專利名稱：氣體絕緣電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體絕緣電纜，具有基本上圓柱體對(duì)稱結(jié)構(gòu)的高電壓載流導(dǎo)體，填充絕緣氣體的壓力管，以及在壓力管中同心地夾持載流導(dǎo)體的支撐絕緣體，其具有至少一在軸向方向上沿電纜段全長(zhǎng)延伸的、與管直徑相比是大的、并置于載流導(dǎo)體護(hù)套表面的第一絕緣體。
上述形式的氣體絕緣電纜例如已經(jīng)在美國(guó)專利US-A-4,705,914中描述了。該氣體絕緣電纜作為可彎曲的電纜構(gòu)成，并且有一個(gè)氣密的、圓柱體對(duì)稱的、由波紋形薄板制成的外套，在其上包敷有絕緣材料。外套內(nèi)充以低壓的絕緣氣體，例如SF6。外套內(nèi)的中心是高電壓載流導(dǎo)體，其具有一個(gè)由波紋形薄板構(gòu)成的封皮，并且在封皮內(nèi)敷設(shè)有導(dǎo)線。載流導(dǎo)體由支撐絕緣體固定在電纜外套內(nèi)。支撐絕緣體是由許多個(gè)軸向設(shè)置的管狀絕緣體構(gòu)成，其沿圓周方向圍繞著載流導(dǎo)體分布設(shè)置。支撐絕緣體全是梯形橫斷面，較小的梯形底邊總是設(shè)置在載流導(dǎo)體的板材封皮上，而較大的梯形底邊總是靠在電纜外套的內(nèi)側(cè)。沿著圓周方向，相鄰的絕緣體用其梯形的側(cè)邊相互地支撐著。如此形成的氣體絕緣電纜主要有以下突出的缺點(diǎn)，即載流導(dǎo)體受其構(gòu)形限制，并且受絕緣體在導(dǎo)體曲率方面構(gòu)形的限制，并且由此導(dǎo)致在電纜外套的中心總是有較高的溫升。
本發(fā)明如下所述氣體絕緣電纜1，具有一基本為圓柱體對(duì)稱構(gòu)形的高電壓載流導(dǎo)體4，一填充絕緣氣體的壓力管3及一在壓力管3中同心地夾持載流導(dǎo)體4的支撐絕緣體2，其具有至少一在軸向方向上沿電纜段全長(zhǎng)延伸的、與管直徑相比是大的、并置于載流導(dǎo)體護(hù)套表面的第一絕緣體。第一絕緣體以如下方式構(gòu)成，沿著氣體絕緣電纜1徑向的截面基本上是圓形或者橢圓形，并且在截面上，把確定截面的圓的某一部分或確定截面的橢圓彎曲較小的某一部分安置在載流導(dǎo)體4上。
如上述的發(fā)明，其任務(wù)在于提供一種氣體絕緣電纜，能夠以簡(jiǎn)單的及經(jīng)濟(jì)的方式制造，并且具有有利的電性能。
按照本發(fā)明氣體絕緣電纜的長(zhǎng)電纜線段，可以通過將載流導(dǎo)體、壓力管及一個(gè)或多個(gè)絕緣體構(gòu)成一個(gè)裝配體，氣密地封閉該裝配體，用絕緣氣體迅速充填封閉的裝配體，并且制造起來無大的裝配消耗。通過適當(dāng)?shù)膯蝹€(gè)或多個(gè)絕緣體的構(gòu)形，同時(shí)顯著地降低了不希望的電場(chǎng)峰值，其出現(xiàn)在由載流導(dǎo)體，支撐絕緣體及絕緣氣體所確定的三態(tài)點(diǎn)范圍之內(nèi)。
其特殊的優(yōu)點(diǎn)是載流導(dǎo)體在其外殼表面上沒有槽-有點(diǎn)像常規(guī)的氣體絕緣電纜-來固定支撐絕緣體，或者沒有其它的凹陷，有點(diǎn)像呈波浪形結(jié)構(gòu)的以及用于提高柔性所構(gòu)成上表面的電纜。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式以及由此可達(dá)到的其它優(yōu)點(diǎn)參照附圖詳細(xì)說明如下

圖1示出了按照本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氣體絕緣電纜的徑向截面俯視圖；圖2按照本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的一段氣體絕緣電纜的側(cè)視圖，其去掉了面向觀察者電纜外殼管部分；圖3絕緣管端頭段的側(cè)視圖，其是按照?qǐng)D1和圖2在制造氣體絕緣電纜的實(shí)施方式中的支撐絕緣體時(shí)被采用；圖4根據(jù)圖3在絕緣管連接之后的端頭段的側(cè)視圖；圖5根據(jù)圖4沿絕緣管軸向的端頭段的俯視圖；圖6根據(jù)圖1的氣體絕緣電纜實(shí)施方式的徑向截面的部分俯視圖，具有圓形橫截面的絕緣管，當(dāng)氣體絕緣電纜運(yùn)行時(shí)建立的電場(chǎng)等勢(shì)面；圖7一表示圖6的電場(chǎng)強(qiáng)度E與距離S的關(guān)系曲線圖，此距離S為從高電壓載流導(dǎo)體上的絕緣管中心支點(diǎn)到放置在絕緣管護(hù)套表面的測(cè)試點(diǎn)之間的距離；圖8按照現(xiàn)有技術(shù)采用具有梯形截面的絕緣管，該氣體絕緣電纜的一實(shí)施方式的徑向截面的部分俯視圖，同時(shí)表示氣體絕緣電纜運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)的電場(chǎng)等勢(shì)面；圖9一表示圖8所示的電場(chǎng)強(qiáng)度E與距離S的關(guān)系曲線圖，此距離S為從高電壓載流導(dǎo)體上的絕緣管中心支點(diǎn)到放置在絕緣管護(hù)套表面的測(cè)試點(diǎn)之間的距離。
