專(zhuān)利名稱(chēng)：折疊式高壓絕緣柱的制作方法
折疊式高壓絕緣柱
相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)要求于2009年4月14日提交的第61/212，612號(hào)美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)以及于2009年6月沈日提交的第61/220，622號(hào)美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)臨時(shí)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明通常涉及高壓絕緣體，具體地涉及用于支持電力線路的特征的測(cè)量的高壓絕緣方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今社會(huì)，電力線路是很普遍的。此外，由于人口持續(xù)擴(kuò)張以及國(guó)家的工業(yè)擴(kuò)張，發(fā)電和配電有望繼續(xù)增長(zhǎng)。例如，高電力分配如500kV或更高的直流電有望擴(kuò)張。這些線路常布置在被認(rèn)為與建筑物內(nèi)的較低電力線路相比較難接近的位置。此外，高電力線路具有它們自己的與其內(nèi)部的高電壓(及電流)水平相關(guān)的危險(xiǎn)。
因此，期望用于對(duì)上述高電力線路和其它電氣線路的特征進(jìn)行安全測(cè)量的系統(tǒng)和方法。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式，機(jī)械折疊式絕緣體裝置包括多個(gè)絕緣段，多個(gè)絕緣段中的一對(duì)絕緣段通過(guò)連接件聯(lián)接在一起，連接件允許絕緣體裝置進(jìn)行機(jī)械折疊，多個(gè)絕緣段具有在其內(nèi)形成的腔，腔包含由絕緣材料包圍的光纖。
根據(jù)另一示例性實(shí)施方式，用于允許絕緣體裝置進(jìn)行折疊的連接件包括具有基本圓筒形的主體的連接件，每個(gè)端部逐漸縮小成兩個(gè)相對(duì)面對(duì)的平行凸出部，各個(gè)凸出部在其中央具有類(lèi)似尺寸的孔；第一配件和第二配件，可附接至絕緣體裝置，以將連接件附接至絕緣體裝置；第一桿，用于連接第一配件和連接件；第二桿，用于連接第二配件和連接件，其中，當(dāng)?shù)谝粭U和第二桿都被插入時(shí)，絕緣體裝置可通過(guò)單一平面中兩個(gè)自由度的折疊運(yùn)動(dòng)被折疊。


附圖示出示例性的實(shí)施方式，其中
圖1示出使用絕緣體組件的環(huán)境；
圖2 (a)示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的鎖定就位的可折疊絕緣體組件；
圖2(b)示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的匹配圓筒的放大視圖3(a)至圖3(c)示出根據(jù)示例性實(shí)施方式可折疊絕緣體組件折疊時(shí)的各個(gè)部分；
圖4(a)至圖4(d)用多個(gè)立體圖示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的連接件；
圖5(a)至圖5(e)用多個(gè)立體圖示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的端部配件；
圖6(a)至圖6(b)用兩個(gè)立體圖示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的底部段；
圖6(c)示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的安裝支架；
圖7示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的頂部段(沒(méi)有傳感頭)；以及
圖8示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的絕緣體段的橫截面。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖對(duì)示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。不同附圖中相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同或相似部件。并且，下面的詳細(xì)描述并不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。
