原因需要更换，则必须更换整个绝缘体，以及所有这一切带来的后果、更换所需的长时间、劳动成本等。

此外，零序电流测量结果是借助于被安装在电缆周围的感应电流感测元件而取得的，从而包含了三相(如对应于现有技术的图1的示例中所示)。这带来的缺点是必须在现场安装和测试零序电流感测元件以防止任何安装误差。

此外，如果必须更换环形电流感测元件，则首先必需从电缆上去除耦接连接器，并然后一经更换环形电流感测元件就再次将其重新安装。这需要相当大的时间消耗(直到恢复对消费者的电力供应为止)、供应质量的降低、供应公司的成本、客户的麻烦等。

发明内容

本发明解决了上面提到的问题和缺点，提供了一种可以应用于电力分布和转换领域中的高压引入绝缘装置。该绝缘装置包括绝缘材料的主体和内部通过所述绝缘材料的主体的导体，使得其允许提到的带电导体通过高压电气设备的壁。在该意义上，绝缘材料的主体的两端被区分开，第一端旨在处于高压电气设备的内部部分，且第二端旨在处于高压电气设备的外部部分。

此外，绝缘装置允许感测电压和电流信号，为此目的，所述绝缘装置包括：至少两个圆柱形电屏蔽件，其被封装在围绕导体(即，环绕导体)布置的绝缘材料的主体中；和至少一个电流测量元件。更特别地，第一电屏蔽件以封装的方式被定位在自绝缘装置的第二端的侧面起位于第二电屏蔽件之前的位置，其中至少一个电缆可以与母(female)耦接连接器连接(旋入式或插入式中的任一个)。继而，第二电屏蔽件被定位为相对于第一电屏蔽件沿着导体朝向绝缘装置的第一端轴向移位。

优选地，第一电屏蔽件接地并且允许使电场均匀，而第二电屏蔽件是电容性电压感测元件，其允许检测电压存在/不存在和测量电压。因此，母耦接连接器的几何形状不影响电压测量，这是因为位于最靠近所述母耦接连接器的第一电屏蔽件提供了对电场的控制，并因此由第二电屏蔽件获得的电压信号不会改变，从而提高了电压测量的精度。

由于本发明的绝缘装置具有被封装在绝缘材料的主体内的至少两个电屏蔽件，所述绝缘材料的主体具有细长的配置并且包括被布置在高压电气设备外部部分中的中心部分，其外表面包括接地导电装置。此外，可以在绝缘装置的所述中心部分的外表面上安装至少一个电流测量元件，诸如例如包含、覆盖或围绕用于测量相电流的高压电气设备的相的环形电流感测元件，和/或包含用于测量零序电流的高压电气设备的三相的环形电流感测元件。

因此，绝缘装置可以包括：用于测量相电流的高压电气设备的每相的一个环形电流感测元件，和/或包含用于测量用于接地故障的零序电流的高压电气设备的三相的环形电流感测元件。这些环形电流感测元件被安装在实际绝缘装置中并经过工厂测试，因此可以防止由于现场安装中的误差而导致的任何风险。此外，如果必须更换任何环形电流感测元件，则本文所述的解决方案更简单、更快速且更便宜，这是因为其不需要去除/安装电缆的耦接连接器以更换例如用于测量零序电流的环形电流感测元件。另一方面，考虑到环形电流感测元件是独立的或者可以与绝缘装置分离，如果它们中的任何一个需要更换，则不必更换整个绝缘装置，如在现有技术的一些示例中可能发生的那样。

考虑到绝缘装置的细长配置，已经设想了在没有因此影响环形电流感测元件的情况下，能够借助于热缩连接器而连接绝缘装置的第二端中的至少一个电缆的可能性。

另一方面，可以设想的是，电缆可以借助于插入式母耦接连接器与绝缘装置的第二端进行连接，这是因为绝缘装置可以包括至少一个金属部件，其耦接到高压电气设备的壁，使得插入式母耦接连接器可以锚定到所述金属部件。

