CN116438612A - 高压设备中的涂覆的导体和用于提高介电强度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压设备(1),其具有封装壳体(2)和至少一个绝缘套管(3),绝缘套管用于将至少一个电导体(4)引入封装壳体(2)和/或引出封装壳体(2)。至少一个电导体(4)涂覆有绝缘层(5)。绝缘层(5)特别是在绝缘套管(3)的区域中提高高压设备(1)中的介电强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压设备和用于提高高压设备中的介电强度的方法,其中,高压设备具有封装壳体和至少一个绝缘套管,用于至少一个电导体进入封装壳体和/或离开封装壳体。
背景技术
高压设备被设计为用于几十千伏范围直至几百千伏的电压范围内、特别是1200kV的电压,并且用于直至几百千安范围内的电流。高压设备例如包括高压断路器、隔离器、变压器、放电器、测量互感器和/或绝缘套管。高压设备、特别是断路器例如被实施为户外的和/或气体绝缘的断路器,即被实施为气体绝缘的开关设备,其被实施为带电罐(LiveTank),即处于高压电位,其开关单元布置在绝缘子中,或者被实施为接地罐(Dead Tank),即其开关单元布置在接地的壳体中。
接地罐气体绝缘的断路器具有:例如由铝制成的封装壳体,其特别是以圆柱形的桶的形式实施;以及用于电导体的绝缘套管,用于将布置在封装壳体内部的开关单元与电网的用电设备、发电机和/或电力线连接。电导体在运行中与运行状态、载流导体相关,例如在断路器闭合并且施加高压的情况下。封装壳体、特别是桶形状的封装壳体被实施为是气密的,例如具有两个特别是圆形的开口,开口以法兰的形式实施,特别是中空圆柱形的绝缘子壳体气密地固定在法兰上。在绝缘子壳体或绝缘子中,电导体从绝缘子的气密地密封的端部的外部端子接线片开始,延伸到封装壳体中的开口,由此例如延伸到开关单元,用于将开关单元与电网的用电设备、发电机和/或电力线电连接。
高压设备的封装壳体、特别是断路器的封装壳体布置在支撑体上,例如布置在钢支柱上,支撑体特别是机械稳定地锚固在混凝土基座中。封装壳体电气接地,以使针对维护人员和/或环境中的人员的危险最小化。绝缘子、特别是拉长的中空圆柱体形状的绝缘子布置或固定在封装壳体的与支撑体侧相对的一侧,并且例如垂直地或成角度地远离封装壳体,特别是向上远离封装壳体。由此给出端子接线片与接地电位和/或基座之间足够的电绝缘距离,以防止电闪络。在内部,封装壳体和绝缘子充满绝缘气体和/或开关气体、特别是SF6。
绝缘气体例如将高压设备内部的开关单元和电导体或者载流导体与接地的封装壳体绝缘。在绝缘套管区域中,特别是从封装壳体中的圆形开口(其以法兰的形式实施)到固定的、特别是中空圆柱形的绝缘子的过渡区域中,必须确保接地的封装壳体与电导体之间有足够的介电强度,特别是在高压电位下。在封装壳体中的圆形开口中,电导体相对于封装壳体等距地布置,特别是在圆心处垂直地穿过开口的圆形平面。开口具有一定的大小或周长,其与高压设备的最大电压和所使用的绝缘气体及其压力相关地确保足够的介电强度,以便在导体与封装壳体之间可靠地防止电闪络。
开口区域中的电场或场峰,通过布置在绝缘子内部并且机械地固定在封装壳体的法兰上的接地的电极、特别是圆形的、中空圆柱形的金属电极,从载流导体开始改变或减小、即被屏蔽。由此可以实现高压设备的高电压,特别是几百千伏的范围内的高电压,并且在高压设备中的处于高压电位的电导体之间没有电闪络和/或短路,特别是在绝缘套管区域以及接地的封装壳体中。为了实现持续的可靠运行,高压设备的高的电压水平要求封装壳体中的开口的大直径(这与具有大的周长的绝缘子的高成本相关联),要求具有高介电强度的开关气体、特别是SF6和/或开关气体的高压力(这与绝缘子和封装壳体的大的壁厚的高成本相关联),以持续地确保足够的机械稳定性。
