專利名稱:高壓設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種高壓設(shè)備。
已知的高壓設(shè)備包括一內(nèi)部充有例如SF6的絕緣氣體的接地金屬殼體,所述殼體的與傳導(dǎo)高壓的有源部件相對(duì)置的內(nèi)表面上帶有保護(hù)性涂層。這個(gè)保護(hù)層使該表面變得光滑,特別是利于清潔,而不會(huì)出現(xiàn)粗糙表面殘留纖維或其它清洗媒介物的余渣的問題,這些殘留物導(dǎo)致絕緣氣體間隙的絕緣強(qiáng)度下降。在這種設(shè)備的有源部件表面上也常常帶有同樣的保護(hù)層。
DE 41 20 309 A1公開了一種高壓設(shè)備,它的金屬外殼內(nèi)充有絕緣氣體,輸送電壓的有源部件裝在此殼體內(nèi)。在該殼體的內(nèi)表面上和有源部件的外表面上帶有保護(hù)性涂層。在這種高壓設(shè)備中,由于自由漂移的或固定不動(dòng)的粒子的存在,使絕緣氣體間隙的絕緣強(qiáng)度下降,但其程度受到限制,因?yàn)樘貏e加有保護(hù)涂層,并且至少部分地涂覆了第二保護(hù)涂層。導(dǎo)電粒子在這種高壓設(shè)備中的運(yùn)動(dòng)并無規(guī)則。此外,與沒有加所述涂層的表面相比較,由導(dǎo)電粒子引起的粒子放電強(qiáng)度顯著減弱。但是,在這種高壓設(shè)備中的自由電子并非規(guī)則可靠地活動(dòng),它們會(huì)具有不利的影響。如果在表面的附近所產(chǎn)生的電子是在尖狀物上局部放電的結(jié)果或是粒子被捕獲的結(jié)果,則絕緣氣體間隙的絕緣強(qiáng)度可獲得改善。此外,采用第二保護(hù)涂層成本較高。
因此,本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高壓設(shè)備,它使自由電子從絕緣間隙中能可靠地脫離,并且可將由自由粒子產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象減小到非臨界的強(qiáng)度值。
本發(fā)明所獲得的效果主要體現(xiàn)在由開關(guān)過程或放電過程所產(chǎn)生的自由電子在其引起閃絡(luò)擊穿之前已由填充劑所捕獲和吸收。
這種高壓設(shè)備具有金屬外殼,內(nèi)部充有絕緣氣體,殼體包圍著傳輸電壓的有源部件。在外殼的內(nèi)表面上或在有源部件的外表面上至少加有一局部涂層,或者在外殼的內(nèi)表面上和有源部件的外表面上都附加至少一個(gè)至少是局部覆蓋的保護(hù)涂層。至少一個(gè)保護(hù)層內(nèi)攙雜有至少一種填充劑。
這種保護(hù)涂層可直接在合適的表面上進(jìn)行汽相淀積形成,它包括至少一種填充劑。然而,該保護(hù)涂層也可使用攙雜有至少一種填充劑的涂漆表面形成,這里漆可以用環(huán)氧樹脂漆或基于聚乙烯的漆。
如果將至少一種填充劑集中到漆或保護(hù)層的表面上,則可產(chǎn)生特別好的效果。
最好采用C60作為填充劑之一。然而,也可使用具有較大分子的填充劑。
所附的權(quán)利要求進(jìn)一步補(bǔ)充和完善了本發(fā)明。
通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述可更清楚全面地了解本發(fā)明的附加的內(nèi)容和許多有益效果,該附圖展示了一種實(shí)施方法,其中這張唯一附圖表示本發(fā)明的高壓設(shè)備的一個(gè)局部視圖。
現(xiàn)在參看附圖,該圖表示本發(fā)明的高壓設(shè)備的一個(gè)局部。一個(gè)大致為圓筒形的耐壓的金屬外殼1包容著一個(gè)充有SF6絕緣氣體的內(nèi)部空間2。有源部件位于外殼1的中心,圖中只以簡化形式表示出一個(gè)開關(guān)點(diǎn)。在開關(guān)點(diǎn)的一側(cè)為圖中未示出的固定觸頭,其上集中地環(huán)繞有一屏蔽3。在屏蔽3內(nèi)還裝有用于傳導(dǎo)額定電流的觸頭(圖中未示出)。在開關(guān)點(diǎn)的另一側(cè)是動(dòng)觸頭5和集中地環(huán)繞住動(dòng)觸頭的屏蔽4,圖中所示為開關(guān)斷開位置,用于轉(zhuǎn)送額定電流所需的觸頭位于屏蔽4內(nèi),圖中也未示出。這一圖示的開關(guān)點(diǎn)可以是斷路器的一部分,也可是絕緣子或負(fù)荷開關(guān)或接地開關(guān)或接地絕緣子的一部分。