根據(jù)示例性實(shí)施方式所述的系統(tǒng)和方法可改進(jìn)與電力線路(例如，高壓線路、通信線路等)相關(guān)的特征的測(cè)量(或測(cè)量能力)。此外，根據(jù)示例性實(shí)施方式所述的系統(tǒng)和方法還可改進(jìn)該環(huán)境下測(cè)量裝置(或與其相關(guān)的絕緣體)的堅(jiān)固性和便攜性，如下文所述。 為了給這樣的討論提供背景，下面將參照?qǐng)D1對(duì)使用絕緣體組件的示例性環(huán)境進(jìn)行描述。
圖1示出處于豎直位置的絕緣體組件10。傳感頭4位于絕緣體組件10的頂部，用于測(cè)量電力線路2的一個(gè)或多個(gè)特征。電力線路2可以是高壓電力線路或其它電氣線路。 光纖線(未示出)從傳感頭4向下延伸至絕緣體組件10的底部，并連接至連接線6。然后， 連接線6延伸至測(cè)量/控制裝置8，測(cè)量/控制裝置8使用由傳感頭4收集的信息來(lái)例如計(jì)算電流和/或電壓信息。
根據(jù)示例性實(shí)施方式，絕緣體組件100可被制造和組裝，如圖2(a)和圖2(b)所示，當(dāng)絕緣體組件100被展開(kāi)和鎖定以置于高壓線路上作為懸掛式絕緣體時(shí)，其構(gòu)成剛性結(jié)構(gòu)。如從圖2(a)中可以看出，根據(jù)該示例性實(shí)施方式所述的絕緣體組件100包括三個(gè)分離的較小絕緣體段102、104和106，它們通過(guò)聯(lián)接器108和110聯(lián)接在一起。圖2 (b)中示出聯(lián)接器108的近視圖。在該圖中，聯(lián)接器108主要通過(guò)使兩部分的圓筒段附接在一起而形成，兩部分的圓筒段匹配以允許絕緣體段102、104和106的剛性聯(lián)接。這些聯(lián)接器108 和110在組裝絕緣體裝置進(jìn)行使用(或根據(jù)需要進(jìn)行測(cè)試)時(shí)通常是附接的，而在將絕緣體組件100留在或置于其折疊狀態(tài)時(shí)通常是分開(kāi)的。此外，用于減少電暈放電的電暈環(huán)109 可被置于絕緣體組件100的外部。
絕緣體段102、104和106可由橡膠護(hù)套中的玻璃纖維制成，并具有入口 /出口和內(nèi)腔以使光纖(未示出)沿絕緣體組件100的長(zhǎng)度延伸。此外，絕緣體段102、104和106 可包括開(kāi)口以將凝膠(例如硅凝膠)注入光纖腔內(nèi)。在絕緣體段102、104和106之間，光纖被柔性水密管保護(hù)以免受到機(jī)械應(yīng)力和環(huán)境條件如天氣的影響，柔性水密管在金屬連接件內(nèi)延伸并被固定至在每個(gè)絕緣體段端部處。柔性水密管可為柔性不銹鋼管。
此外，圖2(a)示出的絕緣體組件100還包括底座段112、頂部段114和多個(gè)棚狀物(shed)116(應(yīng)注意，為了使圖2(a)不散亂，在圖2(a)中示出多個(gè)棚狀物116但并未全部標(biāo)出)，其也在圖3(a)和圖3(b)中以近視圖示出。底座段112和頂部段114尤其保護(hù)絕緣體組件100的端部處免受物理操作損害和天氣影響。棚狀物116通常由硅橡膠制成，并且呈外直徑大于內(nèi)直徑的大體圓形，內(nèi)直徑(在至少一點(diǎn)中)與外直徑高度不同。這些棚狀物116實(shí)現(xiàn)的功能是根據(jù)爬電距離防止導(dǎo)電通路受到建立在絕緣體組件100外部上的污染物(例如鹽和水)的污染。根據(jù)可選的示例性實(shí)施方式，可根據(jù)需要采用棚狀物116的不同尺寸和形狀以防止在絕緣體組件100上建立外部導(dǎo)電通路。
根據(jù)示例性實(shí)施方式，絕緣體組件100為可折疊的相對(duì)較長(zhǎng)、較薄(與其長(zhǎng)度相比而言)結(jié)構(gòu)。例如，根據(jù)僅用于說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方式，絕緣體組件100大約為45英尺長(zhǎng)，并可包括三個(gè)粗略為15英尺長(zhǎng)的絕緣體段102、104和106?？蛇x地，能使用不同長(zhǎng)度/尺寸的絕緣體組件100，也能使用不同數(shù)量的絕緣體段。根據(jù)這些示例性實(shí)施方式，絕緣體結(jié)構(gòu)的這種折疊能力使其易于運(yùn)輸且增加了設(shè)計(jì)的堅(jiān)固性，并且與單一、長(zhǎng)的非折疊式絕緣體組件相比制造方法更為簡(jiǎn)單。