开关气体、例如SF6对气候有害。替换的开关气体、例如Clean Air、即清洁空气具有较低的介电强度。因此,使用气候友好的开关气体、例如清洁空气,需要封装壳体中的开口的更大的开口直径和/或开关气体的更高的压力,这具有前面描述的缺点。诸如使用接地的控制电极等措施仅在一定程度上提高介电强度,这对于特定的电压水平是不够的。由此限制了高压断路器的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,给出一种高压设备和用于提高高压设备中的介电强度的方法,它们解决前面描述的问题。特别是,要解决的技术问题是给出一种高压设备,该高压设备使得能够低成本并且材料节省地实现高的电压水平,特别是在使用替换的开关气体(例如清洁空气)的情况下,在高压设备的绝缘套管的区域中具有高介电强度的情况下,特别是在例如在环境空气的区域中使用具有低气体压力的开关气体的情况下,和/或在绝缘套管的直径处于用SF6填充的高压设备中的绝缘套管的数量级或更小的情况下。
根据本发明,所给出的技术问题通过具有根据权利要求1的特征的高压设备和/或通过根据权利要求14的用于提高高压设备、特别是前面描述的高压设备中的介电强度的方法来解决。根据本发明的高压设备和/或根据本发明的用于提高高压设备、特别是前面描述的高压设备中的介电强度的方法的有利的设计方案在从属权利要求中给出。在此,独立权利要求的主题可以相互组合,并且可以与从属权利要求的特征组合,并且从属权利要求的特征可以相互组合。
根据本发明的高压设备包括封装壳体和用于至少一个电导体的至少一个绝缘套管。至少一个电导体被引导到封装壳体中和/或从封装壳体引出。至少一个电导体涂覆有绝缘层。
绝缘层使得能够使用小直径的绝缘套管,特别是在使用气候友好的开关气体(例如清洁空气)来替换对气候有害的开关气体(例如SF6)的情况下。具有涂覆有绝缘层的至少一个电导体的高压设备因此以低成本并且节省材料的方式实施,特别是由于可以使用小直径的绝缘套管,特别是在使用诸如清洁空气的气候友好的开关气体的情况下,并且使得能够使用具有低气体压力的开关气体,例如在环境空气范围中,这允许在高压设备的绝缘套管的区域中具有高介电强度的情况下在高电压水平下具有小的壁厚的封装壳体和绝缘子。
在例如气体绝缘的断路器中,电导体在绝缘套管中被引入或引出封装壳体,最大场强出现在电导体的表面上。通过施加在电导体上的绝缘层,形成层状的电介质,由此减少电导体表面上的否则场强最高的位置,并且在最佳地选择的绝缘层厚度下,关键区域中的电场强度近似均衡通过绝缘层,还附加地抑制了自由强电子引入电击穿的可能性。减少或防止了由表面粗糙引起的局部场过高。由此提高了高压设备的可靠性和使用寿命,并且可以减少维护间隔,从而减少人员和成本开销。
至少一个电导体可以沿着其长度完全涂覆有绝缘层。沿着电导体的长度完全绝缘,不仅在绝缘套管的区域中,而且沿着整个导体,具有前面描述的优点。
替换地,至少一个电导体可以仅在绝缘套管的区域中、特别是在封装壳体中的开口的区域中涂覆有绝缘层。由此,与完全涂覆相比,节省了材料和成本,并且可以对绝缘套管区域中的电场实现针对性的有利影响。通过将场分量从绝缘套管移出,可以减少或防止绝缘套管区域中的闪络,并且可以提高介电强度,特别是绝缘套管区域或封装壳体中的开口中的介电强度,其中,该区域是在场强和闪络或短路可能性方面特别关键的区域。
绝缘层可以具有1的范围内、特别是大于1的相对介电常数。通过在电导体上施加的相对介电常数略大于气体的介电常数、即大于1的绝缘层,形成层状的电介质,由此减少特别是金属内导体的表面上的否则场强最高的位置,并且在最佳地选择的绝缘层厚度下,关键区域中的电场强度近似均衡。通过优化绝缘层材料的介电常数和层的厚度,可以调节场强,使得金属内导体上、即电导体上以及所施加的绝缘层的表面上的电场强度相同。
绝缘层可以由多于一个的层构成,特别是具有逐层减小的介电常数,特别是层的最高介电常数与至少一个电导体直接连接。通过施加具有不同的相对介电常数的另外的绝缘层,其中,例如内层的介电常数最高,并且每一个另外的层被构造为具有更小或减小的介电常数,但是介电常数总是大于气体的介电常数,则与仅使用一个层相比,可以实现电场的更明显的均衡化,从而在介电方面进一步减轻关键区域的负荷。