屏蔽3是由金屬板6制成,其上覆蓋著一保護(hù)層7,該保護(hù)層7面向外殼1的表面?zhèn)炔⑶颐嫦蛳鄬?duì)設(shè)置的屏蔽4。屏蔽4由金屬板8制成,它的面向外殼1的表面上和相對(duì)著位于對(duì)側(cè)的屏蔽3的表面上覆蓋著一保護(hù)層9。外殼1的內(nèi)表面也完全地或局部地覆蓋著保護(hù)層10。這些保護(hù)層7,9和10包括一種加入填充劑的環(huán)氧樹脂漆的基本材料,在此情況下,具體地是C60被引入。也可使用以聚乙烯為基的漆作為基本材料。這種填充料的制造可參見美國US5,227,038號(hào)專利說明書。除了這種填加劑外,也可使用導(dǎo)電的或半導(dǎo)體的摻雜,例如TiO2成份或?qū)щ娡苛螦l2O3或各種物質(zhì)的混合物,這些添加料是用于保護(hù)涂層的標(biāo)準(zhǔn)材料。此外,其他一些導(dǎo)電物質(zhì)也可用于制造所述涂層。在這種情況下,這種導(dǎo)電的保護(hù)層使所涂覆的部件表面變成不導(dǎo)電的平滑的表面。由于這些部件位于導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的活性保護(hù)層內(nèi),因此任何略微突出于其表面上的細(xì)小尖狀部位不再對(duì)絕緣構(gòu)成不利影響。
可以在外殼1的內(nèi)表面上和有源部件的外表面上整體地涂上述保護(hù)涂層。也可以只在高壓設(shè)備的一個(gè)區(qū)域上或多個(gè)區(qū)域上提供所述保護(hù)涂層,并且,尤其是在那些開關(guān)氣體或其他開關(guān)沉積物可能出現(xiàn)之處設(shè)置該保護(hù)層,不過對(duì)某些應(yīng)用情況,只在有源部件上覆蓋保護(hù)層就足以滿足要求,特別是可在高壓設(shè)備的一或多個(gè)區(qū)域上敷設(shè)。
如果填充劑集中在漆層表面上,將使該填充劑發(fā)揮出色的高效率。填充劑C60特別適于用在高壓設(shè)備中,因?yàn)樗鼘?duì)自由電子具有良好的吸收性。此外,它的制備比較簡單,因此對(duì)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合有很好的適應(yīng)性。在這種情況下也可以采用碳原子含量高于C60的填充劑。
直接在適當(dāng)?shù)谋砻嫔掀嗟矸e的填充層包括至少一種填充劑,這種填充層可用作保護(hù)涂層7,9,10。在這種情況下,在汽相淀積填充劑之前,常常將以環(huán)氧樹脂為基的粘合劑施加到所述表面上作為附加的粘合層。這樣,在填充劑分子與適當(dāng)表面之間形成一種特殊的薄膜連接。如果采用單組分的粘合劑作為粘合劑,則使保護(hù)層的形成工藝特別簡單。CIBA-GEIGY公司的單組分粘合劑Araldite AV 119(Araldite是CIBA-GEIGY公司的注冊(cè)商標(biāo))由于具有觸變性,可被特別容易地加工。由于汽相淀積是在較高溫度下進(jìn)行的,在這一加工過程中,單組分粘合劑Araldite AV 119基本上固化。但是其固化程度尚不夠,還需放入爐中額外處理后實(shí)現(xiàn)固化。
在生產(chǎn)所述保護(hù)涂層7,9,10時(shí),在應(yīng)用單成組粘合劑Araldite AV 119作為附加粘合層之前,一般應(yīng)將金屬表面快速噴砂處理,以便在有關(guān)的表面上獲得一具有良好粘結(jié)特性的粘附層。在噴砂后,利用諸如丙酮或三氯乙烯的油脂溶劑對(duì)該粗糙的表面進(jìn)行化學(xué)去脂。之后,將單組分粘合劑Araldite AV 119均勻地涂布到已去脂的表面上。這種單組分粘合劑Araldite AV 119是基于雙酚A形成的環(huán)氧樹脂粘合劑,它加工簡單并不出現(xiàn)滴流現(xiàn)象。
在該表面和粘著層的接合處之間的表面上可能會(huì)出現(xiàn)尖峰放電,并引起電場(chǎng)失真。為消除這一電場(chǎng)失真,可將單組分粘合劑摻雜一些導(dǎo)電的或半導(dǎo)體的粉末,從而以這種方式避免了在此區(qū)域的粘合劑層在等電位表面內(nèi)出現(xiàn)電場(chǎng)失真,以這種方式,還可避免在此區(qū)域內(nèi)發(fā)生局部放電現(xiàn)象。
下面更詳細(xì)地結(jié)合
