專利名稱：用于高電壓設備的絕緣支撐結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于象斷路器和隔離開關這樣的高電壓電氣設備的電氣絕緣支持結構。
在一般的高電壓電氣設備中，絕緣支持結構布置在高壓帶電部分和接地電壓部分之間。這個絕緣支持結構是機械固定的。瓷的絕緣支持結構主要用作戶外高電壓設備，而由有機絕緣材料做的絕緣支持結構主要用作戶內高電壓設備，它具有機械強度高和可大量生產的優點。并且，當諸如環氧樹脂和聚酯樹脂這樣的塑料用作這種有機絕緣材料時，電氣絕緣支持結構的形狀可以自由設計，而且這種塑料支持結構的重量比瓷料做的支持結構輕，因此優點顯著。結果，這樣一種由有機絕緣材料做的絕緣支持結構不僅可以用作絕緣套管和支持絕緣子，而且可以用作儲存真空閥的這樣一種形狀非常復雜的電氣絕緣箱。
但是，由有機絕緣材料做的上述常規絕緣支持結構有這么個問題，即這種絕緣支持結構表面的絕緣強度會相應于使用環境而被降低。
精確地說，當高壓設備周圍有導電塵埃在飄浮和/或刮含有鹽粒的風時，這些塵埃或鹽粒就會粘附于這種絕緣支持結構的表面。例如，甚至當高電壓設備儲存在密閉的開關盤中時，由于該密閉開關盤的密封特性不是那么好，這些塵埃和/或鹽粒就會進入密閉開關盤的內部。當在這樣一個條件下碰巧發生溫度的快速變化和高的濕度以致于上述塵埃/鹽粒附著于該絕緣支持結構的表面時，就會在這些表面上發生凝結，結果這些表面的絕緣電阻就會降低。在這種情況下當高電壓施加于這些表面時，會產生局部放電。于是，該有機絕緣結構的這些表面由于電弧加熱而變得碳化，從而就形成了碳化的有機絕緣材料組成的導電通道，亦即所謂的“軌跡”。這個軌跡將在置于高壓帶電部分和接地電壓部分之間的有機絕緣支持結構表面上延伸。很快或者過后將形成連接高壓帶電部分和接地電壓部分的導電通道，而能夠引起接地故障。
因此，由于在常規的絕緣支持結構上有發生這種軌跡破壞現象的可能性，要周期地切斷對高電壓設備的供電，以擦去絕緣支持結構表面上粘附的塵埃/鹽粒，并且另外提供防止冷凝的加熱器來防止這種接地故障。結果，必定需要這樣一種麻煩的維護和附加的設備。
本發明的目的是要提供一種電氣絕緣支持結構，能夠防止在這個絕緣支持結構的表面上形成所謂的“軌跡”，并且還能夠不降低它的絕緣強度。
本發明的另一個目的是要提供這樣一種電氣絕緣支持結構，即它的形狀能夠容易地做得復雜，它的重量能夠做得輕，不能在這個支持結構的表面上快速形成所謂的“軌跡”，并且它的絕緣強度能不降低。
在本發明的第一種情況下，用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，布置在該高壓電氣設備的高壓帶電部分和它的接地電壓部分之間，包括按所希望的形狀形成的一個有機絕緣結構;以及在該有機絕緣結構的表面上形成的一個無機絕緣層。
這里，該絕緣層可以是一個陶瓷層。
該絕緣層可以是一個礬土層。
該絕緣層可以是一個氧化鋯層。
該絕緣層可以是通過物理的氣化物沉積法覆蓋在該有機絕緣結構表面上的一層。
該有機絕緣結構可以由從聚酯樹脂和環氧樹脂中選擇的一種樹脂做成。
該絕緣支持結構可以是帶有凸棱的支持絕緣子。
該絕緣支持結構可以是一個套管。
該絕緣結構可以是一個用來在里面儲存高壓帶電部分的絕緣箱。
該絕緣層可以是通過等離子體噴涂法覆蓋在該有機絕緣結構表面上的一層。
這里，用于高電壓設備的該絕緣支持結構可以進一步包括通過噴涂由無機粉末和有機粉末組成的混合物在該絕緣層和該有機絕緣結構之間形成的一個中間層。
如此構成根據本發明的絕緣支持結構，以致在有機支持結構的表面上形成象陶瓷這樣的無機絕緣層。鑒于這個結構，甚至當產生局部放電時，由于無機材料在化學上不帶電，所改造的帶有無機層的該支持結構表面上就決不會形成這樣一種“軌跡”。結果，該絕緣支持結構的表面絕緣強度就不會降低。
根據本發明，作為該絕緣層的材料，可能最好采用象礬土和氧化鋯這樣的陶瓷，并且這個絕緣層可以通過等離子體噴涂法，或者物理的氣化物沉積法，順利地氣化沉積在該有機絕緣支持結構的表面上。
由于該無機層是在或由環氧樹脂或由聚酯樹脂做的有機絕緣支持結構的表面上形成的，在由有機絕緣材料做的絕緣套管，支持絕緣子和絕緣箱上沒有任何“軌跡”形成。甚至在高溫環境下飄浮導電塵埃時，沒有任何接地故障發生。
本發明的以上和其它目的、作用、特點和優點，通過下列結合附圖所作的它的實施例的描述，將變得更加明白。
圖1是一張表示真空斷路器結構的側視圖，該斷路器使用根據本發明的一個實施例的電氣絕緣支持結構。