绝缘层可以由硅酮、特氟龙、PTFE(聚四氟乙烯)和/或PCTFE(聚三氟氯乙烯)制成,和/或可以包括硅酮、特氟龙、PTFE和/或PCTFE。这些材料是低成本的,容易加工,特别是可以容易地作为层来施加,这些材料的介电常数大于1,是电绝缘的,因此非常适合于作为绝缘层。
绝缘层可以被构造为具有几毫米的范围内和/或几厘米的范围内的层厚。对于多个层,特别是几毫米的范围内的层厚具有良好的电绝缘性,其中,总层厚可以处于几厘米的范围内。依据材料,层厚在几毫米或几厘米的范围内足以达到期望的效果,具有前面描述的优点。
可以选择绝缘层的厚度和介电常数,使得电导体表面的场强,特别是未涂覆的区域中的电导体表面的场强,与绝缘层外表面的场强大小相等。由此,穿过绝缘层的以及导体与绝缘层之间的闪络被最小化或排除。
封装壳体可以具有法兰,并且绝缘子,特别是由硅酮、陶瓷和/或复合材料制成的、在外周特别是具有肋片的中空管状和/或圆柱形的绝缘子,可以机械稳定地固定在法兰上,特别是绝缘子的中心轴与至少一个电导体的纵轴一致。法兰使得能够将绝缘子机械稳定地、持续牢固地并且特别是气密地固定到封装壳体上。因此,具有封装壳体和绝缘子的高压设备的气密的壳体是可能的,高压设备在壳体中具有至少部分电屏蔽的导体。因此,特别是布置在绝缘子和/或封装壳体中的导体、电极和/或诸如开关单元的设备,例如针对天气影响受到保护。
绝缘套管可以包括、特别是在空间上包括处于地电位的至少一个电极。由此给出封装壳体中的开口的区域中的电场的进一步屏蔽,特别是开口相对于电导体或载流导体的良好的屏蔽。处于地电位的电极与电导体上的绝缘层的组合,在绝缘套管的区域中和/或在封装壳体中的开口的区域中,产生高介电强度,这具有前面描述的优点。除了仅使用一个或多个绝缘层之外,该组合还提高了特别是绝缘套管的区域中的介电强度。在电导体周围布置处于地电位的至少一个电极,电极与设置有至少一个绝缘层的电导体间隔开,这使得能够以接地的方式将处于地电位的电极布置或固定在围绕开口的封装壳体上或封装壳体的法兰上,这具有高屏蔽效应。处于地电位的至少一个电极可以由金属、特别是铜、铝和/或钢制成或构成,和/或由金属合金制成或构成。金属产生良好的电屏蔽效果,是低成本的,并且容易以任意形式生产或者容易加工。
绝缘子可以以中心轴与处于地电位的至少一个电极的中心轴和/或与至少一个载流导体或电导体的纵轴一致或相同的方式布置。这产生节省空间的低成本的布置,其具有良好的电极屏蔽效果。
可以包括高压断路器的至少一个开关单元,开关单元特别是布置在封装壳体中和/或通过至少一个电导体与电网的用电设备、发电机和/或导线连接。将高压断路器的开关单元安装在前面描述的类型的封装壳体中,封装壳体具有用于至少一个载流导体或电导体的至少一个绝缘套管,这与前面描述的优点相关联,特别是对于作为高压设备的高压断路器。
至少一个电导体可以由金属、特别是铜、铝和/或钢制成,和/或由金属合金制成。至少一个电导体可以具有特别是圆柱形的棒和/或杆的形状。诸如铜、铝和/或钢的金属是良好的电导体,并且即使在高压设备中的电流强度大、特别是在直至几百安培的范围内的情况下,也具有低的电损耗。因此,高压设备的电气单元、例如开关单元可以良好地电连接到电网中的外部用电设备、发电机和/或导线,并且在高压设备运行时具有低的电损耗。电导体的倒圆的形状、特别是被构造为圆柱形的棒和/或杆的形状,特别是在具有几厘米的范围内的直径的情况下,防止边缘上的电压过高,并在载流状态下产生围绕电导体的电场分布,其最小化或防止绝缘套管的区域内的电闪络。