本發(fā)明的作用方式。如果高壓設(shè)備承載有電壓,如果開關(guān)點(diǎn)處于斷開位置,如圖中所示,自由電子總是由電離輻射產(chǎn)生,以及由自由運(yùn)動(dòng)的或固定的粒子的局部放電產(chǎn)生。以這種方式產(chǎn)生的自由電子可進(jìn)一步產(chǎn)生自由電子雪崩,而且在不利的情況下,例如設(shè)備的絕緣水平已由于過載的拖累而出現(xiàn)減弱,則可能在有源部件和接地外殼1之間產(chǎn)生擊穿閃絡(luò)現(xiàn)象。只有當(dāng)這些自由電子由存在于保護(hù)層7,9內(nèi)的填充劑所吸收并在其產(chǎn)生后立即被變?yōu)闊o害的情況下,才能完全避免所述閃絡(luò)現(xiàn)象。
如果將傳統(tǒng)的高壓設(shè)備系統(tǒng)化地加裝這些含有填充劑的保護(hù)涂層7,9,10,則使所述高壓設(shè)備的操作安全性得以極大提高。
如果以往的安全極限認(rèn)為是足夠的,則相對(duì)于等量的傳統(tǒng)的高壓設(shè)備的尺寸而言,帶有填充劑的保護(hù)層7,9,10的高壓設(shè)備的尺寸可大大減小,這將取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
當(dāng)含有填充劑的保護(hù)層7,9,10和在開關(guān)操作期間及由自由電子產(chǎn)生的氣體云之間相接觸時(shí),這些涂層仍具有優(yōu)良的性能。保護(hù)層或填充劑吸收所述自由電子,從而增大了屏蔽3和4之間及開關(guān)觸頭間的絕緣阻抗。這加快了開關(guān)斷點(diǎn)的絕緣恢復(fù)能力,使所述開關(guān)的遮斷容易提高,或者說開關(guān)的安全性增強(qiáng)。
雖然,在本發(fā)明的教導(dǎo)下,完全可以作出本發(fā)明的各種完善和改變。可以認(rèn)為,這些在實(shí)踐本發(fā)明中得出的并未在此專門說明的改進(jìn)均在所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.高壓設(shè)備,具有內(nèi)部充有絕緣氣體的金屬外殼,外殼內(nèi)容納有承壓的有源部件,在外殼的內(nèi)表面上或在有源部件的外表面上至少裝有一至少為局部敷設(shè)的保護(hù)層,或者在外殼的內(nèi)表面和有源部件的外表面上均至少裝有一至少為局部敷設(shè)的保護(hù)層,其中-至少一個(gè)保護(hù)層摻雜有至少一種填充劑。
2.如權(quán)利要求1的高壓設(shè)備,其特征在于-該保護(hù)層是直接在合適的表面上采用汽相淀積形成,并包括至少一種填充劑。
3.如權(quán)利要求1的高壓設(shè)備,其特征在于-該保護(hù)層是施加到合適的表面上的摻雜有至少一種填充劑漆層。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓設(shè)備,其特征在于-所述漆是一種環(huán)氧漆或基于聚乙烯的漆。
5.如權(quán)利要求3所述的高壓設(shè)備,其特征在于-至少一種填充劑集聚在漆層的表面上。
6.如權(quán)利要求1-5中任一所述的高壓設(shè)備,其特征在于-至少一種填充劑為C60。
7.如權(quán)利要求1-6中任一的高壓設(shè)備,其特征在于-在有源部件上和絕緣保護(hù)開關(guān)觸頭上形成的至少一屏蔽件上裝有該保護(hù)涂層。
8.如權(quán)利要求2的高壓設(shè)備,其特征在于-在相應(yīng)的表面上進(jìn)行汽相淀積之前,先涂覆一涂層,用于改善填充劑粘著性。
9.如權(quán)利要求8的高壓設(shè)備,其特征在于-所述用于改善填充劑粘著性涂的層為單組分的粘合劑。
10.如權(quán)利要求9的高壓設(shè)備,其特征在于-所述單組分粘合劑是基于環(huán)氧樹脂的粘合劑。
全文摘要
一種高壓設(shè)備,具有內(nèi)部充有絕緣氣體的金屬外殼,外殼內(nèi)容納著承壓的有源部件。此外,在外殼(1)的內(nèi)表面上或在有源部件的外表面上至少有一至少為局部敷設(shè)的保護(hù)涂層(7,9,10),或者在外殼(1)的內(nèi)表面和有源部件的外表面上都至少有一至少為局部敷設(shè)的保護(hù)層,此保護(hù)層上摻雜有至少一種填充劑,這種填充劑可吸收自由電子,從而提高高壓設(shè)備的絕緣水平。
文檔編號(hào)H02G5/06GK1111407SQ94113368
公開日1995年11月8日 申請(qǐng)日期1994年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月28日
發(fā)明者I·赫斯特, R·D·皮施 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司