圖2是一張表示空氣斷路器結構的側視圖，該斷路器使用根據本發明的另一個實施例的電氣絕緣支持結構。
圖3是一張表示戶外斷路器結構的側視圖，該斷路器使用根據本發明的另外的實施例的電氣絕緣結構。以及圖4是一張剖視圖，示出了根據本發明用于高電壓設備的絕緣支持結構的放大的主要部分。
下面，參考實施例將更詳細地說明本發明。但是，本發明不應被框住而局限在那里。
圖1是一張側視圖，示出了使用根據本發明的一個實施例的電氣絕緣支持結構時的真空斷路器的結構。在圖1中，相當于高壓帶電部分的真空閥1被裝在相當于電氣絕緣框架的電氣絕緣箱內。絕緣箱2固定到相當于接地電壓部分的車架3上。在這個車架3內，設置了一個操作機械單元(未示出)，依靠它通過操作杠桿4和電氣絕緣連桿5，斷開和閉合真空閥1的內部觸點。也就是，操作杠桿4是用絕緣箱2的支持元件2a通過銷子101可旋轉地支持的。這個銷子沿垂直于其縱向的方向穿過操作杠桿4。操作杠桿4的一端是通過銷子102與上述操作機械單元可旋轉地連接的，反之這個操作杠桿4的另一端是通過另一個銷子103與絕緣連桿5的上端連接的。絕緣連桿5的下端連至真空閥1中所用的上側接觸元件(未示出)。這些上側接觸元件與絕緣連桿5的垂直運動一起沿垂直方向是可動的。這些上側接觸元件通過撓性的導線8和高電壓的終端7連至某高壓電源的主回路(未詳細示出)。在真空閥1內使用的下側接觸元件(也未示出)通過高電壓終端6連至該高壓電源的主回路。
在圖1中，所示的這樣一張剖面圖，絕緣箱2的前側表面被從這個絕緣箱2中去掉，以便觀察在絕緣箱2內部的真空閥1。各有一個右側開口形狀的三件這種絕緣箱2沿垂直于圖1紙面的方向布置。用于各相的真空閥1用這樣一種方式儲存在相應的絕緣箱內，即用于三相的所有三個真空閥1可以用一個單獨的操作杠桿4同時斷開/閉合。絕緣箱2或由環氧樹脂或由聚酯樹脂做成，并且在這個絕緣箱2的整個表面上形成象陶瓷這樣的無機材料層，例如一個礬土層。該礬土層可以按照一般的等離子體噴涂法形成，這就是把礬土粉送入到等離子體噴嘴中，而然后生成的等離子體礬土粉被噴涂在絕緣箱2的內/外表面上。這時，使用這樣一種雙覆蓋法較好，即起動在有機絕緣箱上噴涂礬土粉和有機材料粉末的混合物，從而形成一個中間層，而此后在這個中間層上噴涂礬土粉，以便停止這種有機絕緣箱僅在表面層部分的損壞，這是由高溫沖擊礬土粉引起的。這個雙覆蓋法特別適合于這樣的條件，即這個絕緣材料的厚度較薄。
圖2是一張側視圖，示出了使用根據本發明的另一個優選實施例的另一個電氣絕緣支持結構時的空氣斷路器的結構。在圖2中，相當于高壓帶電部分的高電壓終端12和13通過帶凸棱的支持絕緣子10安裝在相當于接地電壓部分的基礎9上。刀閘11固定側上的金屬元件16安裝在高電壓終端13上，而刀閘11接收側上的另一個金屬元件14則安裝在高電壓終端12上。刀閘11可旋轉地裝在沿圖2中所示的箭頭方向11A起轉軸作用的銷子15上。刀閘11可以引起連至高電壓終端12和13的高壓主回路(未示出)接通/斷開。
在2圖中，支持絕緣子10由環氧樹脂做成，并且在支持絕緣子10的全部表面上形成諸如相當于無機材料的氧化鋯的一個陶瓷層。該氧化鋯層可以通過使用這樣一種制造方法形成，即利用真空氣化沉積裝置，氧化鋯經由電子束加熱/氣化，而結果產生的氣化氧化鋯沉積在這個支持絕緣子的表面上。可以使用別的涂層形成法，例如濺射法和離子涂覆法，其中利用在其空腔室內等離子體的放電。
圖3是一張側視圖，示出了使用另一個電氣絕緣支持結構時的戶外斷路器的結構。相當于接地電壓部分的罐21，其中配置有斷路器(未示出)，它裝在構架22上。帶有凸棱的套管20安裝在這個罐21上，并且這個套管20相當于絕緣支持結構。罐21內所設置的斷路器的兩端通過套管20引至高電壓終端17和18，它們將構成高壓帶電部分。高電壓終端17和18被連至一個高壓主回路(未示出)。
在圖3中，套管20由環氧樹脂做成。在套管20的全部表面上形成相當于無機材料的一個陶瓷層例如一個礬土層。該礬土層可以用與第一個實施例類似的方法形成。
圖4是一張剖視圖，示出了應用本發明用于高電壓設備的絕緣支持結構的放大的主要部分。在圖4中，電氣絕緣支持結構25相當于，例如，上述圖1的絕緣箱2、圖2的支持絕緣子10、圖3的套管20。在有機絕緣結構23的表面上形成了一個無機層24。
一般地說，甚至當局部放電在無機絕緣材料表面上偶然發生時，所謂的“軌跡”決不產生。這個事實在電氣工程研究所1974年出版的日語書刊“放電手冊(修訂版)”中471頁上被清楚地說明，并且還可以從這樣一個現象中理解，即甚至當局部放電會產生在雨后整個由陶瓷做成的戶外絕緣子或套管處時，沒有任何“軌跡”會產生。