附图说明

为了补充正在进行的描述并且为了帮助更好地理解根据本发明的优选实施例的本发明的特征，附上一组附图作为所述描述的组成部分，在附图中以说明性和非限制性方式描述了以下内容：

图1示出了根据实际的现有技术的零序电流感测元件的安装的透视图。

图2示出了根据第一实施例的被安装在高压电气设备中的本发明的引入绝缘装置对象的剖视图，在第一实施例中使用了旋入式母耦接连接器。

图3示出了根据第二实施例的被安装在高压电气设备中的本发明的引入绝缘装置对象的透视图，在第二实施例中使用了插入式母耦接连接器。

图4示出了本发明的引入绝缘装置的透视剖视图，其中可以看到根据图2和3的实施例的其不同的内部组件。

具体实施方式

在没有限制或缩减本发明的保护范围的情况下，下面参考前述附图描述若干优选实施例。

图2示出了引入绝缘装置(1)的第一实施例，其基本上包括绝缘材料(诸如例如环氧树脂)的主体(4)，以及通过所述绝缘材料的主体(4)的导体(5)。由此，绝缘装置(1)允许所述带电导体(5)通过高压电气设备(14)的壁(18)。

更特别地，如图2中所示，绝缘装置(1)被安装在高压电气设备(14)的壁(18)上，绝缘材料的主体(4)的第一端(8)位于高压电气设备(14)的内部部分(2)；而绝缘材料的主体(4)的第二端(9)位于高压电气设备(14)的外部部分(3)。

至少一个电缆(15)可以通过具有旋入式母耦接连接器(16)(诸如图2中所示的一个旋入式母耦接连接器)的电缆(15)，或借助于热缩连接器(其未在附图中示出)而被连接在绝缘材料的主体(4)的所述第二端(9)上。

此外，本发明的引入绝缘装置(1)允许感测电压和电流，为此目的，其包括被封装在绝缘材料的主体(4)中的至少两个圆柱形电屏蔽件(6，7)，以及至少一个电流测量元件(12，13)，如图2和3中所示。

第一电屏蔽件(6)以封装的方式(包含，即围绕导体(5))被布置在自绝缘装置(1)的第二端(9)的侧面起位于第二电屏蔽件(7)之前的位置，而第二电屏蔽件(7)以封装的方式(包含导体(5))被布置并且相对于第一电屏蔽件(6)沿着导体(5)朝向绝缘装置(1)的第一端(8)轴向地移位。

因此，第一电屏蔽件(6)接地并且更靠近绝缘材料的主体(4)的第二端(9)与具有母耦接连接器(16)的至少一个电缆(15)之间的连接，如图2中所观察到的，并因此旨在使两个部件(9，16)之间的电场均匀。换句话说，第一电屏蔽件(6)允许保持与导体(5)平行的等电位线穿过所述绝缘材料的主体(4)，从而防止例如在母耦接连接器(16)的边缘上存在具有高电场的点。

继而，第二电屏蔽件(7)进一步远离第二端(9)与具有母耦接连接器(16)的至少一个电缆(15)之间的连接，并因此它是电容性电压感测元件，其允许检测电压存在/不存在，以及精确测量电压，这是因为电场不影响感测电压信号。

尽管有两个以上的段落，但根据另一优选实施例，已经设想的是第一电屏蔽件(6)除了适于控制并使电场均匀之外，还可以允许检测电压存在/不存在；而同时在该优选实施例中，第二电屏蔽件(7)仅具有电压测量功能。

