專利名稱：氣體絕緣的高壓測量單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體絕緣的高壓開關裝置(HochspannungsIchaltanlage) 的組件(Baustein)，也稱為GIS，形式為氣體絕緣的高壓單元、尤其是電壓互感器 (Spannungswandler)。高壓互感器用于檢測GIS開關裝置初級導體上的電壓。
背景技術：
在典型的GIS開關裝置中一般以氣體絕緣的高壓傳感器、下面也稱為電壓互感器對于所有的相共同地或分別以每相的氣體絕緣的高壓互感器獨立地求得位于不同電位上的相導體的電壓。根據GIS開關裝置的某些模式，相導體在高壓互感器區域具有在導體軸線橫向上延伸的導體余端，它們對于相應封罩的GIS開關裝置外殼的連接法蘭通入連接區域。在這種GIS開關裝置中，至少一個電壓互感器的電壓測量單元一般具有三個相互平行延伸的初級相接頭，它們分別與用于測量各初級電壓的變壓器連接。初級相接頭在裝配電壓測量單元時連接在導體余端的連接區域上。接著以絕緣氣體、例如六氟化硫填充金屬封罩的電壓測量單元外殼。在廣泛應用的第一種氣體絕緣的高壓開關裝置中，電壓互感器的初級功率連接在裝配時通過螺栓連接到相鄰的GIS組件上。不僅電壓互感器、而且相鄰的GIS組件都在外殼側在初級接頭的區域具有連接法蘭。在裝配時這些外殼法蘭相互擠壓并且使位于其間的密封這樣頂壓到一起，使GIS組件的外殼與電壓互感器之間的節點氣體密封地封閉。電壓互感器一般在其裝配在為其規定的連接模塊上時以絕緣氣體部分填充，而連接模塊本身對于裝配時刻沒有絕緣氣體。這一方面要求按照極其仔細的順序固定敞開的連接模塊以及密封面和密封環。更費事地是在更換這種電壓互感器時的情況，因為用于電壓互感器的氣體室在連接模塊中首先要求絕緣氣體抽真空并且至少以氣候中性的氣體如空氣壓力平衡。不言而喻，裝配以及拆卸這種GIS模塊具有相當的工作強度，因為只有在完成裝配工作以后才可以以絕緣氣體填充氣體絕緣的開關裝置。例如在EP 0603619 Al中公開了第一種典型的代表。在第二種高壓開關裝置中，一定的連接模塊如電壓傳感器以固體絕緣體澆鑄并且通過插接觸與GIS模塊的初級導體連接。如果必須持續地忍受大于50kV運行電壓的電壓互感器，這需要相應數量的固體絕緣，這明顯有損于連接模塊的總質量。例如在DE 4445082C1 中公開了這種典型的代表。這個實施例的主要問題是，它在正常情況下不能滿足在固體絕緣內部耐局部放電所需的高要求。
發明內容
本發明的目的是，提供一種一般性的氣體絕緣的高壓測量單元和一個特殊的高壓互感器，它一方面具有改進的裝配性，另一方面能夠簡化開關裝置的裝配和運行程序。這個目的通過權利要求1的內容得以實現。在基本實施例中高壓測量單元在構成為壓力容器的外殼和至少一個初級相接頭中具有氣體絕緣的初級相接頭。每個初級相接頭與至少一個用于測量至少一個初級相接頭的相電壓的測量單元連接。所述氣體室這樣以絕緣氣體填充，使至少一個初級相接頭和至少一個測量單元電絕緣地設置在氣體室中。這也適用于在構成為多相的高壓測量單元運行中不同電位的初級相接頭的情況。至少一個初級相接頭在高壓測量單元的接頭區域電連接在相鄰模塊上。所述氣體室在接頭區域通過絕緣體限制。按照本發明的高壓測量單元的外殼對每個初級相接頭分別具有獨立的外殼側的連接孔，它環繞式接合各初級相接頭并且通入法蘭形的適配段中。所述法蘭形適配段用于機械連接高壓測量單元到相鄰模塊上。