用于在高压技术下调低电位的装置和方法

摘要

本发明涉及一种用于在高压技术下调低电位的装置(27)，所述装置具有至少一个配件体(28)、电绝缘薄膜(29)和导电区域(4)，其中，所述导电区域(4)布置在电绝缘薄膜(29)的层之间，并且所述电绝缘薄膜(29)的至少一部分围绕至少一个配件体(28)布置。所述装置(27)设计用于直流应用，其中，通过针对更高电压水平的设计，和/或通过作为第一电位调低衬层的配件体(28)，和/或通过电绝缘薄膜(29)的层之间的最外侧的导电区域(4)经由穿过绝缘薄膜(29)的外层中的开口(31)的电气触头(30)电接触，减少和/或避免沿电绝缘薄膜(29)的电阻性的补偿电流。

说明书

本发明涉及一种用于在高压技术下调低电位的装置和方法，所述装置具有至少一个配件体、电绝缘薄膜和导电区域，其中，所述导电区域布置在电绝缘薄膜的层之间，并且所述电绝缘薄膜的至少一部分围绕至少一个配件体布置。

在高压技术下，露天设备的高压输电的部件通过接地电位的陶瓷绝缘子和/或连接绝缘子被电绝缘。为了确保绝缘线路的必要的耐电压性，在高压和接地电位之间的电位被尽可能均匀地调低，也就是，沿绝缘子产生均匀的电位分布。在较小的电压水平下通过控制电极进行电压调低，其中，在较高的电压水平下附加地需要更大的绝缘子直径和/或更大的构型，连带明显更大的材料投入。这适用于AC应用、也就是交流电应用，也适用于DC应用、也就是直流电应用、尤其高达550kV的高压范围和/或高达1200kV的高压范围。在此，在直流电应用下，确定形成的电阻性的电位分布。

由文献EP 0 600 233 A1已知一种通过一些较少的由绝缘件相互机械耦连的电极进行电位调低的装置。这种电极装置实现粗略控制的电位调低。备选地，通过RIP、也就是合成树脂浸渍纸可以进行可控的电位调低。在此，被纸层相互分离的大量铝衬层柱形地卷绕在卷绕体上，并且被浇铸树脂浸渍，从而产生实心的树脂柱体。树脂柱体具有通过纸层相互电绝缘的铝衬层，该树脂柱体构成电极装置。

在直流电应用中，与交流电应用不同地，通过在静态下形成的电阻性的电流确定电位分布。而在交流电应用中，通过电容式的分布确定电位分布。由此在相同的布置方式下可以获得在交流电和直流电负荷下不同的电位分布和电场负荷。

本发明所要解决的技术问题是，提供在高压技术下用于调低电位的装置和方法，其适用于交流电应用和直流电应用。本发明尤其所要解决的技术问题是，提供一种适用于交流电应用的用于调低电位的装置，其在相同的形式下也适用于直流电应用。

所述技术问题按照本发明通过具有根据权利要求1的技术特征的用于在高压技术下调低电位的装置解决和/或通过根据权利要求13所述的尤其在使用前述装置的情况下用于在高压技术下调低电位的方法解决。按照本发明的用于在高压技术下调低电位的装置的和/或尤其在使用前述装置的情况下用于在高压技术下调低电位的方法的有利的设计方案由从属权利要求获得。在此，独立权利要求的技术方案相互间具有特定技术特征并且可以与从属权利要求的技术特征组合以及从属权利要求的技术特征相互间可以组合。

按照本发明的用于在高压技术下调低电位的装置包括至少一个配件体、电绝缘薄膜和导电区域，其中，所述导电区域布置在电绝缘薄膜的层之间。所述电绝缘薄膜的至少一部分围绕至少一个配件体布置。所述装置设计用于直流应用。

直流电应用的要求比交流电应用的要求更高。但是，例如按规定使用的用于针对电流水平/电压水平的交流电装置可以用作更低的电流水平/电压水平的直流电装置，尤其更低地用作针对恰好一种电流水平/电压水平的装置。由此，可以节省研发费用并且通过更高的件数降低生产费用。