在所有的附圖中，相同作用的零部件使用相同的附圖標(biāo)記。圖1中用標(biāo)記1表示的氣體絕緣電纜具有安置在剛性壓力管3中心的支撐絕緣體2上的圓柱形載流導(dǎo)體4，該載流導(dǎo)體4最好是中空構(gòu)形。壓力管3借助于絕緣氣體，例如SF6，填充到幾個(gè)巴的壓強(qiáng)，并且可以用金屬，例如鋁或鋼或者必要時(shí)用涂敷導(dǎo)電膜層的塑料，例如聚乙烯來構(gòu)成壓力管3。壓力管3包封的氣體空間可以簡(jiǎn)單方式用壓強(qiáng)傳感器來監(jiān)測(cè)其密封性。絕緣氣體可以通過壓力管3以及必要時(shí)也通過載流導(dǎo)體4進(jìn)行環(huán)流。
支撐絕緣體2是由8根沿縱軸方向延伸并沿圓周包圍載流導(dǎo)體4的相同尺寸的絕緣管5構(gòu)成的。這些絕緣管優(yōu)選使用聚合物，尤其選用聚乙烯為基礎(chǔ)的熱塑性塑料構(gòu)成。在圖示的截面圖中可以看出這些絕緣管5會(huì)具有圓形的斷面。確定截面的圓總是位于載流導(dǎo)體4的護(hù)套表面及壓力管3的內(nèi)表面之間。
在氣體絕緣電纜1的電流承受能力規(guī)定載流導(dǎo)體4的外徑，以及載流導(dǎo)體4和壓力管3之間絕緣間距規(guī)定壓力管3的最小內(nèi)徑的情況下，對(duì)絕緣管5的外徑如此進(jìn)行選擇相鄰絕緣管5的外表面應(yīng)當(dāng)相互接觸。這樣的布置一般不會(huì)出現(xiàn)由于采用8至20個(gè)絕緣管5而造成規(guī)定絕緣間距的壓力管3的最小內(nèi)徑的顯著擴(kuò)大。
對(duì)介電臨界范圍內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度值，尤其是靠近絕緣管5的載流導(dǎo)體4表面的電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行研究，結(jié)果表明圖1所示的氣體絕緣電纜運(yùn)行時(shí)所出現(xiàn)的場(chǎng)強(qiáng)峰值，其結(jié)果顯著地小于依照現(xiàn)有技術(shù)采用至少一梯形截面絕緣管的氣體絕緣電纜。這可以從圖6至9明顯地看出來。由這些圖可得知圖1所示的氣體絕緣電纜采用至少一圓形截面的絕緣管5的情況下，其電場(chǎng)強(qiáng)度在優(yōu)選三相點(diǎn)呈現(xiàn)的峰值，僅僅是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的氣體絕緣電纜采用至少一梯形截面的絕緣管5′情況下場(chǎng)強(qiáng)峰值的60～70％。
在按照?qǐng)D2的氣體絕緣電纜的實(shí)施方式情況下，支撐絕緣體2是呈螺旋形纏繞包圍著載流導(dǎo)體4，以有利的方式用絕緣管5″構(gòu)成絕緣體。絕緣管5″以其外表面徑向向外的部分安置在壓力管3的內(nèi)側(cè)，并以其外表面徑向向內(nèi)的部分在壓力管3內(nèi)同心地支撐著載流導(dǎo)體4。沿軸向，載流導(dǎo)體4可通過兩個(gè)未示出的防電弧絕緣子來固定，其限制了規(guī)定的-例如幾百米長(zhǎng)-壓力管3的區(qū)段，在該區(qū)段內(nèi)封裝絕緣氣體。
電纜區(qū)段的端頭是供裝配人員使用的，并且能夠包含介質(zhì)，其促使電纜區(qū)段內(nèi)的絕緣氣體進(jìn)行環(huán)流。這樣的環(huán)流對(duì)于冷卻載流導(dǎo)體4和將不希望的濕氣傳遞到區(qū)段端頭都是有益的，在該處通過吸收和凝結(jié)可以容易地將潮氣除掉。絕緣管5″的螺旋線形的構(gòu)成，有利于絕緣氣體的循環(huán)，并且在區(qū)段端頭可以此將潮氣分離以及必要時(shí)分離存在的其它不希望的雜質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)氣體絕緣電纜1特別好的運(yùn)行安全性。同時(shí)絕緣管5″不僅以軸向的而且還以徑向的分力來承載壓力管3的內(nèi)表面，由此均衡傳遞到壓力管上的力，例如這在僅有軸向敷設(shè)的絕緣管情況下是可能的，因而矯正樣直壓力管3可在很大程度上被避免。通過改變絕緣管5″螺旋線的螺旋角和/或通過使用另一個(gè)或多個(gè)絕緣管，支撐絕緣體2的機(jī)械強(qiáng)度以及由此帶來的氣體絕緣電纜1的運(yùn)行安全性可以達(dá)到最佳狀態(tài)。
