高壓構件的制作方法
【專利說明】局壓構件
[0001]本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的具有屏蔽件的高壓構件，其包括耦合元件，高壓構件通過耦合元件與屏蔽件相連，其中，屏蔽件至少區域性地包圍高壓構件。
[0002]具有屏蔽件的高壓構件原則上是已知的，其中，導電的屏蔽件用于提供電場場強的幾何控制。例如在電套管中，具有尖銳棱邊的幾何形狀的容器壁的局部通過屏蔽件受到保護以保持在地電勢上。
[0003]在高壓側，具有較小半徑的幾何結構、例如螺栓通過具有較大半徑的處于高壓電勢上的屏蔽件進行保護。
[0004]然而，這種屏蔽不能防止高壓構件中不期望的放電和電壓擊穿。因為在屏蔽件與高壓構件之間存在未定義的也稱為雜散電容的電容耦合，所以可能出現一些具有場強的部位，在這些部位上場強高于所使用的絕緣介質的耐電強度。由此產生可能導致高壓構件損壞的放電。
[0005]本發明所要解決的技術問題在于，對具有屏蔽件的高壓構件進行擴展設計，使得高壓構件提供防止放電和電擊穿的更好保護。
[0006]該技術問題按本發明通過權利要求1所述的尤其是以下的特征解決，即，當在高壓構件上施加電壓時，耦合元件將屏蔽件保持在定義的電勢上，所述定義的電勢低于高壓構件的電勢但高于不帶耦合元件的屏蔽件的電勢并且高于地電勢。
[0007]在此，在高壓構件上施加的是正電壓或負電壓并不重要，因為耦合元件將屏蔽件保持在較低的電勢值上。為了更好地理解，在以下涉及術語時認為在高壓構件上施加的是正電壓。
[0008]通過按照本發明的解決方案，通過耦合元件相對屏蔽件的自由電勢提高屏蔽件的電勢。因為該電勢低于高壓構件的電勢，所以在高壓構件與屏蔽件之間形成電勢差，在設計高壓構件時可以通過設計耦合元件定義所述電勢差。因此，電勢的梯度同樣可以進行調整適配，所述電勢梯度相當于電場場強。有利地可以這樣選擇高壓構件與屏蔽件之間的場強，使得當在高壓構件上施加電壓時不會發生放電。
[0009]高壓構件上的場強通過按照本發明的設備降低并且屏蔽件的場強及其電勢提高。因為屏蔽件具有比高壓構件更大的表面曲率，所以屏蔽件上的場強即使在電勢幾乎相等時也小于高壓構件上的場強。形成了更均勻的場分布，場效用系數提高并且放電或電壓擊穿的風險減小。
[0010]此外，由于高壓構件上的電場場強的最大值減小，圍繞高壓構件使用的絕緣介質(例如SF6、空氣、油或硅膠)的耐電強度可以得到更好的利用。因此只在高壓構件上施加的電壓更高時才會進行放電。
[0011]本發明的有利實施形式在說明書、附圖以及從屬權利要求中描述。
[0012]在第一種有利的實施形式中，所述耦合元件可以具有至少一個電極對。在此，電極對可以例如由球形電極或板狀電極構成。這種布置方式可以技術簡單且成本低廉地實現。通過在設計時確定的電極距離可以設定耦合元件的耦合強度并且由此設定屏蔽件相對于高壓構件的相對電勢。
[0013]按照另一種有利的實施形式，所述屏蔽件尤其通過空氣間隙與高壓構件相互間隔。當高壓構件不具有包圍其的絕緣體并且因此導電的屏蔽件不與高壓構件直接接觸時可以選擇這種布置方式。
[0014]—般來說總是可以設置間隙或者空隙，因為在屏蔽件的電勢恒定并且屏蔽件與高壓構件的距離越來越大時，空隙中的場強減小。因此在高壓構件上出現電擊穿的風險減小。
[0015]在空隙中可以填充空氣，但也可以填充其它流體絕緣介質(例如SF6、油、硅膠)。
[0016]按照另一種有利的實施形式，所述屏蔽件可以設計為球形或者柱體形。這種徑向對稱的布置方式、尤其是高壓構件處于中心的布置方式產生了徑向對稱的場分布，而不會有不期望的電場最大值引起擊穿。