如上所述，根據(jù)示例性實(shí)施方式，絕緣體組件100可折疊為多個(gè)段，其整體如圖 3(c)所示。如圖3(c)所示，連接件202和204連接絕緣體段102、104和106。連接件202 和204均為金屬連接件(至少在本實(shí)施例中)并具有腔，柔性水密管可延伸穿過(guò)該腔并固定在每個(gè)絕緣體段端部處。這些連接件通常還包含光纖，光纖位于柔性水密管內(nèi)并穿過(guò)折疊式絕緣體組件100。下面將提供關(guān)于連接件202和204的更多詳細(xì)情況。此外，圖3(b) 中示出絕緣體組件100的折疊段的大尺寸視圖。而且，根據(jù)示例性實(shí)施方式，絕緣體段102、 104和106被保持在一起并允許兩個(gè)自由度的約束運(yùn)動(dòng)，從而能夠進(jìn)行折疊動(dòng)作。這樣折疊起來(lái)的絕緣體組件100具有較小的運(yùn)輸輪廓，從而可更容易地保護(hù)絕緣體組件100。
根據(jù)示例性實(shí)施方式，絕緣體組件100可在組裝之前制造為分離的部分。例如，每個(gè)絕緣體段102、104和106可被制造成其需要的長(zhǎng)度規(guī)格，然后在將所有絕緣體段組裝在一起之前用凝膠填充。凝膠通常被從底部泵送入各個(gè)絕緣體段102、104和106，各個(gè)絕緣體段102、104和106被放置在豎直位置，從而在凝膠灌入時(shí)迫使氣泡從各個(gè)絕緣體段102、104 和106的腔內(nèi)排出。使用較短的段(與單一長(zhǎng)段相比而言)的優(yōu)點(diǎn)包括易于將凝膠從底部灌入；安裝所需空間較??；以及可用更短的時(shí)間填充段，這可依賴(lài)于凝膠的多個(gè)性質(zhì)如凝膠的固化時(shí)間。然而，可認(rèn)識(shí)到這些優(yōu)點(diǎn)不應(yīng)被解釋將各個(gè)段限制為本文所述的示例性長(zhǎng)度。每個(gè)柔性水密管段通常不用凝膠填充。此外，在灌入凝膠之前將光纖置于絕緣體段 102、104和106內(nèi)。絕緣體段102、104和106可由復(fù)合材料或陶瓷材料制成以獲得期望的性質(zhì)，例如絕緣量(電阻率)、強(qiáng)度、抗腐蝕性等。
如上所述，根據(jù)這些示例性實(shí)施方式，絕緣體組件100可由不同部件建造。下面將對(duì)這些部件進(jìn)行更詳細(xì)地描述。根據(jù)示例性實(shí)施方式，圖4(a)至圖4(d)示出連接件204 的多個(gè)視圖。連接件204由具有期望性質(zhì)的材料例如表號(hào)(Schedule)SO的鋁管制成以用作絕緣組件100的接合部的一部分。連接件204用作具有兩個(gè)支樞點(diǎn)的鏈節(jié)，以將絕緣體組件100的機(jī)械折疊限制成單一平面中的兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)。連接件204內(nèi)具有腔302，沿絕緣體組件的長(zhǎng)度延伸的光纖穿過(guò)腔302。光纖(未示出)在腔302中通過(guò)置于管(例如柔性水密的、成形的金屬管，未示出)內(nèi)而受到保護(hù)。支樞點(diǎn)布置在連接件204的各端處，并通過(guò)將例如桿、栓等插入位于各個(gè)凸出部304、306、308和310中的兩組孔中的每組孔來(lái)創(chuàng)建。每組孔在相同的軸線上對(duì)準(zhǔn)，每個(gè)凸出部組的內(nèi)表面與同其相對(duì)的凸出部表面粗略地平行，即，在具有對(duì)應(yīng)孔的凸出部304和306的段中的凸出部304的內(nèi)表面與凸出部306的內(nèi)表面近似平行。
如上所述，根據(jù)示例性實(shí)施方式，連接件204附接至一對(duì)端部配件，端部配件附接至期望進(jìn)行折疊的絕緣段102、104和106的端部。圖5(a)至圖5(c)示出端部配件402的多個(gè)視圖和示意圖。端部配件402具有孔404和406，桿或栓(未示出)插入孔404和406，桿或栓還穿過(guò)位于連接件204上的兩個(gè)孔，例如位于連接件204端部的一對(duì)孔304、306。該接合用作支樞點(diǎn)以進(jìn)行折疊并還將連接件附接至端部配件402。如圖3(a)和圖3(b)所示， 端部配件402附接至絕緣體段102、104和106。端部配件402可附接至絕緣體段102、104、 106。附接機(jī)制可包括螺栓連接、粘合、壓裝及其組合等。同樣，根據(jù)如上所述的示例性實(shí)施方式，沿組件長(zhǎng)度延伸的光纖穿過(guò)端部配件402并穿過(guò)保護(hù)光纖的管(或執(zhí)行類(lèi)似功能的部件)進(jìn)入連接件204。此外，在光纖進(jìn)入/離開(kāi)管/絕緣體段接口的位置使用水密密封。