可以用清洁空气填充高压设备、特别是封装壳体和/或绝缘套管。清洁空气是低成本并且环境友好的、特别地是气候中性的(Klimaneutral)。清洁空气相对于诸如SF6的传统绝缘气体的较低的介电强度,可以通过特别是在载流导体或电导体通过的封装壳体中的开口区域中使用电导体上的绝缘层来补偿。由此可以针对不同的绝缘气体使用相同的封装壳体,这使得能够在特别是在绝缘套管的区域中使用电导体上的绝缘层时,在已有的高压设备中进行简单的替换,具有环境友好的效果,并且使得能够在新设备中低成本地实现高的件数,特别是在使用气候友好的绝缘气体的情况下。可以使用小尺寸的封装壳体和绝缘子,这节省了材料成本,并且具有前面描述的优点。
根据本发明的用于提高高压设备中、特别是前面描述的高压设备中的介电强度的方法包括:在至少一个电导体上涂覆绝缘层,特别是在绝缘套管的区域中涂覆绝缘层,绝缘套管用于将至少一个电导体引入高压设备的封装壳体和/或引出封装壳体。
根据权利要求14的根据本发明的用于提高高压设备中、特别是前面描述的高压设备中的介电强度的方法的优点类似于前面描述的根据权利要求1的根据本发明的高压设备的优点,反之亦然。
附图说明
下面在唯一的附图中示意性地示出了本发明的实施例,并且下面对其进行更详细地描述。在此,
图1示意性地示出了涂覆有绝缘层5的电导体4,以及
图2示意性地以剖视图示出了根据本发明的高压设备1的一个片段,其具有封装壳体2中的开口,并且具有通过开口的用于载流导体4的绝缘套管3,其中,电导体4涂覆有绝缘层5。
具体实施方式
在图1中示出了电导体4,其在根据本发明的高压设备中用作载流导体,用于电连接电网中的用电设备、发电机和/或电力线。电导体4以圆柱形的杆或圆柱形的管的形式构造,具有部分涂覆有绝缘层5的表面。电导体4例如由铜、铝和/或钢制成和/或包括铜、铝和/或钢。直径例如在1至10厘米的范围内,并且长度例如在1至10米的范围内。
绝缘层5由例如硅酮、特氟龙、PTFE(聚四氟乙烯)和/或PCTFE(聚三氟氯乙烯)制成和/或包括硅酮、特氟龙、PTFE和/或PCTFE。层厚例如在几毫米到几厘米的范围内、特别地是1厘米。在图1的实施例中,电导体4仅部分涂覆有绝缘层5,例如仅涂覆其长度的一半。在此,涂层厚度和涂层长度例如取决于绝缘套管的形状和尺寸、高压设备的最大电流强度和/或电压、导体4的材料选择和绝缘层5的材料选择和/或导体4的形状、厚度和长度。对具有电绝缘材料的导体4的涂层的材料选择、厚度和长度进行优化,特别是使得场分布沿着导体4在例如根据本发明的高压设备的绝缘套管的区域中是统一的。
在图2中示意性地以剖视图示出了根据本发明的高压设备1的一个片段,其具有高压设备1的封装壳体2中的开口。开口包括法兰9,法兰9被构造为是环形或凸缘形的。在法兰9中形成有用于固定装置、例如螺钉的孔。中空管状的绝缘子10以垂直地竖立在法兰9上的方式布置,并且通过固定装置、特别是螺钉机械稳定地固定在法兰9上。具有法兰9的封装壳体2例如由金属、特别是铝形成。绝缘子10例如由陶瓷、硅酮和/或复合材料制成。在绝缘子10的外周上特别是形成有用于延长爬电路径的凸缘形的肋片。
具有圆形横截面的中空管状的绝缘子10具有垂直于圆形开口的开口平面的纵轴6,并且在圆心处与封装壳体2中的开口相交或穿过开口。例如根据本发明的高压设备1所包括的高压断路器的开关单元布置在封装壳体2中,并且通过导体4与封装壳体2外部的电网的用电设备、发电机和/或电力线电连接。此外,在高压设备1运行时或者在开关单元闭合的状态下是载流导体4的电导体4,如在图1中详细示出的,特别是被构造为是棒状或杆状的,其纵轴与绝缘子的纵轴6一致或相同。
在电流流过电导体4时,在导体4周围存在电场和磁场。导体4处于高压电位、特别是直至1200kV的高压电位,并且封装壳体2接地、即处于地电位。接地的封装壳体2和载流导体4之间的电位差可能导致电压闪络和/或短路。为了防止这种情况,封装壳体2中的开口具有足够的半径,该半径保证导体4与封装壳体4之间的最小距离,该最小距离足够大,以防止电压闪络。所需要的最小距离取决于用来填充封装壳体4和绝缘子10的绝缘气体、例如清洁空气以及绝缘气体的压力、例如1bar。其它措施使得能够减小最小距离。
