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温度补偿的套管

阅读：440发布：2021-02-10

IPRDB可以提供温度补偿的套管专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种套管(11)，包括底部触头(3)和管状导体(2)以及拉杆装置，管状导体具有下部，所述下部具有一端与所述底部触头电和机械接触，拉杆装置位于所述导体内部，被布置用于在所述底部触头和所述导体之间施加足够的接触压力，并且所述拉杆装置包括与所述导体机械接触的构件(10)和拉杆(1)，所述拉杆具有固定连接至所述底部触头的第二末端，和连接至所述构件和夹持装置(5)的第一末端，所述夹持装置适于施加力，将所述构件在所述底部触头的方向上推进以在所述底部触头和所述导体之间产生足够的接触压力。所述拉杆装置的所述构件(10)被布置用于施加所述力至所述导体的所述下部。，下面是温度补偿的套管专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种套管(11)，包括

底部触头(3)，以及

管状导体(2)，具有下部，所述下部具有与所述底部触头电和机械接触的末端，以及拉杆装置，位于所述导体内部，被布置用于在所述底部触头和所述导体之间施加足够的接触压力，并且所述拉杆装置包括与所述导体机械接触的构件(10)以及拉杆(1)，所述拉杆具有固定连接至所述底部触头的第二末端，和连接至所述构件和夹持装置(5)的第一末端，所述夹持装置适于施加力，将所述构件在所述底部触头的方向上推进以在所述底部触头和所述导体之间产生足够的接触压力，其特征在于

所述构件(10)包括：

顶部部件(9)，以及

支撑管(7)，被布置为围绕所述拉杆并与所述拉杆平行，具有与所述顶部部件(9)接触的第一末端和固定连接至所述导体的所述下部的第二末端，并且所述夹持装置(5)适于在所述顶部部件上施加力，并且所述构件(10)被布置用于将由所述夹持装置施加的所述力施加至所述导体的所述下部。

2.根据权利要求1所述的套管，其中所述支撑管(7)的所述第二末端包括固定连接至所述导体的所述下部的法兰形部件(6)，并且所述支撑管(7)的所述第二末端与所述法兰形部件(6)接触。

3.根据权利要求1所述的套管，其中所述支撑管(7)的所述第二末端包括扩张部，所述扩张部的外直径与所述导体(2)的所述下部的内直径相同，并且所述支撑管(7)的所述第二末端被直接固定在所述导体(2)的下部上。

4.根据权利要求2所述的套管，其中所述法兰形部件(6)为与所述支撑管(7)和导体(2)分离的部件，并且通过焊接或通过螺纹被固定连接至所述导体的所述下部。

5.根据权利要求2所述的套管，其中所述法兰形部件(6)为所述导体(2)的组成部件。

6.根据权利要求3所述的套管，其中所述支撑管(7)的所述第二末端通过焊接或通过螺纹被直接固定在所述导体(2)的下部上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的套管，其中所述套管包括布置在所述支撑管和所述导体的上部之间的至少一个电绝缘支撑构件(8)。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的套管，其中所述拉杆(1)和所述支撑管(7)由相同材料制成，并且在纵向方向上具有相同的热膨胀。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的套管，其中所述拉杆(1)包括通过接头接合在一起的两个或多个部件。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的套管，其中所述支撑管(7)包括在纵向方向上支撑彼此的两个或多个部件。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的套管，其中沿着所述导体长度的至少部分围绕所述导体(2)布置电绝缘结构(12)。

12.一种高压设备，包括至少一个根据权利要求1-11中任一项所述的套管(11)，并且所述高压设备为变压器或者电抗器。

说明书全文

温度补偿的套管

技术领域

[0001] 本发明涉及高压电力系统领域，并且特别涉及用于诸如变压器或电抗器的形成该系统的一部分的高压设备中的高压套管。

背景技术

[0002] 已知诸如高压变压器、电抗器、开关装置等的高压装置和设备通常配备有适用于承载高电位电流穿过接地屏障的套管，接地屏障例如诸如变压器箱的电气设备的壁或封装。

[0003] 常见的高压套管包括空心管电导体。电导体连接套管的连接有高压电气设备的一侧，套管的另一侧连接有另一电气设备。例如，当第一电气设备为变压器，套管被安装在变压器封装上并且套管的导体将变压器的内部与外部相连接，诸如母线、电涌放电器或DC阀的另一电气设备可以被连接在变压器的外部。套管进一步包括由陶瓷或复合材料制成的围绕导体的空心绝缘子，其通常装备有棚(sheds)。