所述导电区域在电绝缘薄膜的层之间可以构造为电位调低衬层。至少一个配件体可以构造为第一电位调低衬层。通过将配件体用作第一电位调低衬层，可以节省电位调低衬层并且简化装置的制造。例如孔眼可以简单地、稳定地且廉价地实现配件体的电气接触。

所述装置旋转对称地、尤其圆柱形地构造，所述装置具有尤其卷绕管形式的至少一个配件体，所述至少一个配件体在第一端部上布置在内部，并且所述装置具有柱形的外套管、尤其开缝的外套管，所述外套管在第二端部上布置在外部。电绝缘薄膜具有在电绝缘薄膜的层之间的导电区域，这些电绝缘薄膜的卷绕在旋转对称的装置情况下可以简单地实现，例如在边棱和/或角部没有断口。

所述电绝缘薄膜可以至少部分地围绕至少一个配件体卷绕，所述电绝缘薄膜具有通过该薄膜彼此电气绝缘的导电区域，其中，可以构造经由在薄膜的尤其外层中的开口与导电区域接触的至少一个电气触头。通过构造至少一个经由薄膜的层中的开口与导电区域接触的电气触头可以实现简单的、稳定的且廉价的电气接触。

至少一个电气触头可以通过导引穿过开口的导电的薄膜条、尤其铝制的薄膜条构造。由此可以实现简单的、稳定的且廉价的电气接触，而不会出现由于弯曲而中断接触的风险。通常，在现有技术中通过薄膜层的外侧边棱建立接触，其中，在边棱上的接触被弯折。这尤其由于薄膜的较小的厚度可能导致接触的中断。

可以构造有经由在薄膜的外层中的开口与导电区域接触的多个，尤其三个电气触头，该开口尤其是三个在圆周半径上分别以120度彼此错移布置的开口。由此提供了更好的电气接触和有利的电场分布。

至少一个电气触头可以夹紧在沿径向位于最外侧的导电区域和薄膜的具有所述一个开口的外层之间，和/或至少一个电气触头可以扁平地导引穿过所述开口，和/或至少一个电气触头可以夹紧在薄膜的外层和外套管之间、尤其分别经由外套管内的缝隙向外导引。这种夹紧在制造过程中可以简单地实现并且是廉价的，并且这在薄膜紧密卷绕的情况下产生导电性好的、机械稳定的接触。

至少一个电气触头可以扁平带形地构造，和/或至少一个电气触头可以在外侧沿柱形的外套管的外周折叠基本上45度的角度，至少一个电气触头尤其以纵向沿着外套管的圆周延伸地布置。扁平带形构造的电气触头可以在薄膜之间简单地夹紧，这种电气触头是机械稳定的，不会被简单地断开，并且为了更好的电气线路提供较大的平面。基本上45度的折叠可以简单且廉价地实现外侧的电气接触，其中，扁平带形构造的触头的纵向的方向改变通过折叠产生。

所述薄膜可以具有电绝缘的聚合物和/或电绝缘的纸，尤其被树脂浸渍。通过薄膜提供了较好的电绝缘性。所述配件体和/或外套管可以由导电材料、尤其金属、尤其铜、铝和/或钢构成。由此通过配件体和/或外套管可以实现装置的较好的电气触头。

所述配件体可以包括至少一个尤其插座形式的、用于连接接地电位的电气的接触接头。

所述导电区域可以在电绝缘薄膜的层之间由薄膜的金属涂层或由嵌入的金属的薄膜所构成，尤其在电绝缘的薄膜的相邻的层之间的每个导电区域都具有基本上柱套形状，所述导电区域尤其分别在空间上沿所述装置的纵轴线相互错移。薄膜的金属涂层或者嵌入的金属薄膜可以简单地用薄膜卷绕且是廉价的。

所述装置可以针对用于高压直流电的直流电应用在空间上具有尺寸，其针对更高等级的高压交流电构造，所述装置尤其具有针对更高的高压交流电的恰好一个高压交流电等级的尺寸。由此，可以生产和使用更多件数的装置，而不必专门为直流电高压而开发并且生产较少的件数。