在封装壳体4中的开口区域中具有足够的介电强度的情况下用于减小最小距离的一种可能性,是使用处于地电位的电极7,如图2所示。电极7由金属、特别是铝、铜和/或钢制成,并且被构造为是中空圆柱形或中空管状的,并且具有圆形横截面。具有圆形横截面的中空管状的电极7具有纵轴或中心轴6,其垂直于圆形开口的开口平面,并且在圆心处与封装壳体2中的开口相交或穿过开口。处于地电位的电极7的纵轴或中心轴与绝缘子10的纵轴6一致或相同。电极7利用固定装置、例如螺钉机械稳定地并且导电地固定在封装壳体2的法兰9上,并且突出到绝缘子10或者其内部的空腔中。电极7改变封装壳体2与载流导体4之间的电场,使得封装壳体2或法兰9的开口处的电压过高被电极7屏蔽或转移到绝缘子10的内部。
根据本发明,可以通过在电导体4上应用绝缘层5,来进一步屏蔽电场或改变封装壳体2和电导体或载流导体4之间的电场。绝缘层5改变沿着电导体4的电场,使其统一并且进一步转移到绝缘子10的内部和封装壳体2中。抑制了自由强电子在电导体4和封装壳体2之间引入电击穿的可能性。减少或防止了由于电导体4的表面上的表面粗糙引起的局部场过高。由此,在使用替换的绝缘气体、例如清洁空气和/或在高压设备1运行时电压水平升高的情况下,即使在封装壳体2或法兰9中的开口的尺寸减小、绝缘气体压力低的情况下,也防止封装壳体2和载流导体4之间的电压闪络和/或短路。
这与在封装壳体2和绝缘子10的更小的尺寸和壁厚的情况下的材料节省和材料的更低的成本相关联,与在载流导体4通过封装壳体2中的开口的绝缘套管3的区域中的介电强度提高的情况下的更轻的重量相关联,并且可以在更小的压力、例如1bar的情况下使用替换的开关气体、例如清洁空气。提高了高压设备1的可靠性和使用寿命,并且减少了维护开销。
可以将前面描述的实施例相互组合和/或与现有技术组合。因此,高压设备1例如可以包括高压断路器、隔离器、变压器、放电器、测量互感器和/或绝缘套管。高压设备1、特别是断路器例如被实施为气体绝缘断路器,即气体绝缘开关装置(Gas-Insulated-Switchgear)。导体的绝缘套管中的导体上的绝缘层穿过处于地电位的开口的基本原理,也可以在户外断路器或户外高压设备中使用。本发明可以在Dead-Tank(接地罐)设备、即开关单元布置在接地的壳体中的设备中使用。然而,基本原理同样可以在Live-Tank(带电罐)设备、即处于高压电位的开关单元布置在绝缘子中的设备中使用。电导体4例如被构造为是圆柱形的。其它形状,例如具有椭圆横截面的形状和/或被构造为截锥的形状同样是可以的。
高压设备1的封装壳体2例如被构造为是桶形的,并且通过绝缘子10气密地密封。桶例如被构造为是球形或圆柱形的,其它形状同样是可以的。高压设备的元件之间的连接例如通过固定装置、特别是螺钉以及至少一个法兰来机械稳定地进行。同样可以应用其它或替换的连接技术、特别是粘合连接、焊接连接和/或钎焊连接。可以使用用于对元件进行气密连接的密封件、特别是铜密封件。电极端部、特别是处于地电位的电极7的电极端部例如是倒圆的,以避免电场过高。电极端部的其它形状,例如直线地延伸、成角度、具有不同的圆半径的倒圆,是可以的。
电导体4上的绝缘层5例如被构造为一个层或者被构造为由多个层构成的层堆叠。在此,层可以具有不同的介电常数,特别是介电常数逐层减小,例如层的最高介电常数直接与至少一个电导体4连接。通过施加具有不同的相对介电常数的另外的绝缘层,其中,例如内层的介电常数最高,并且每一个另外的层被构造为具有更低或减小的介电常数,但是介电常数总是大于气体的介电常数,即大于1,则与仅使用一个层相比,可以实现电场更明显的均衡化从而在介电方面进一步减轻关键区域的负荷。
附图标记:
1 高压设备
2 封装壳体
3 绝缘套管
4 载流导体
5 绝缘层
6 纵轴或中心轴
7 处于地电位的电极
8 接触装置
9 法兰
10 绝缘子
Claims (14)
1.一种高压设备(1),所述高压设备具有封装壳体(2)和至少一个绝缘套管(3),所述绝缘套管用于将至少一个电导体(4)引入所述封装壳体(2)和/或引出所述封装壳体(2),其特征在于,所述至少一个电导体(4)涂覆有绝缘层(5)。