[0004] 电气设备通常在诸如变压器箱的设备箱内部充满作为绝缘和冷却介质的油。这意味着套管通常需要在装备油之后组装至设备，这需要特殊的组装布置。其中一个示例为拉杆(draw rod)系统，其也允许现场安装，不需接入来自变压器主箱内部的引线。套管连接系统的下部在密封之前被留在变压器内部。在变压器现场安装期间，拉杆被推送穿过套管并且连接至变压器内部的套管连接系统。套管被放置在恰当位置并且套管连接系统由拉杆从外部牵拉以确保必要的接触力和变压器内部触头和套管底部触头之间的低的通过电阻(through resistance)。

[0005] 现在将参考图1描述现有技术中普通套管的示意性示例，图1示出套管11的示意性截面视图。高压导体2穿过空心套管绝缘子12的中心，空心套管绝缘子12形成围绕高压导体的外壳。

[0006] 外壳12的外部具有法兰16，借助于法兰，套管的外壳通过变压器箱壁18连接至地。

[0007] 图1中还示出高压导体2的底端部如何形成底部触头3，底部触头被布置用于连接至变压器的内部组件。

[0008] 在套管的上端部，与底部触头端相对之处，提供用于导体2的上部外端子24。外端子24通过接口电连接至导体2，也形成了套管的顶盖，以便于将导体并且由此将变压器电连接至外部源或者设备。

[0009] 术语高压通常用于高于约50kV的电压。目前，商用高压设备的上限一般是1100kV，但是诸如1200kV或以上的更高电压在不久的将来可以想象。电流等级也在增加，并且可能高达4000-5000A或更高。

[0010] 对于在500kV及以上范围内的高电压，和2000A及以上的额定电流，对套管诸如套管的散热和冷却、电场、电绝缘等的要求自然也增加了。电压越高，套管必须越长，并且对于这些高电压来说，套管的长度超过10m。在这种情况下，套管的低损耗和高效冷却变得必不可少。目前的套管的损耗出现主要由于导体以及套管不同部分之间的电流通路的每个接触处或者接合处的损耗。导体自身的损耗能够通过选择导体的材料、形状和尺寸得以优化。意识到要有低损耗的有效套管，重要的是确保底部触头和导体之间的接触压力足以确保良好的接触。在十分低的温度下具有全电流的套管“冷起动”可能十分困难，并且可以引起接触压力的损耗。

[0011] 由通过拉杆装置在导体上施加力以确保底部触头和导体之间的接触压力。现有技术的拉杆装置在图2A和2B中示意性地示出，其中拉杆1在一端固定至底部触头3，并且在另一端构件4与导体2的顶部机械接触。夹持装置5适于在构件4上施加向下的力至导体2以确保底部触头3和导体2之间的接触压力足够。EP2117016中公开了拉杆1和构件4的示例。

[0012] 拉杆通常由钢或另一合适的金属制成，并且导体由铜或铝或其合金制成。当套管在使用期间由于电损耗变热，两种材料之间的热膨胀不同将会改变底部触头和导体之间的接触压力。存在接触压力过低因此增加损耗或者接触压力过高并使套管、拉杆或触头的部件发生形变的风险。为了克服这些，已经实施带有弹簧的不同解决方案，弹簧被布置用于在套管温度改变时保持接触压力。另一方案是通过使用具有与导体相似的热膨胀的特殊材料来改变拉杆的热膨胀，以最小化在温度变化时拉杆和导体长度变化之间的差别。

[0013] 带有弹簧以在套管的温度变化时保持接触压力的解决方案使得设计更复杂，并且增加了套管组装期间的发生错误的可能性。随着电压升高以及套管变得更长，必须由弹簧补偿的长度差增加，这使得带有弹簧的解决方案更不理想。使用具有与导体相似的热膨胀的特殊材料使设计更为昂贵。

发明内容

[0014] 本发明的目的在于提供确保底部触头和导体之间的接触压力在操作温度范围上几乎恒定的高压套管，该高压套管改进了现有技术的套管。

[0015] 本发明的目的还在于提供包括这样的高压套管的高压设备。

[0016] 根据本发明的套管包括：底部触头，和具有其下部具有一端与底部触头电和机械接触的管状导体，以及位于导体内部、被布置用于在底部触头和导体之间施加足够的接触压力的拉杆装置，并且所述拉杆装置包括与导体机械接触的构件以及拉杆，拉杆具有固定地连接至底部触头的第二末端，以及与所述构件和夹持装置连接的第一末端，夹持装置适于施加压力，将所述构件向底部触头的方向推进，以在底部触头和导体之间产生足够的接触压力，其中所述构件被布置用于施加所述力至所述导体的下部。