按照本发明的通过前述的装置沿至少一个绝缘子均匀地调低高压电位的方法包括通过针对更高电压水平的设计，和/或通过用作第一电位调低衬层的配件体，和/或通过电绝缘薄膜的层之间的最外侧的导电区域经由穿过绝缘薄膜的外层中的开口的电气触头的电接触，减少和/或避免沿电绝缘薄膜的电阻性的补偿电流。

根据权利要求13的按照本发明的通过前述的装置沿至少一个绝缘子均匀地调低高压电位的方法的优点类似于根据权利要求1的按照本发明的用于在高压技术下调低电位的装置的前述优点，并且反之亦然。

以下在附图1至5中示例性地示出本发明的实施例并接下来详细阐述。

在附图中：

图1示出作为高压技术下的露天设备的RIP套管、也就是树脂浸渍纸套管的从一侧观察的局部剖视示意图，其具有按照本发明的用于调低电位的装置27，和

图2示出作为露天设备的高压测量用变压器11的从一侧观察的局部剖视示意图，其具有按照本发明的用于调低电位的装置27，和

图3示出按照本发明的装置27的端部的剖视示意图，其在根据图1的装置27的一个端部上具有配件体28并且在另一个端部上具有外套管32，和

图4示出根据图3的具有配件体28的端部的放大剖视示意图，和

图5示出根据图3的具有外套管32的端部的一部分的放大剖视示意图。

在图1的从一侧观察的局部剖视示意图中示出在高压技术下应用的RIP套管、也就是树脂浸渍纸套管1。所述套管1包括按照本发明的针对直流电应用、尤其在550kV直流套管中的用于调低电位的装置27。所述套管1柱形地构造或者由两个相对置地定向的截锥形构成，也就是以纵轴线沿杆形的导电杆5旋转对称地设计，其中，所述导电杆5构成纵轴线。按照本发明的用于调低电位的装置27围绕导电杆5尤其形状配合地布置。所述导电杆5例如是柱形的由铜、铝和/或钢制成的金属杆。

按照本发明的装置27包括绝缘体3，所述绝缘体例如由围绕导电杆5卷绕的电绝缘薄膜层构成，所述装置包括在层之间的导电区域4。所述导电区域4设计为电位调低衬层并且例如相对彼此错位，这些导电区域沿装置27的纵轴线在绝缘薄膜层之间重叠地布置。导电区域4例如设计为电绝缘薄膜的金属涂层或者分别设计为在绝缘薄膜的层之间嵌入的金属膜。在此，导电区域4例如由导电材料构成和/或包括导电材料、尤其金属、例如铜、铝和/或钢。电绝缘薄膜由纸、尤其树脂浸渍纸构成和/或包括纸、尤其树脂浸渍纸。备选或附加地，电绝缘的聚合物可以用作电绝缘薄膜。

所述套管1例如可以用于与位于壳体内的变压器连接。沿着套管1的纵轴线在中央，在套管1导引穿过变压器壳体的壁所在的区域中法兰6围绕按照本发明的装置27的外周布置。所述法兰6包括例如测量接头7和排放阀8，并且使变压器壳体的例如注有油的内部区域相对于外部区域、例如气体或空气区域密封。套管1的端部包括在变压器壳体外部的在气体侧的接头2，并且相对置的端部包括在变压器侧的接头9。在变压器侧的接头9的端部上布置有环形地围绕接头9的电极10。

在图2中，从一侧观察的局部剖视示意图中示出在高压技术应用中作为露天设备的高压测量用变压器11。所述高压测量用变压器11包括具有支座绝缘子15和压力容器16的壳体12以及按照本发明的用于在直流应用中用于调低电位的装置27，所述装置从压力容器16伸入支座绝缘子15中。在压力容器16中布置有高压测量用变压器11的测量装置13。所述测量装置13设计用于测量在数百安培至数干安培范围内的直流电流和/或用于测量数干伏特范围、尤其145至800kV范围内的电压。测量装置13设计为变流器和/或变压器或者组合转换器。