每個初級相接頭的可拆卸的插接連接件部件設置在連接孔中，它一方面是用于電連接初級相接頭到相鄰模塊的相接頭上，另一方面用于使氣體室氣密地封閉。所述氣體室對于每個相導體分別在外殼中具有外殼側的連接孔，它環繞式接合各相導體并且最好通入法蘭形的適配段中。在三相高壓測量單元的情況下初級部件在氣體室中由此三相地封罩并且通過插接連接件分別單相地從高壓測量單元中引出來。在各種情況下每個外殼側的連接孔用于獨立地容納唯一的初級相接頭。“單相絕緣體”指的是一個電絕緣體，通過它僅僅導引額定導體(初級相)。換言之，高壓測量單元總共具有至少兩個插接連接件。根據實施例所述插接連接件構成為干式插接連接件離合器。如果插接連接件構成為干式插接連接件，這能夠使高壓測量單元連接在相鄰模塊(連接模塊)上，無需操縱絕緣氣體如高壓測量單元或相鄰模塊的氣體容積抽真空。結果是這個實施例能夠實現經濟的維護和(再)投入運行的過程。干式插接連接件指的是電絕緣的插接連接件，它能夠使高壓與周圍空氣絕緣。在此初級連接觸點或干式插接連接件的觸點接頭相對于一般位于地電位上的外殼通過固體絕緣體電絕緣。根據干式插接連接件的實施例在固體絕緣體和/或觸點接頭上緊貼由易延展的絕緣材料如硅制成的高壓絕緣體。換言之，利用加入到適配段或插接連接件連接區域中的密封保證在高壓測量單元與連接模塊之間的連接所需的氣體密封性。在耦聯過程中延展的絕緣材料盡可能從插接離合器中擠出環境空氣。盡管按照本發明的、具有用于唯一的初級相接頭和測量單元的氣體室的、用于測量初級相接頭的初級電壓的基本實施例具有許多下面所述的優點，但是按照本發明的高壓測量單元尤其在多相的實施例中、例如具有三個安置在同一氣體室中的初級相接頭和測量單元的三相高壓測量單元由于氣體操縱和氣體監控方面的原因也是有利的。按照本發明的高壓測量單元的基本實施例與已知的高壓測量單元相比具有許多優點，尤其當插接連接件或離合器構成為干式插接連接件的時候。第一優點是，只需以絕緣氣體填充氣體室。由此不再需要部分填充或填充其它氣體如二氧化碳，用于將高壓測量單元輸送到其確定地點、例如變電站。第二優點是，所述高壓測量單元已經完全預裝配地作為預裝配單元檢驗，因為在投入運行狀態之前完全實現高壓測量單元的氣體密封的絕緣。這是值得期望的，因為高壓測量單元/電壓互感器經常在其它地點、例如通過供貨商或第三方遠離傳統的Gis開關裝置的加工地點制成。電壓互感器一般在裝配在配電盤上時才首次出現在其具體的使用地點。第三優點是，在高壓測量單元的氣體室中的壓力在運輸期間和在氣體絕緣的高壓開關裝置運行中可以不同于相鄰模塊中的壓力，在相鄰模塊上可以連接高壓測量單元。這尤其與已知的、盤狀電壓互感器相比是值得注意的，它由于大的面積在三相絕緣體的情況下需要分級地提高絕緣氣體的氣體壓力。當然，這在現有技術中是費事并因此在經濟上不利的。按照本發明的高壓測量單元在連接模塊上的裝配過程顯示出短的所需裝配過程·清潔GIS模塊上的連接法蘭面·清潔高壓測量單元的法蘭形的適配段·在相鄰GIS模塊上放置高壓測量單元·高壓測量單元以其法蘭形的適配段固定在相鄰模塊上第四優點是，按照本發明的高壓測量單元的重量、即質量由于氣體絕緣明顯比具有固體絕緣的高壓測量單元的重量更輕。總之，能夠在裝配電壓互感器在相鄰GIS組件或模塊上時允許初級部件的插接通，顯著地簡化并加速裝配和投入運行程序。根據實施例所述高壓測量單元構成為電壓互感器。電壓互感器指的是利用繞組和鐵芯的高壓測量，如同例如在EP0603619A1中公開的那樣。