螺旋線形纏繞的絕緣管5″在沿徑向切開所產(chǎn)生的平面上具有一橢圓斷面，并將確定橫截面的橢圓的彎曲較小部分的某一區(qū)段放置在載流導(dǎo)體4上。這樣的絕緣管5″同平行于壓力管3所放置的絕緣管5相比，在三相點(diǎn)處具有一樣的介電特性。換言之，按照本發(fā)明在氣體絕緣電纜的此實(shí)施方式情況下，也將避免氣體絕緣電纜1在運(yùn)行時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度呈現(xiàn)過多提高。
圖3至圖5中示出的是根據(jù)圖1和圖2的實(shí)施方式所使用的絕緣管5或5″的端頭。圖3表示這種絕緣管的最初開口端，通過熱加工而被壓扁了，并構(gòu)成圖4及圖5所示的端頭接合縫6。絕緣管5或5″的兩端形成的端頭接合縫6如此形成，以使得該縫總是基本上平行于在載流導(dǎo)體4和壓力管3之間的氣體空間中存在電場(chǎng)的等勢(shì)面。由此避免了在絕緣管5或5″端頭出現(xiàn)過度的電場(chǎng)畸變。
附圖標(biāo)記表1氣體絕緣電纜2支撐絕緣體3壓力管4載流導(dǎo)體5、5′、5″絕緣管6端頭接合縫
權(quán)利要求
1.氣體絕緣電纜(1)，具有一基本為圓柱體對(duì)稱構(gòu)形的高電壓載流導(dǎo)體(4)，一填充絕緣氣體的壓力管(3)及一在壓力管(3)中同心地夾持載流導(dǎo)體(4)的支撐絕緣體(2)，其具有至少一在軸向方向上沿電纜段全長(zhǎng)延伸的、與管直徑相比是大的、并置于載流導(dǎo)體護(hù)套表面的第一絕緣體。其特征在于第一絕緣體以如下方式構(gòu)成，沿著氣體絕緣電纜(1)徑向的截面基本上是圓形或者橢圓形，并且在截面上，把確定截面的圓的某一部分或確定截面的橢圓彎曲較小的某一部分安置在載流導(dǎo)體(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體絕緣電纜(1)，其特征在于第一絕緣體作為絕緣管(5)構(gòu)成，且平行于壓力管(3)的軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的氣體絕緣電纜(1)，其特征在于作為絕緣管(5)構(gòu)成的第二絕緣體，具有與第一絕緣管(5)的相應(yīng)的外徑；并且通過載流導(dǎo)體(4)的電流承受能力規(guī)定載流導(dǎo)體(4)的外徑，以及通過絕緣間距規(guī)定壓力管(3)的最小內(nèi)徑的情況下，壓力管(3)的內(nèi)徑和絕緣管(5)的外徑是這樣進(jìn)行選擇的，即相鄰絕緣管(5)的外套表面應(yīng)當(dāng)相互接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的氣體絕緣電纜(1)，其特征在于，含有的絕緣管(5)的數(shù)量最小為8，最大為20。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體絕緣電纜(1)，其特征在于，第一絕緣體是以螺旋形纏繞方式構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方式絕緣電纜(1)，其特征在于，第一絕緣體是由一圍著載流導(dǎo)體(4)纏繞的絕緣管(5″)構(gòu)成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的氣體絕緣電纜(1)，其特征在于，絕緣管(5″)在其兩端被壓扁構(gòu)成并含有端頭接合縫(6)，端頭接合縫(6)基本上平行于氣體絕緣電纜(1)在運(yùn)行時(shí)所建立時(shí)電場(chǎng)等勢(shì)面。
全文摘要
氣體絕緣電纜(1)具有一圓柱體對(duì)稱構(gòu)形的高電壓載流導(dǎo)體(4)，一填充絕緣氣體的壓力管(3)及一在壓力管(3)內(nèi)同心夾持載流導(dǎo)體(4)的支撐絕緣體(2)。支撐絕緣體(2)至少是由一軸向敷設(shè)或螺旋線形纏繞的絕緣管(5″)構(gòu)成，它以其護(hù)套表面的一部分靠在壓力管(3)的內(nèi)表面上，并以其護(hù)套表面的另一部分靠在載流導(dǎo)體(4)的護(hù)套表面上。
文檔編號(hào)H01B9/00GK1156888SQ96114468
公開日1997年8月13日 申請(qǐng)日期1996年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月15日
發(fā)明者B·莫里茨, G·拉薩伯格 申請(qǐng)人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司