如图2和4中所示，绝缘材料的主体(4)具有细长配置并且包括中心部分(10)，其被布置在高压电气设备(14)的外部部分(3)中。如图4中所示，所述中心部分(10)包括在其外表面上的接地导电装置(11)，并且在包含所述中心部分或围绕其的所述导电装置(11)上，绝缘装置(1)包括至少一个电流测量元件(12，13)，在图2和3所示的实施例中有两个元件。因此，根据本示例，第一电流测量元件(12)是包含高压电气设备(14)的相的环形电流感测元件，使得高压电气设备(14)的每个相包括用于测量相电流的其自己的环形电流检测元件(12)。另一方面，第二电流测量元件(13)是旨在测量接地故障的零序电流的环形电流感测元件，使得其被布置为包含或围绕高压电气设备(14)的三相，如图2和3中所观察到的。

最后，根据图3中所示的第二优选实施例，已经预期了以下可能性：本文所述的引入绝缘装置(1)能够包括耦接到高压电气设备(14)的壁(18)的金属部件(17)，使得所述金属部件(17)允许至少一个电缆(15)与至少一个插入式母耦接连接器(16)的耦接，如图3中所示。

Claims (11)

1.一种高压电气设备(14)的内部部分(2)和外部部分(3)之间的引入绝缘装置(1)，其中所述绝缘装置(1)包括：

-绝缘材料的主体(4)和内部穿过所述绝缘材料的主体(4)的导体(5)，所述绝缘材料的主体(4)包括旨在位于所述高压电气设备(14)的内部部分(2)中的第一端(8)，和旨在位于所述高压电气设备(14)的外部部分(3)的第二端(9)，和

-至少两个电屏蔽件(6，7)，其被布置为围绕所述导体(5)且被封装在绝缘材料的同一主体(4)中，其中第一电屏蔽件(6)接地，以使电场均匀，并且第二电屏蔽件(7)是用于检测电压存在/不存在和测量电压的电容性电压感测元件，

其特征在于，第一电屏蔽件(6)被定位在自所述绝缘装置(1)的第二端(9)侧面起位于第二电屏蔽件(7)之前的位置；而第二电屏蔽件(7)相对于所述第一电屏蔽件(6)沿着所述导体(5)朝向绝缘装置(1)的第一端(8)轴向地移位，

其中，所述绝缘材料的主体(4)包括旨在位于所述高压电气设备(14)的外部部分(3)中的中心部分(10)，所述中心部分(10)的外表面包括接地导电装置(11)，并且

其中，所述中心部分(10)包括被安装在其外表面上的至少一个电流测量元件(12，13)。

2.根据权利要求1所述的绝缘装置(1)，其特征在于，第一电流测量元件(12)是包含所述高压电气设备(14)的相的环形电流感测元件。

3.根据权利要求2所述的绝缘装置(1)，其特征在于，所述绝缘装置(1)具有用于所述高压电气设备(14)的每个相的一个环形电流感测元件。

4.根据权利要求1所述的绝缘装置(1)，其特征在于，第二电流测量元件(13)是包含所述高压电气设备(14)的三相的环形电流感测元件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘装置(1)，其特征在于，绝缘材料的主体(4)的第二端(9)能够与至少一个电缆(15)连接。

6.根据权利要求5所述的绝缘装置(1)，其特征在于，所述至少一个电缆(15)包括母耦接连接器(16)，所述母耦接连接器(16)被耦接在绝缘材料的主体(4)的第二端(9)中。

7.根据权利要求6所述的绝缘装置(1)，其特征在于，所述母耦接连接器(16)是旋入式的。

8.根据权利要求1所述的绝缘装置(1)，其特征在于，所述绝缘装置(1)额外地包括用于将所述绝缘装置(1)耦接到所述高压电气设备(14)的壁(18)的金属部件(17)。

9.根据权利要求8所述的绝缘装置(1)，其特征在于，所述金属部件(17)适于耦接插入式的至少一个母耦接连接器(16)。

10.根据权利要求5所述的绝缘装置(1)，其特征在于，所述绝缘装置(1)包括用于所述第二端(9)和所述至少一个电缆(15)之间的连接的热缩连接器。

11.根据权利要求2或4所述的绝缘装置(1)，其特征在于，所述环形电流感测元件与所述绝缘装置独立或者与其分离。

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