根據(jù)示例性實(shí)施方式，絕緣體組件100具有底部段112，底部段112包括絕緣底部配件502和可選的安裝支架504，圖6 (a)至圖6(c)更詳細(xì)地示出絕緣底部配件502和可選的安裝支架504。圖6(a)和圖6(b)示出絕緣體底部配件502的兩個(gè)不同視圖。絕緣體底部配件502蓋在絕緣體組件100的一端。此外，光纖(未示出)從絕緣體底部配件進(jìn)入 /離開(kāi)絕緣體組件100。光纖可終止于根據(jù)被測(cè)量的特征(例如電流或電壓)通向不同監(jiān)視設(shè)備的連接部件。如圖6 (c)所示，絕緣體底部配件502還可附接至安裝支架504，安裝支架504可被安裝至牢固支撐件。
根據(jù)示例性實(shí)施方式，絕緣體組件100具有頂部段114，圖7詳細(xì)示出頂部段114。 頂部段114(還已知為“墊座(pillow) ”)蓋在絕緣體組件100的一端。多個(gè)各種傳感頭中的一個(gè)可被安裝至頂部段114，傳感頭還可與光纖接觸。傳感頭的一個(gè)示例顯示為圖3a中的環(huán)118。環(huán)118(或附接至頂部段114的其它傳感頭)可用于感測(cè)(或測(cè)量)相關(guān)電氣線路的特征。上述傳感設(shè)備的實(shí)例可在James Blake的第6，188，811號(hào)與第5，696，858號(hào)中美國(guó)專(zhuān)利找到，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。該數(shù)據(jù)通過(guò)附接的光纖傳送至測(cè)量裝置8， 測(cè)量裝置8可連接至絕緣體組件100。
根據(jù)示例性實(shí)施方式，優(yōu)點(diǎn)包括提供了一種機(jī)械折疊以縮短長(zhǎng)度的高壓絕緣體， 其中，絕緣體段的折疊運(yùn)動(dòng)被約束在一個(gè)平面內(nèi)的兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)。折疊式組件可被鎖定在一起以構(gòu)成剛性機(jī)械組件，絕緣體段包含沿絕緣體長(zhǎng)度延伸且用于光纖的腔，腔可用密封的硅凝膠填充。折疊式高壓絕緣體段可由復(fù)合材料或陶瓷材料制成。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明并不限制于包含這些優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)、一些或所有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式。根據(jù)另一示例性實(shí)施方式，折疊式絕緣體裝置包括多個(gè)絕緣段，其中多個(gè)絕緣段中的一對(duì)絕緣段通過(guò)連接件聯(lián)接在一起，連接件允許絕緣體裝置進(jìn)行機(jī)械折疊，多個(gè)絕緣段具有在其內(nèi)形成的腔，腔包含由絕緣材料包圍的光纖。
根據(jù)示例性實(shí)施方式，絕緣體段102、104和106可如圖8所示的那樣制造和組裝。 圖8示出絕緣體段102的橫截面。在橫截面的中央，光纖802沿絕緣體段102的長(zhǎng)度延伸 (并超出絕緣體段102的長(zhǎng)度，穿過(guò)整個(gè)絕緣體組件100)，并由內(nèi)腔中的硅凝膠804包圍。 包圍硅凝膠804的是玻璃纖維段806，玻璃纖維段806又由橡膠護(hù)套808包圍。還可對(duì)玻璃纖維段806進(jìn)行處理以生成與硅凝膠的期望粘結(jié)。此外，可根據(jù)需要使用不同類(lèi)型的材料。
上述示例性實(shí)施方式旨在從各方面示出本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。因此， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可從本文的說(shuō)明中獲知，本發(fā)明能在具體實(shí)施中進(jìn)行多種變化。上述所有變化和修改被認(rèn)為落入本發(fā)明的范圍和精神中。例如，除了高壓線之外的線(例如通信線路)可通過(guò)絕緣體組件100進(jìn)行測(cè)量。本申請(qǐng)的說(shuō)明中所使用的任何元件、動(dòng)作或指令中不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明是決定性或必不可少的，除非有明確的描述。同樣，本文中使用的用語(yǔ)“一個(gè)(a) ”旨在包括一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械折疊式絕緣體裝置，包括 多個(gè)絕緣段，其中，所述多個(gè)絕緣段中的一對(duì)絕緣段通過(guò)連接件聯(lián)接在一起，所述連接件允許所述絕緣體裝置進(jìn)行機(jī)械折疊，其中，所述多個(gè)絕緣段具有在其內(nèi)形成的腔，所述腔包含由絕緣材料包圍的光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，還包括 底座段；以及頂部段。