[0017] 本发明的优势在于底部触头和导体之间的接触压力通过设计在操作温度范围上几乎恒定，无论用于导体管和拉杆的热膨胀系数是多少，这通过确保套管的不同底部触头和导体之间的电流通路上的接触处或接合处恒定的低损耗来改进现有技术套管。恒定的低损耗确保热生成不会突然增加，并且这限制了套管的最大冷却需求。该解决方案实现简单，并且不需要任何特殊材料。此外，本发明最小化了套管组装期间发生错误的可能性。

[0018] 在本发明中，在套管组装期间施加在底部触头和导体之间的接触压力将与整个操作期间的接触压力相同。在现有技术中，需要计算组装期间施加的接触压力，从而使得操作期间的接触压力正确。该计算取决于诸如组装期间的周围温度、套管的预期操作温度范围、构造和材料属性的因素。套管的预期操作温度范围取决于诸如负载和周围温度范围的不同因素。

[0019] 根据本发明的一个实施例，构件包括：顶部部件，和围绕拉杆并与拉杆平行布置的支撑管，其具有与所述顶部部件接触的第一末端和固定连接至导体的下部的第二末端，并且夹持装置适于在所述顶部部件施加力。

[0020] 根据本发明的另一个实施例，所述支撑管的第二末端包括固定连接至所述导体的下部的法兰形部件，以及与所述法兰形部件接触的所述支撑管的第二末端。

[0021] 根据本发明的另一个实施例，所述支撑管的第二末端包括扩张部，所述扩张部的外直径等于所述导体的下部的内直径，并且所述支撑管的第二末端被直接固定在所述导体的下部上。

[0022] 根据本发明的另一个实施例，所述法兰形部件与所述支撑管和导体分离开，并且通过焊接或通过螺纹固定连接至所述导体的下部。

[0023] 根据本发明的另一个实施例，所述法兰形部件为所述导体的组成部分。

[0024] 根据本发明的另一个实施例，所述支撑管的第二末端通过焊接或通过螺纹直接固定在所述导体的下部上。

[0025] 根据本发明的另一个实施例，至少一个电绝缘支撑构件被布置在支撑管和所述导体的下部之间。

[0026] 根据本发明的另一个实施例，所述拉杆和所述支撑管由相同材料制成，并且具有纵向上相同的热膨胀。

[0027] 根据本发明的另一个实施例，所述拉杆包括通过接合处接合在一起的两个或多个部件。

[0028] 根据本发明的另一个实施例，所述支撑管包括在纵向上支撑彼此的两个或多个部件。

[0029] 根据本发明的另一个实施例，电绝缘结构沿着至少部分导体长度围绕所述导体布置。

[0030] 本发明的另一个实施例为包括至少一个根据本发明的套管的高压设备，并且所述高压设备为变压器或者电抗器。

附图说明

[0031] 附图构成本说明书的一部分，并且包括本发明的示例性实施例，这些实施例可以各种形式实施。现在本发明将会参考所附的附图进行描述，仅通过示例的方式，示出本发明的实施例，并且在附图中：

[0032] 图1示意性的示出根据现有技术的高压套管，

[0033] 图2A、2B示意性的示出具有固定在导体的顶部上的拉杆装置的现有技术解决方案。

[0034] 图3示意性的示出根据本发明的拉杆装置。

[0035] 图4A、4B和4C示意性的示出支撑管的第二末端可以怎样被固定连接至导体的下部的不同实施例。

具体实施方式

[0036] 本文提供优选实施例的详细说明。然而，可以理解的是本发明可以以各种形式实施。

[0037] 在该说明书中，术语“高压”(HV)将会被用于50kV及以上的电压。目前对于商用高压的上限为1100kV，但可以预见本发明也能够被用于更高电压，高达1200kV或以上。一般来说，本发明将会发现其应用于大约200kV及以上。

[0038] 在图2A中，拉杆1的一端固定在底部触头3，并且拉杆1的另一端布置有带有用于拉杆的通孔的构件4，并且该构件在导体之上与导体接触。附接至拉杆的夹持装置5，迫使构件4向下至导体2，这确保导体2和底部触头3之间的接触压力足够。