[0017]柱體形設計可以用于長條形的高壓構件，而在相比屏蔽件較小的或者球形的高壓構件中，可以選擇球形的設計。
[0018]按照另一種有利的實施形式，所述耦合元件由絕緣體包圍。由此相對于高壓構件和屏蔽件屏蔽出現在耦合元件中的較高場強。此外，在使用絕緣體時可以用更高的電壓加載耦合元件，因此可以在更高的高壓構件電壓下使用耦合元件。
[0019]按照另一種有利的實施形式，可以在耦合元件的電極對之間設置絕緣體和/或電介質。既裝入絕緣體也裝入電介質也可能是有利的。通過電介質增大耦合場強，也就是在相同的電極距離下提高屏蔽件的相對電勢。而絕緣體防止耦合元件的電極之間的電壓擊穿。因此可以提高用于耦合元件的最大允許運行電壓。
[0020]在另一種有利的實施形式中，所述屏蔽件可以通過耦合元件固定在高壓構件上。對于耦合元件可以使用剛性材料、例如電絕緣的陶瓷材料或環氧化物材料，電極可以嵌入所述材料中。如果所述材料具有用于保持屏蔽件所需的機械剛度，可以省去附加的可能地影響場分布的保持元件。
[0021]按照另一種有利的實施形式，所述屏蔽件可以完全地包圍高壓構件。電場由此不具有可能通過屏蔽件的邊緣形成不均勻場分布的區域。
[0022]按照本發明的設備將屏蔽件的電勢保持在不帶耦合元件的屏蔽件的(自由)電勢之上。以此方式可以減小高壓構件上的場強，其中，通過適當的絕緣體可以同時承接出現在耦合元件電極之間的場強。
[0023]按照另一種有利的實施形式，所述高壓構件在屏蔽件的外面還可以具有與屏蔽件相互間隔的壁，所述壁配設有地電勢接線端，其中，尤其是屏蔽件與壁之間的空間填充有流體絕緣介質。所述壁也可以完全包圍屏蔽件。通過壁的位置可以影響屏蔽件外部的場分布。壁的距離可以有利地設計為，使得在壁與屏蔽件之間不出現電壓擊穿。
[0024]按照另一種有利的實施形式，可以在壁與屏蔽件之間設置第二耦合元件。通過所述第二耦合元件可以比由壁與屏蔽件之間的雜散電容得出的電壓分布比更好地定義電容式的電壓分布比。因此可以確保，電場場強在電壓構件和屏蔽件上均不會導致放電。
[0025]如果在高壓構件與屏蔽件之間以及在屏蔽件與壁之間分別至少設置有一個耦合元件，則稱為電容式的完全控制。通過其可以使電壓構件、屏蔽件與壁之間的雜散電容小到可以忽略。
[0026]本發明還涉及一種具有至少兩個高壓構件的高壓構件裝置，其中，針對每個高壓構件分別設有屏蔽件，所述屏蔽件至少區域性地包圍高壓構件。所述高壓構件裝置的特征在于，至少兩個高壓構件以及至少一個高壓構件與至少一個屏蔽件分別通過尤其是電容式的耦合元件相連。以此方式也可以將單個高壓構件之間的雜散電容和電壓擊穿減至最小。
[0027]以下參照附圖根據有利的實施形式單純示例性地闡述本發明。在附圖中:
[0028]圖1示出按照本發明的具有耦合的屏蔽件的高壓構件的示意性布置結構；
[0029]圖2示出在按照現有技術的高壓構件上以及在按照本發明的具有耦合的屏蔽件的高壓構件上的電勢的曲線；
[0030]圖3示出在按照現有技術的高壓構件上以及在按照本發明的具有耦合的屏蔽件的高壓構件上的電場場強的曲線。
[0031]圖1所示的高壓構件10借助親合元件12與屏蔽件14相連。親合元件12具有(例如由陶瓷、環氧化物或者硅酮制成的)絕緣體16，在所述絕緣體的內部布置有電極對18 (具有兩個電極19a和19b)。電極19a在此處于與其導電連接的高壓構件10的電勢上，電極19b處于與其導電連接的屏蔽件14的電勢上。絕緣體16在電極19a和19b之間延伸，在該處還裝入了電介質20。
[0032]屏蔽件14借助耦合元件12固定在高壓構件