3.如權(quán)利要求2所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述頂部段包括傳感裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述傳感裝置為電流傳感或通信裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述傳感裝置為電壓傳感裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述絕緣體段由被橡膠護(hù)套包圍的玻璃纖維構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述連接件具有中空段，所述連接件還包括柔性管，設(shè)置在所述中空段中并包含所述光纖的一段。
8.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述絕緣體裝置的折疊被約束為單一平面中的兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，還包括套管，當(dāng)所述折疊式絕緣體裝置處于展開(kāi)狀態(tài)時(shí)，設(shè)置在所述連接件之上，以提供剛性。
10.如權(quán)利要求9所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述套管由兩半圓筒構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求6所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述絕緣材料為凝膠，所述凝膠填充所述多個(gè)絕緣段中的所述腔。
12.如權(quán)利要求11所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述凝膠為硅凝膠，所述硅凝膠與所述玻璃纖維的介電強(qiáng)度近似匹配。
13.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，還包括多個(gè)棚狀物，其中，所述多個(gè)棚狀物由硅橡膠制成并間隔地布置在所述絕緣體裝置上，從而破壞潛在的外部導(dǎo)電通路。
14.如權(quán)利要求9所述的折疊式絕緣體裝置，還包括連接件，具有基本圓筒形的主體，每個(gè)端部逐漸縮小成兩個(gè)相對(duì)面對(duì)的平行凸出部，各個(gè)凸出部在所述凸出部的中央具有類(lèi)似尺寸的孔；第一配件和第二配件，所述第一配件和所述第二配件能夠附接至所述絕緣體裝置，以將所述連接件附接至所述絕緣體裝置；第一桿，用于連接所述第一配件和所述連接件；以及第二桿，用于連接所述第二配件和所述連接件，其中，當(dāng)所述第一桿和所述第二桿都被插入時(shí)，所述絕緣體裝置能夠通過(guò)單一平面中兩個(gè)自由度的折疊運(yùn)動(dòng)被折疊。
15.一種用于允許絕緣體裝置進(jìn)行折疊的連接件，包括具有基本圓筒形的主體的所述連接件，每個(gè)端部逐漸縮小成兩個(gè)相對(duì)面對(duì)的平行凸出部，各個(gè)凸出部在所述凸出部的中央具有類(lèi)似尺寸的孔；第一配件和第二配件，所述第一配件和所述第二配件能夠附接至所述絕緣體裝置，以將所述連接件附接至所述絕緣體裝置；第一桿，用于連接所述第一配件和所述連接件；第二桿，用于連接所述第二配件和所述連接件，其中，當(dāng)所述第一桿和所述第二桿都被插入時(shí)，所述絕緣體裝置能夠通過(guò)單一平面中兩個(gè)自由度的折疊運(yùn)動(dòng)被折疊。
全文摘要
一種用于測(cè)量高壓線中的電流和/或電壓的裝置可被設(shè)置在折疊式絕緣體中。機(jī)械折疊式絕緣體裝置可包括多個(gè)絕緣段。多個(gè)絕緣段中的一對(duì)絕緣段通過(guò)連接件聯(lián)接在一起，連接件允許所述絕緣體裝置進(jìn)行機(jī)械折疊。折疊式絕緣體裝置的絕緣段具有在其內(nèi)形成的腔，腔包含由絕緣材料包圍的光纖。
文檔編號(hào)H01B17/14GK102498529SQ201080016818
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者艾倫·H·羅斯 申請(qǐng)人:阿爾斯通電網(wǎng)簡(jiǎn)易股份有限公司