在图2的实施例中，测量装置13包括导电体，所述导电体布置在压力容器16内部并且被环形的围绕导电体环绕的线圈包围。导电体在压力容器16外侧电气地通过电气接头22与电网、耗电器和/或发电装置连接。测量线圈通过电绝缘的线路与接线盒23相连，测量装置、传感器和/或用于测量信号和其评估或传输的数据处理装置、数据传输装置和/或数据显示装置可以布置在接线盒中或者在接线盒中相连接。

高压测量用变压器11的压力容器16布置在支座绝缘子15上，所述支座绝缘子柱形地构造并且竖立地布置在支架17上。所述支架17例如包括交叉的钢制支架并且固定在基座上，该基座出于简化的原因没有在附图中示出。柱形的支座绝缘子15以一个端部固定在支架17上，该端部被气密地密封。在所述端部上在柱形的支座绝缘子15上固定有接线盒23，并且一些装置、例如填充接头19、测试接头20和/或密封监测器21布置在所述端部上。

支座绝缘子15和压力容器16例如被填充SF

压力容器16例如由钢、铸铁和/或铝构成，压力容器所具有壁厚可长期稳定地承受例如6至15bar的绝缘气体压力。该壁厚例如在数毫米至数厘米的范围内。柱形的支座绝缘子15设计成在内部是中空的并且具有同样可长期稳定地承受例如6至15bar的绝缘气体压力的壁厚，并且压力容器16的重量通过固定在其上的连接载荷支撑。支座绝缘子15例如由陶瓷、硅酮和/或由复合材料构成。支座绝缘子15的外周具有环绕的、围绕外周包围的薄层，它们以均匀的间距沿柱形的支座绝缘子15的纵轴线布置。由此，沿柱形的支座绝缘子15的纵轴线的爬电距离被延长并且改进了支座绝缘子15的外侧的绝缘效果。

在柱形的支座绝缘子15的内部，沿纵轴线布置有用于将测量装置13接地的放电管26，并且围绕放电管26旋转对称地在支座绝缘子15的上部区域内布置有控制电极25，用于改进在该区域内的电场分布。控制电极25和/或放电管26尤其由导电性好的材料、例如铜和/或钢构成。

围绕放电管26尤其旋转对称地布置有按照本发明的用于调低电位的装置27。按照本发明的装置27沿放电管26的纵轴线延伸并且包裹放电管26的外周。按照本发明的装置27从压力气体容器16沿支座绝缘子15的中轴线延伸至支座绝缘子15中。通过按照本发明的装置27进行从导电体的高压电位到接线盒23区域内的地电位的电位调低。

在图3的剖视示意图中放大地示出图1和2的按照本发明的装置27的端部。一个端部、即在图3中的左侧端部相应于套管1的具有图1中的气体侧的接头2的端部区域，并且第二端部、即在图3中的后侧端部相应于图1中的变压器侧的接头9的区域。所述的一个端部包括配件体28，所述配件体用作绕线芯轴或绕线管并且用作第一电位调低衬层。绝缘薄膜29的第一层在配件体28上尤其形状配合地卷绕。所述第二端部在图3中包括外套管32。所述外套管32尤其形状配合地套装在绝缘薄膜29的最后一个外层上。

按照本发明的装置27通过配件体28和外套管32电接触，并且电位在所述装置27的两个端部之间通过在绝缘薄膜层29之间错移布置的或卷绕的导电区域或调节衬层4被调低。图4示出按照本发明的装置27的具有配件体28的端部的放大细节图。所述配件体28包括尤其孔眼形式的电气的接触接头33，用于例如与接地电位电接触。用于电接触的线路例如可以在开口眼中夹紧和/或拧紧和/或焊接。在图4中示例性地示出，配件体28作为第一调节衬层与内部的、在绝缘薄膜29之间卷绕的第一导电区域4或调节衬层重叠。此外，在图4中未示出的调节衬层或在绝缘薄膜29之间卷绕的导电区域4可以在按照本发明的装置27的整个长度上实现电位调低。

