专利名称：用于电连接的设备、用于制造此类设备的方法和电气装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电连接到用于中压和/或高压(例如12、对或361^)的能量供应导体的设备，包括具有外周界的电压承载元件以及具有内周界的管状外壳，所述外壳限定纵轴且由聚合物形成并被连接到电压承载元件。电压承载元件沿着外壳的轴向方向延伸， 并且沿着电压承载元件的轴向延伸部分的至少一部分，外壳轴向地延伸，在其内周界与电压承载元件的外周界之间具有空间。外壳提供有用于在沿着电压承载元件的轴向延伸部分的所述一部分的某处连接到容器的壁的外接触表面，并且所述外壳适合于将所述空间从设备被连接到的容器外面的环境分离。至少沿着电压承载元件的轴向延伸部分的所述一部分的一段，用不同于外壳的电绝缘材料的电绝缘材料的填料来填充所述空间，填料沿着所述段完全填充所述空间。该设备包括用于引导由电压承载元件产生的电场的至少一个引导元件，该引导元件是至少部分地导电的。本发明还涉及一种用于制造此类设备的方法，包括用处于液态的填料来填充所述空间并允许填料凝固的步骤。此外，本发明涉及一种电气装置， 包括此类设备和具有接地的壁的容器。
背景技术：
传统上，电功率套管是由用模压在电导体周围型的热固性树脂(诸如环氧树脂) 形成的电绝缘部分制成的。绝缘的目的是防止导体与容器的壁之间的放电，套管通过该容器的壁突出。热固性树脂提供有有效地高的厚度以提供在这方面令人满意的功能。然而， 模压热固性材料的厚的实心主体是高成本的过程，并且已经寻找了替换。US 4，458，101公开了包括细长环氧树脂绝缘壳的气体绝缘套管。高压下的内导体被设置在壳内，并且在导体与壳的内面之间提供了电绝缘气体。DE-A1-10 2007 007 498描述了一种具有其中设置了导体的金属壳体的索环。导体通过在导体与壳体之间的空间中提供的玻璃体与壳体绝缘。US 3，178，505公开了具有在其内部设置了导体接线柱的绝缘外壳的终端套管。在导体接线柱与外壳之间的空间中提供了绝缘气体或液体，例如空气或油。W0-A1-2008/074166描述了一种套管和一种用于借助于模具来制造该套管的方法。套管具有用于容纳导体柱的管且包括绝缘壳，其封装围绕该管的电场分级绝缘。作为将热固性材料用于套管的替代，已经提出了热塑性材料。在 US-A1-2006/0178026中，描述了电连接器和用于借助于模具来形成该电连接器的方法，其中，接口壳由热塑塑料形成。在EP-A2-1 496 576中，连接器包括绝缘部分和导电接触部分，其中，绝缘部分是在热塑塑料中注塑成型的。在现有技术中，还提出了让套管包括由热塑性材料制成的管状主体，其被连接到导体并具有将被连接到气密容器的壁的薄壁外壳。在导体与管状主体的外壳之间存在空白空间，并且该空白空间与气密容器的内部连通，其被提出充满电绝缘气体，诸如六氟化硫 SF6。薄壁套管的使用导致相对于现有技术的热固性套管的使用而言较低的生产成本。EP-A2-0 381 638公开了一种供在分布借助于绝缘气体来绝缘的设备中使用的电导体套管。套管具有由热塑塑料制成的管状绝缘主体且适合于通过设备壁中的孔。导体通过绝缘主体共轴地延伸，并且导体与绝缘主体之间的空间充满绝缘气体，例如SF6。W0-A1-2007/065912公开了一种具有由热塑塑料制成且包括外壳和内套筒的绝缘主体的索环，内套筒围绕沿着延伸通过所述主体的导电元件的一部分的整个长度设置在所述套筒中的高压导电元件。在内套筒与外壳之间形成的空间充满绝缘气体。然而，在导体与外壳之间的空间中单独使用绝缘气体可能不足以获得源自于导体的放电的保证预防。如果存在来自容器的任何绝缘气体泄漏，则如在W0-A1-2007/065912 中提出的设备例如变得敏感且可能受到放电。热塑塑料的薄壁的缺点还可能是其可能受到从大气到套管被连接到的容器中的湿气扩散。为了克服这些问题，已经提出用其它材料来取代导体与热塑性外壳之间的空间中的气体。EP-A 1-1 845 596描述了一种用于电连接到用于中压和高压的能量供应导体的设备，其包括由热塑性聚合物制成并包括外壳和内套筒的绝缘部分，内套筒围绕沿着延伸通过所述绝缘部分的导电元件的部分的整个长度设置在所述套筒中的导电元件。在套筒与外壳之间形成的空间被提出充满诸如硅橡胶的固体材料。W0-A2-2009/047357公开了一种用于电连接到用于中压和高压的能量供应导体的设备，包括由热塑性聚合物制成且包括外壳和内套筒的绝缘部分，所述内套筒紧密地围绕设置在其中的导电元件。内套筒通过径向壁或支柱连接到外壳，该径向壁或外壳沿着导电元件的轴向延伸部分轴向地延伸。套筒与外壳之间的空间充满不同于外壳的电绝缘材料的电绝缘材料的填料。提出了填料包括弹性体或聚氨酯作为主要成分。还公开了一种用于制造此类设备的方法，其包括用液态的填料来填充所述空间并允许填料凝固的步骤。然而，仍需要用于中压和高压的改进的套管，其相对于上述现有技术解决方案而言制造起来不那么复杂。
发明内容