2.根据权利要求1所述的高压设备(1),其特征在于,所述至少一个电导体(4)沿着其长度完全涂覆有绝缘层(5)。
3.根据权利要求1所述的高压设备(1),其特征在于,所述至少一个电导体(4)仅在所述绝缘套管(3)的区域中、特别是在所述封装壳体(2)中的开口的区域中涂覆有绝缘层(5)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,绝缘层(5)具有1的范围内的、特别是大于1的相对介电常数。
5.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,绝缘层(5)由多于一个的层构成,特别是具有逐层减小的介电常数,并且特别是层的最高介电常数与所述至少一个电导体(4)直接连接。
6.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,绝缘层(5)由硅酮、特氟龙、PTFE和/或PCTFE制成,和/或绝缘层(5)包括硅酮、特氟龙、PTFE和/或PCTFE。
7.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,绝缘层(5)被构造为具有几毫米范围内和/或几厘米范围内的层厚。
8.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,选择绝缘层(5)的厚度和介电常数,使得所述电导体(4)的表面上的场强和绝缘层(5)的外表面上的场强大小相等。
9.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,所述封装壳体(2)具有法兰(9),并且绝缘子(10),特别是由硅酮、陶瓷和/或复合材料制成的、特别是在外周具有肋片的中空管状和/或圆柱形的绝缘子,机械稳定地固定在所述法兰(9)上,特别是所述绝缘子(10)的中心轴与所述至少一个电导体(4)的纵轴一致。
10.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,所述绝缘套管(3)包括处于地电位的至少一个电极(7)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,包括高压断路器的至少一个开关单元,所述开关单元特别是布置在所述封装壳体(2)中和/或通过所述至少一个电导体(4)与电网的用电设备、发电机和/或导线连接。
12.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,所述至少一个电导体(4)由金属、特别是铜、铝和/或钢制成,和/或由金属合金制成,和/或所述至少一个电导体(4)具有特别是圆柱形的棒和/或杆的形状。
13.根据上述权利要求中任一项所述的高压设备(1),其特征在于,用清洁空气填充所述高压设备(1)、特别是所述封装壳体(2)和/或所述绝缘套管。
14.一种用于提高高压设备(1)中、特别是根据权利要求1至13中任一项所述的高压设备(1)中的介电强度的方法,其特征在于,至少一个电导体(4)涂覆有绝缘层(5),特别是在绝缘套管(3)的区域中涂覆有绝缘层(5),所述绝缘套管用于将所述至少一个电导体(4)引入所述高压设备(1)的封装壳体(2)和/或引出所述封装壳体(2)。
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US4296274A (en) * | 1980-07-11 | 1981-10-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High voltage bushing having weathershed and surrounding stress relief collar |
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