如果高壓測量單元的氣體室作為壓力容器設計，它按照在各氣體室中至少 2bar(200000Pa)的額定壓力運行設計，由此可以實現GIS高壓模塊。在運行中高壓測量單元后來以處于壓力下的絕緣氣體填充，它根據電壓水平例如處于2. 6bar或更高的壓力下。按照本發明的高壓測量單元可以機械良好且經濟地連接在相鄰模塊上，如果每個初級相接頭的外殼分別具有外殼側的連接孔，它環繞式接合各初級相接頭并且通入法蘭形的適配段。例如由此實現按照本發明的高壓測量單元在連接模塊上的機械固定，不僅至少一個適配段、而且連接模塊的法蘭形構成的對應法蘭分別配有用于容納連接螺栓的通孔。如果法蘭形適配段對于至少兩個插接連接件設置在第一平面中，則能夠使高壓測量單元至少暫時容易地豎立在這個作為放置面的平面上，這不僅在裝配時而且在投入運行時都是有利的。在三相高壓測量單元的示例中不重要的是，法蘭形適配段的軸線是否都位于公共的第二平面中，或者它們是否相互以檢測結構設置。在多相高壓測量單元的情況下，在高壓測量單元的至少兩個插接連接件中每個插接連接件形成絕緣體的組成部分，用于在高壓測量單元的運行中使各初級相接頭相對于外殼電絕緣。通過分布絕緣體在多個分絕緣體上使單位面積的絕緣體壓力負荷與盤狀的三相絕緣體相比明顯減小。如果具有多個插接連接件的高壓測量單元的法蘭形適配段同時作為模塊中間定位、例如在裝配期間的放置面，則有利的是，插接連接件設置在第二平面中橫向于第一平面設置，尤其與第一平面成直角。由此使連接孔的各中心位于公共的第一直線上。這個實施例的另一優點在于進一步增加模塊的多種使用性，它們保證最佳的模塊化。在氣體絕緣的高壓測量單元的一個實施例中，該高壓測量單元具有至少三個相導體或初級相接頭。在此至少三個插接連接件在第一平面沿著第一直線以規則的距離相互分開地設置，這能夠實現多種應用，例如以180度旋轉地相對于相鄰連接模塊(例如第二模塊)安裝。在氣體絕緣的高壓測量單元實施例中，至少兩個連接孔的適配段分別至少部分地集成到公共的適配段中。這例如允許在澆鑄高壓測量單元的外殼以后簡化地加工連接面， 而且與典型改善的形狀和尺寸精度相結合。另一優點是在裝配時與適配段良好的接觸性。根據插接連接件的實施例每個導體/相分別具有陰性和陽性的耦聯部件。因此插接連接件例如具有套部件和與其電連接或復合的觸點部件，其中套部件固定在高壓測量單元的適配段上，構成為銷狀觸點接頭的觸點部件固定在相鄰模塊(連接模塊)的適配段上。通過多相、例如三相封罩的高壓測量單元和連接模塊的實施例可以實現高壓測量單元與連接模塊的裝配位置編碼，如果例如第一模塊的兩個相R，S具有套部件并且一個相 T具有銷狀的觸點接頭作為插接連接件接頭，而第二模塊的兩個相應的相R，S構成為觸銷， 連接模塊的第三相T構成為套部件的時候。通過這種配置能夠可靠地保證高壓測量單元在連接模塊上的絕對安全的裝配，即使沒有訓練的人員要承擔裝配工作的時候。尤其在一個按照本發明的高壓測量單元中，它僅僅具有唯一的初級接頭，可以設想可選擇地機械固定高壓測量單元在連接模塊上。在這個實施例中構成為電導線的導線離合器的插接連接件的高壓測量單元側的或連接模塊側的部件具有法蘭形的固定點，它們可以從連接模塊或高壓測量單元的對應法蘭接觸到。在這種固定方式的實施例中插接連接件的連接模塊側的部件具有端面可接觸到的內壁套，而高壓測量單元的外殼的法蘭形適配段具有用于導入螺栓的通孔。備選或組合地使高壓測量單元的適配段通過至少一個夾緊連接與相鄰模塊連接。 根據要求和狀況夾緊連接至少部分地在圓周側環繞式接合適配段。如果至少一個插接連接件具有場控制電極，至少一個插接連接件或高壓測量單元必須相應地匹配于不同的基本變化形式，用于滿足在絕緣方面的電學上的要求。作為高壓測量單元的備選實施例作為用于測量高壓的高壓互感器，高壓測量單元的另一實施例可以具有至少一個電容式的電壓分配器。結合高壓測量單元所述的優點和效應同樣適用于具有至少一個按照本發明的高壓測量單元的氣體絕緣的開關裝置。