在图5中放大地示出按照本发明的装置27的第二端部，也就是在图3中的右侧端部，该右侧端部例如相应于图1中的变压器侧的接头9的区域。外套管32尤其形状配合地布置在绝缘薄膜29的最后一个外层上，尤其套装在薄膜29的该层上。在绝缘薄膜29的外层中加工出窗口或开口31，电气触头30穿过所述开口被导引至位于下方的导电区域4。所述触头30例如通过由铝、铜和/或钢构成的导电条、尤其扁平的导电带制造，该触头夹紧在导电区域4和绝缘薄膜29的外层之间，穿过开口31导引并且夹紧在外套管32和绝缘薄膜29的外层之间。

尤其导电条或扁平的导电带形式的电气触头30例如经由外套管32中连贯的缝隙导引至按照本发明的装置27的外周，并且尤其以高电位例如可以通过夹紧、焊接和/或螺栓旋拧例如向外接触电线。多个、尤其三个分别以120度沿外套管32的外周相对彼此错位布置的缝隙具有在绝缘薄膜29的外层内的区域中的相应的开口31，所述缝隙构造在按照本发明的装置27中。由此，相应地经由缝隙和向外导引穿过相应开口31和缝隙的导电条30电气地接触外侧的导电区域4，也就是说，所述区域4沿径向垂直于装置27的圆形的横截面的纵轴线位于最外侧。通过三个缝隙、配属的开口和导电条可以在外侧的导电区域4和例如在按照本发明的装置27的外周上的电线之间建立良好的、稳定的电接触。

如图5中示例性地示出另外的导电区域4，沿按照本发明的装置27的纵轴线各个沿径向依次布置的区域4重叠，这些区域分布通过尤其绝缘薄膜层29相分离。套装在具有位于之间的导电区域4的卷绕的、交替的绝缘薄膜层4上的外套管32例如在端部上朝配件体28的方向指向地倒圆地构造，以便在边棱上防止电压超高。

前述的实施例可以彼此结合和/或可以与现有技术结合。由此，例如比三个更多或更少的以120度错移布置的缝隙可以具有布置在一些区域中在绝缘薄膜29的外层中的相应的开口31，这些缝隙构造在按照本发明的装置27中。例如可以构造有一个开口31和/或缝隙，或者例如可以构造两个沿装置27的圆周沿径向相对置的开口31和/或缝隙。也可以包括四个分别沿圆周相互间以90度错移布置的开口31和/或缝隙。替代缝隙地，在外套管32中也可以设有例如矩形或方形形状的开口，导电条30导引穿过这些开口。

导电条30可以沿外侧的导电区域4通过绝缘薄膜29的外层被夹紧，沿着按照本发明的装置27的纵轴线导引，在开口30的区域中垂直于纵轴线的方向折叠45度，穿过开口向外导引，并且通过外罩管32被夹紧，并且在垂直于纵轴线的方向上向外导引穿过外套管32内的缝隙。备选或附加地，导电条30也可以如图5所示地沿外侧的导电区域4通过绝缘薄膜29的外层被夹紧，沿着按照本发明的装置27的纵轴线导引，在开口30的区域中沿纵轴线朝相反的方向折叠360度，穿过开口向外导引，并且通过外罩管32被夹紧，在垂直于纵轴线的方向上折叠45度地布置，穿过外套管32内的缝隙向外导引。尤其根据在薄膜29的外层内的开口31的布置和形式和在外套管32内的开口、尤其缝隙的布置和形式还实现导电条30的折叠和导引的其他形式。

通过按照本发明的装置27避免了沿电绝缘薄膜29的电阻性的补偿电流。

附图标记列表

1 RIP套管

2 气体侧的接头

3 绝缘体

4 调节衬层/导电区域

5 导电杆

6 法兰

7 测量接头

8 排放阀

9 变压器侧的接头

10 电极

11 高压测量用变压器

12 壳体

13 测量装置、尤其变流器和/或变压器

14 绝缘气体

15 支座绝缘子

16 压力气体容器

17 支架

18 过压装置、尤其保险片

19 填充接头

20 测试接头

21 密封监测器

22 电气接头

23 接线盒

24 接地接头

25 控制电极

26 放电管

27 在高压技术下用于调低电位的装置

28 配件体、尤其绕线管

29 电绝缘薄膜

30 电气触头、尤其导电条

31 薄膜的外层内的开口

32 尤其具有缝隙的外套管

33 尤其用于接地的电气的接触接头