如圖4中所示，最好通過氣化物沉積法在有機絕緣結構的表面上形成涂層24，例如等離子體噴涂法和物理的氣化物沉積法。作為涂層24的材料，只要材料具有電氣絕緣特性，那么如在圖3的實施例中所使用的，除氧化物之外，氮化物、硼化物、碳化物之類的東西都可以使用。這個涂層24的厚度可以做得較薄，例如數量級為1到5微米。
如前詳細所述，由于在有機絕緣結構的表面上形成象陶瓷這樣的一個無機涂層，在這個表面上就不再產生任何軌跡，同時保持這么一些優點，即具有復雜的形狀和輕的重量的這種絕緣支持結構能容易地制造。因此，不降低任何絕緣強度，而且甚至在對高電壓設備不適宜的環境下沒有任何接地故障偶然發生。從而，象周期地擦拭高電壓設備表面這樣的維護工作就不再需要，而且不需要任何防止凝結的加熱器。
此外，由于根據本發明制造的絕緣支持結構能夠經受紫外線輻射，這種支持結構就可以用于戶外場地。還有其它的優點，即套管和帶凸棱的絕緣子，按原先的技術它們整個由陶瓷制造，現在可以由有機絕緣材料做成，結果是重量輕和機械強度高。由于該絕緣支持結構的最終形狀能夠自由確定，具有很復雜結構的電氣絕緣箱就能夠容易地制造，雖然這樣一種復雜的結構不能由陶瓷材料制造。
本發明已經就推薦的實施例作了詳細的說明，現在將是，無須離開本發明就可以在其更廣闊的方面作改變和改進，而它就是本發明，因此，在附加的權利要求中包括所有這樣的改變和改進都作為屬于本發明的實際精神之列。
權利要求
1.用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，布置在高壓電氣設備的高壓帶電部分和它的接地電壓部分之間，包括按所希望的形狀形成的一個有機絕緣結構；以及在上述有機絕緣結構的表面上形成的一個無機絕緣層。
2.如權利要求1中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，在那里上述絕緣層是一個陶瓷層。
3.如權利要求2中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，在那里上述絕緣層是一個礬土層。
4.如權利要求2中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，在那里上述絕緣層是一個氧化鋯層。
5.如權利要求1中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，在那里上述絕緣層是通過等離子體噴涂法覆蓋在上述有機絕緣結構表面上的一個涂層。
6.如權利要求1中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，在那里上述絕緣層是通過物理的氣化物沉積法覆蓋在上述有機絕緣結構表面上的一個涂層。
7.如權利要求5中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，進一步包括通過噴涂由無機粉末和有機粉末組成的混合物在上述絕緣層和上述有機絕緣結構之間形成的一個中間層。
8.如權利要求1中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，在那里上述有機絕緣結構是由從聚酯樹脂和環氧樹脂中選擇的一種樹脂做成的。
9.如權利要求1中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，在那里上述絕緣支持結構是帶有凸棱的支持絕緣子。
10.如權利要求1中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，在那里上述絕緣支持結構是絕緣套管。
11.如權利1中所要求的用于高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構，在那里上述絕緣結構是用來在里面儲存上述高壓帶電部分的絕緣箱。
全文摘要
用于象斷路器這種的高壓電氣設備的電氣絕緣支持結構布置在該高壓電氣設備的高壓帶電部分和它的接地電壓支持結構之間。該電氣絕緣支持結構具有按所希望的形狀構成的一個有機絕緣結構和在這個有機絕緣結構表面上形成的一個無機絕緣層。
文檔編號H01B17/00GK1106562SQ9411729
公開日1995年8月9日 申請日期1994年10月17日 優先權日1993年10月18日
發明者喜多村忠雄, 筱原久次 申請人:富士電機株式會社