在附圖中簡示出本發明的實施例。附圖中圖1以縱向截面圖示出三相的高壓測量單元的第一實施例，具有用于在導線側與相鄰的、氣體絕緣的模塊耦聯的插接連接件，圖2以沿著圖1中截切平面II-II示出第一實施例的簡示的外殼橫截面圖，圖3以縱向截面圖示出三相的高壓測量單元的第二實施例，具有用于在導線側與相鄰的、氣體絕緣的模塊耦聯的插接連接件，圖4示出從A向看去的圖3中的高壓測量單元的立體圖。附圖標記清單1,1a 高壓測量單元2第二模塊，相鄰模塊3高壓測量單元外殼4第二模塊的外殼5,6,7高壓測量單元的初級相接頭8,9,10第二模塊的初級相接頭11 測量互感器(Messwandler)12插接連接件13套狀部件，套狀的對應觸點
14銷狀的觸點接頭15高壓測量單元的氣體室16第二模塊的氣體室17，18外殼側的連接孔19高壓測量單元的法蘭形適配段20第二模塊的法蘭形適配段21外殼筋22螺栓連接23鐵芯24第一平面25第二平面26直線/直的線27觸點接頭28絕緣體29杯形絕緣元件30絕緣套31規則的距離32測量互感器的繞組
具體實施例方式圖1的兩個三相封罩的HV-GIS模塊的第一實施例以斷耦聯狀態的縱向截面圖示出氣體絕緣的高壓測量單元1，它可以與相鄰的模塊2 (下面也稱為第二模塊)連接。該高壓測量單元構成為電壓互感器，而相鄰的模塊2 (它僅僅以其連接區域表示)例如是氣體絕緣的配電盤中的連接模塊。兩個模塊分別具有外殼3，4。外殼4包括三個額定導體接頭 (相導體)5，6，7，也稱為初級相接頭，它們在Z向上延伸。外殼3同樣包括三個相應的額定導體接頭(相導體/初級相接頭)8，9，10，它們與相應的構成為測量互感器的測量單元11 連接。第一模塊的相導體5，6，7與第二模塊2的象征性示出的相導體8，9，10分別通過每相的插接連接件12相互電連接。高壓測量單元的相導體5，6，7與第二模塊2的相導體8， 9，10的電連接僅僅通過插接連接件12實現。在圖1所示的模塊1，2的實施例中高壓測量單元的初級相接頭在端部分別具有套部件13，而連接模塊2的初級相接頭在端部作為各插接連接件12的互補部件具有銷狀的觸點接頭14作為陽性部件。在基本變化形式中由熱塑合成樹脂加工套部件13的絕緣段，而導電的、金屬的插接套15作為套部件13的額定導體接頭。但是根據要求代替熱塑合成樹脂可以使用其它適合的材料。通過插頭套13和同樣金屬的觸點接頭27實現插接連接件12的電連接。在圖1中為了更清晰地表示示出裝配在一起的高壓測量單元1與第二模塊2。外殼3，4分別限制每個模塊1，2的氣體室15，16并且通過初級相接頭分別通入外殼側的連接孔17，18，它環繞式接合各初級相接頭并且通入法蘭形的適配段19，20。兩個法蘭形適配段19，20例如通過簡示的螺栓連接22機械地相互連接。通過套部件13的絕緣段實現氣體室15，16的法蘭側的密封，絕緣段在運行中同時保證初級相接頭相對于大地(外殼3，4)電絕緣。由圖1還看出，套部件13都設置在在第一平面M中延伸的輪廓線內部。結合圖 4可以看出，第一平面M最好地提供了放置面，用于中間定位高壓測量單元，例如在裝配期間。此外在這個變化中初級導體接頭、或插接觸部件相當好地防止外部干擾影響如沖擊和類似影響。