[0039] 在图2B中，构件4被固定在导体2的顶端。这两个解决方案都是本领域已知的。

[0040] 夹持装置5必须在顶部从导体外部可达到，从而当套管被组装时，夹持装置5能够被操纵并且接触压力能够被调整和确定。

[0041] 图3示出本发明的一个实施例，其中拉杆1的第二末端被固定在底部触头3上，并且拉杆1的第一末端被布置具有构件10，所述构件10被布置用于施加力至导体2的下部。构件10包括顶部部件9，所述顶部部件9带有用于拉杆的第一末端的通孔，和固定在空心导体内部靠近底部触头的法兰装置6，以及在顶部部件9和法兰装置6之间围绕并平行于拉杆布置的支撑管7。夹持装置5在顶部部件9上附接至拉杆的第一末端。夹持装置5迫使顶部部件向下至支撑管7上，并越过法兰装置在导体2上，这样确保导体2和底部触头3之间的接触压力足够，并且在操作温度范围内恒定。导体2和拉杆1在高压套管里的总长度可以为10-20m或更长。由于拉杆和支撑管7由同样的材料制成，它们具有相同的热膨胀，因此导体2和底部触头3之间的接触压力恒定，并且独立于操作温度。附图具有围绕穿过拉杆1的轴旋转对称。该轴为轴向或纵向方向，并且与其正交的方向为径向。

[0042] 顶部部件9被布置有孔，其中拉杆能够从该孔中穿过，并且夹持装置5附接在拉杆1上。适于施加力至顶部部件的夹持装置5应当被布置从而使得其能够从导体2与底部触头相对的一侧由组装套管的人操纵。夹持装置5可以为一个或若干个拉杆螺母，该拉杆螺母适用于在顶部部件外面的拉杆的第一末端的有螺纹的部分，并且操纵可以从导体的上端使螺栓变紧。通过测量螺栓的转矩能够控制接触压力。

[0043] 夹持装置5还应当被布置以便其能够从导体2的与底部触头相对的一侧观察。通过观察在夹持装置施加力之前和之后夹持装置5或顶部部件9上的长度增加，能够十分精确的确定接触压力。当夹持装置5在顶部部件9上施加压力，拉杆1将会弹性的延伸，并且支撑管7 将会弹性的被压缩。接触压力和拉杆的延长以及支撑管的压缩之间的关系能够事先十分精确的计算。用于在组装期间产生正确接触压力的指令因而十分简单，“拉杆可视的一部分应当增加X mm”，并且之后能够由管理人员简单和精确的控制。

[0044] 法兰装置6可以是导体2的分离的部件或组成部件，或者法兰装置6可以是支撑管7的分离的部件或组成部件。如果法兰部件与导体分离，法兰部件6在导体上的固定可以通过螺纹、焊接、钎焊或粘合来布置。

[0045] 为了支撑导体2，例如为了防止如果套管水平布置或接近水平布置的导体的重力偏转或在地震期间阻尼导体移动，在导体2和支撑管7之间可以布置一个或多个绝缘径向支撑部件8。支撑部件8仅径向支撑导体2，导体或支撑管7相对于彼此能够轴向移动。支撑部件8优选以环形件的形式布置在导体1和支撑管7之间。如果仅使用一个支撑部件8，优选将其布置在导体的中部或上部。

[0046] 拉杆1可以由若干个拉杆部件组成，每个拉杆部件在安装之前或安装期间彼此连接。该连接优选通过拉杆部件的端部具有圈数(turns)并使用连接器螺母以将部件附接在一起，附接可能通过合适的粘合剂，诸如Locktite，以紧固螺母。

[0047] 支撑管7或者为与导体2类似长度的一个片，或者支撑管7可以由两个或多个部件组成，其中一个部件在纵向方向上支撑另一个部件。支撑管部件可以堆叠而不用紧固连接，或者支撑管之间的连接可以通过诸如粘合、焊接、连接器螺母的装置进行紧固。

[0048] 图4A示出支撑管7的第二末端包括固定连接至导体2的下部的法兰形部件6，并且支撑管7的第二末端与法兰形部件6相接触。法兰形部件6为与支撑管7分离的部件。

[0049] 图4B示出支撑管7的第二末端包括扩张部，所述扩张部的外直径等于导电2的下部的内直径，并且支撑管7的第二末端通过焊接或通过螺纹直接固定在导体2的下部上。

[0050] 图4C示出实施例，其中法兰形部件可以作为导体2的组成部分，其中导体2的下部的内侧上的突出部支撑支撑管7。

标题	发布/更新时间	阅读量
套管-专利编号CN103573191A	2020-05-12	562
套管-专利编号CN108732689B	2020-05-13	952
套管-专利编号CN103596509B	2020-05-13	132
套管-专利编号CN104321027A	2020-05-11	182
套管-专利编号CN1197313A	2020-05-12	508
套管-专利编号CN110876636A	2020-05-12	238
单导管结构油纸套管-专利编号CN109494028A	2020-05-11	434
变压器套管-专利编号CN106469594B	2020-05-11	558
一种套管装配对中装置-专利编号CN109176403A	2020-05-11	918
套管-专利编号CN109661207A	2020-05-13	455

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