結合圖2更清楚地看出在圖1中所示的高壓測量單元的外殼形狀。在圖2中簡示的第一實施例沿著圖1中的截切面II-II的橫截面在XY平面方向或XY方向上延伸。高壓測量單元1的公共的氣體室15相對于法蘭形的適配段19通過外殼筋21如同三個單相封罩的初級相接頭那樣構成，其中由此產生的氣體室在背離法蘭形適配段19的高壓測量單元1 端部上流體地通入唯一的氣體室15。在圖2中示出三個作為測量互感器的繞組32，具有各自的鐵芯23，其中鐵芯23沒有截切地示出。在圖2中示出三個測量單元11或測量互感器11與其各自的繞組32和鐵芯23，其中鐵芯23沒有截切地示出。在圖3中示出與圖1的第一實施例類似的高壓測量單元的第二實施例。由于這種類似性下面只描述與圖1的不同之處。相同或相同功能的部件配有相同的標記符號。與高壓測量單元的第一實施例不同，高壓測量單元Ia的第二實施例不僅具有陰性的、而且具有陽性的插接連接件12的觸點部件。由此實現的編碼在裝配高壓測量單元Ia 于相鄰的模塊2上時實現無疑問的安裝位置。由此可以事先可靠地排除混淆的相(5，7)例如混淆的R和T相的定位錯誤。如同由在圖3中所示的插接連接件12的位置所看到的那樣，初級相接頭在左側和中間分別具有銷狀的觸點接頭14，而只有右側的初級相接頭具有套部件13。不僅銷狀觸點接頭14、而且套部件13都形成可拆卸的插接連接件12的部件。不言而喻，不同形狀的部件13，14需要不同的絕緣體，用于初級部件相對于大地 (外殼)的電絕緣。多部件構成的絕緣體觀對于右側的初級相接頭7包括杯形的絕緣元件四，而左側和中間的初級相接頭5，6銷狀觸點接頭14在基本實施例中例如僅具有絕緣外殼30。不僅杯形絕緣元件四、而且絕緣套30都形成電絕緣體相對于外殼3在法蘭形適配段19區域中的氣密的、固定的連接。換言之，絕緣套30和杯形的絕緣元件四共同形成高壓測量單元Ia的絕緣體觀。由在圖4中所示的高壓測量單元Ia的立體圖結合圖2還看出，三個象征性表示的插接連接件12部件設置在第二平面25中。因為在XY向或XY平面中延伸的第一平面M 與在ιτ向延伸的第二平面25垂直地延伸，因此產生在X向上延伸的相交直線。因此連接孔17的各中心以規則的距離31相互分開地設置在公共的第一直線沈上。
權利要求
1.一種用于測量高壓的氣體絕緣的高壓測量單元(1，la)，具有構成為壓力容器的外殼(3)和至少一個初級相接頭(5，6，7)，所述至少一個初級相接頭(5，6，7)與至少一個測量單元(11)連接，用于測量所述至少一個初級相接頭(5，6，7)的初級電壓，其中外殼(3)的氣體室(1 在高壓測量單元(l，la)的運行中這樣以絕緣氣體填充，使得所述至少一個初級相接頭(5，6，7)電絕緣地設置在氣體室(1 中，其中所述至少一個初級相接頭(5，6，7) 在接頭區域電連接在相鄰模塊( 上，而氣體室(1 在接頭區域通過絕緣體限制，其特征在于，每個初級相接頭(5，6，7)分別具有可拆卸的插接連接件(12)的部件(13，14)，它設置在外殼(3)的獨立連接孔(17)中，其中所述插接連接件(1 一方面是用于把初級相接頭 (5,6,7)電連接到相鄰模塊(8，9，10)相應的初級相接頭上的插接觸點聯接的組成部分，另一方面用于使氣體室(1 對外氣密地封閉。
2.如權利要求1所述的高壓測量單元，其特征在于，所述壓力容器設計成用于氣體室 (15)中至少2bar的額定壓力下的運行。
3.如權利要求1或2所述的高壓測量單元，其特征在于，每個初級相接頭(5，6，7)的外殼(3)分別具有外殼側的連接孔(17)，所述連接孔(17)環繞式接合各初級相接頭(5，6，7) 并且通入法蘭形的適配段(19)，所述適配段(19)用于機械連接高壓測量單元(l，la)到相鄰模塊⑵上。
4.如權利要求1至3中任一項所述的高壓測量單元，其特征在于，所述法蘭形適配段 (19)在至少兩個插接連接件(1 的情況下位于第一平面04)中。
5.如權利要求1至4中任一項所述的高壓測量單元，其特征在于，在高壓測量單元(1， la)的至少兩個插接連接件中每個插接連接件(1 形成多體絕緣體08)的組成部分，用于在高壓測量單元(l，la)的運行中使各初級相接頭相對于外殼(3)電絕緣。
6.如權利要求4或5所述的高壓測量單元，其特征在于，所述法蘭形適配段(19)在至少兩個插接連接件(1 的情況下相互平行延伸地設置在第二平面0 中，其中第二平面 (25)橫向于第一平面04)設置，尤其與第一平面04)成直角。
7.如權利要求1至6中任一項所述的高壓測量單元，其特征在于，所述高壓測量單元 (1,1a)具有至少三個初級相接頭(5,6,7).
8.如權利要求7中任一項所述的高壓測量單元，其特征在于，至少三個初級相接頭(5， 6,7)在第一平面04)中以規則的距離(31)相互分開地設置。
9.如權利要求1至8中任一項所述的高壓測量單元，其特征在于，至少兩個連接孔 (17)的適配段(19)分別至少部分地集成到公共的適配段(19)中。
10.如權利要求1至9中任一項所述的高壓測量單元，其特征在于，至少一個插接連接件(12)具有用于駛入到相鄰模塊(2)的套狀對應觸點(13)中的銷狀觸點接頭(14)，其中該銷狀觸點接頭(14)固定在適配段(19)上。
11.如權利要求1至10中任一項所述的高壓測量單元，其特征在于，至少一個插接連接件(12)具有用于容納相鄰模塊O)的銷狀對應觸點(14)的套部件(13)，其中該套部件 (13)固定在適配段(19)上。
12.如權利要求1至11中任一項所述的高壓測量單元，其特征在于，至少一個插接連接件(1 是干式插接連接件。
13.如權利要求1所述的高壓測量單元，其特征在于，所述高壓測量單元構成為電壓互感器(Lla)0
14. 一種氣體絕緣的開關裝置，其具有至少一個如權利要求1至13中任一項所述的高壓測量單元(Lla)0
全文摘要
一種用于測量高壓的氣體絕緣的高壓測量單元(1，1a)，具有構成為壓力容器的外殼(3)和至少一個初級相接頭(5，6，7)，它與至少一個測量單元(11)連接，用于測量至少一個初級相接頭(5，6，7)的初級電壓。該外殼(3)的氣體室(15)在高壓測量單元(1，1a)的運行中這樣以絕緣氣體填充，至少一個初級相接頭(5，6，7)電絕緣地設置在氣體室(15)中，其中至少一個初級相接頭(5，6，7)在接頭區域電連接在相鄰模塊(2)上。其中氣體室(15)在接頭區域通過絕緣體(28)限制。每個初級相接頭(5，6，7)分別具有可拆卸的插接連接件(12)部件(13，14)，它設置在外殼(3)的獨立連接孔(17)中。其中所述插接連接件(12)一方面形成用于電連接初級相接頭(5，6，7)到相鄰模塊(8，9，10)相應的初級相接頭上的插接觸點聯接的組成部分，另一方面用于使氣體室(15)對外氣密地封閉。
文檔編號H02B13/00GK102163818SQ20111002779
公開日2011年8月24日 申請日期2011年1月18日 優先權日2010年1月18日
發明者D·薩西爾, F·布蘭德 申請人:Abb技術有限公司