本发明的目的因此是提供一种用于中压和高压的改进的套管。本发明的目的是提供一种用于产生用于中压和高压的套管的有效方法。本发明的另一目的是提供一种能够以有效的方式产生的用于中压和高压的套管。通过提供用于电连接到用于中压和/或高压(例如12、对或361^)的能量供应导体的设备来达到本发明的上述目的，其包括具有外周界的电压承载元件，以及具有内周界的管状外壳，该外壳限定纵轴且是由聚合物形成的并连接到电压承载元件，电压承载元件沿着外壳的轴向方向延伸，并且沿着电压承载元件的轴向延伸部分的至少一部分，外壳轴向地延伸，在其内周界与电压承载元件的外周界之间具有空间，外壳提供有用于在沿着电压承载元件的轴向延伸部分的所述一部分的某处连接到容器的壁的外接触表面，外壳适合于将所述空间从设备被连接到的容器外面的环境分离，至少沿着电压承载元件的轴向延伸部分的所述一部分的一段，用不同于外壳的电绝缘材料的电绝缘材料的填料来填充空间，填料沿着所述段完全填充空间，并且所述设备包括至少一个引导元件，其用于引导由电压承载元件产生的电场，该引导元件是至少部分地导电的，其中，在所述空间中提供该引导元件。在现有技术中，在外壳的壁内部模压引导元件或屏蔽元件。通过将引导元件放置在所述空间中，根本地促进了外壳的产生，提供了低成本外壳。由于引导元件未被与外壳一起模压，所以引导元件可以由有利的导电或部分导电材料(例如导电聚合物)制成，其在被与外壳一起模压时不能被适当地使用。还提供了在已产生外壳之后对引导元件进行定位并选择有不同材料制成的引导元件的灵活性。因此，使得设备的制造更加灵活，提供了用于中压和高压的改进的套管，以及能够以有效的方式制造的用于中压和高压的低成本套管。引导元件可以由任何适当的导电或部分导电材料制成，例如导电金属、导电聚合物等。用本发明，可以容易地组装套管并使其适合于各种应用。从而，提供了一种用于中压和高压的改进的套管。电压承载元件可以是导体。根据根据本发明的设备的有利实施例，引导元件轴向地延伸并形成屏蔽物。从而， 提供了有效的屏蔽。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，引导元件位于沿着电压承载元件的轴向延伸部分的所述一部分的所述段的某处位置。根据根据本发明的设备的有利实施例，将引导元件与外壳的内周界径向地间隔开，在引导元件与外壳的内周界之间提供沿径向方向的间隙，并用填料来填充该间隙。因此，引导元件和外壳的内周界限定间隙。用所述间隙，在引导元件与外壳的内周界之间提供填料，并且防止了在引导元件与外壳之间形成任何气陷或空隙。填料中的空隙或气陷增加了局部放电的风险。因此，本实施例提供了用于中压和高压的改进的套管。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，提供了多个支撑部件，每个具有径向延伸部分，并且该支撑部件适合于在引导元件与外壳的内周界之间提供间隙。这是将引导元件从外壳间隔开的有效方式，这仍允许填料到达其之间的间隙。支撑部件可以具有例如细长腿形式的多种适当设计。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，所述多个支撑部件中的至少两个被周向地间隔开。从而，填料能够有效地填充间隙。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，支撑部件与引导元件成一整体。作为替换，可以为外壳的内周界提供支撑部件。为了促进设备的组装，可以为外壳的内周界或引导元件提供与支撑部件互补的轴向引导槽，由此，能够插入引导元件并将其容易地定位于所述空间中的正确位置上。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，该设备包括被连接到引导元件且延伸通过外壳并被暴露于外壳的外面的导电部件。由此，以有效的方式提供了引导元件与外壳的外部之间的导电路径，这有效地使得能够实现本领域的技术人员所已知的测量。有利地， 为引导元件的外周界提供适合于接收导电部件的突出体。从而，可以使导电部件在不穿透引导元件的内周界的情况下与引导元件进行牢固的接触。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，该导电部件是适合于穿透外壳的自攻螺丝部件。有利地，为外壳的外周界提供凹口，并且例如用导槽和支撑部件的适当布置以这样的方式来设计引导元件和外壳的内周界，即导电部件在其在所述凹口处穿透外壳时被引导元件的突出体所接收。根据根据本发明的设备的有利实施例，引导元件是管状的且围绕电压承载元件。 由此，提供了用于抑制外壳的外接触表面的区域中的电场的有效屏蔽，其还促进了设备的制造和组装。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，其中，引导元件是管状的，管状引导元件限定中心轴，并且电压承载元件限定纵轴，其中，管状引导元件的中心轴与电压承载元件的纵轴基本上在同一直线上。从而，提供了有效的屏蔽。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，该设备包括在所述空间中提供的多个引导元件。通过具有在所述空间中提供的被电分离的至少两个引导元件，获得了电场的有利屏蔽，并且还可以执行有利的测量，例如电压测量。根据根据本发明的设备的有利实施例，在所述空间中提供用于测量的至少一个传感器元件。有利地，所述传感器元件位于沿着电压承载元件的轴向延伸部分的所述一部分的所述段的某处。该传感器元件可以是例如霍尔传感器或Rogowski线圈的形式。还可以在所述空间中提供其它适当的传感器元件。可以有利地在所述空间中提供多个传感器元件， 即两个或更多传感器元件。本发明提供了构造例如套管方面的灵活性，并使得可以容易地针对不同的应用修改该套管。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，至少一个引导元件是导电的且适合于抑制外壳的外接触表面的区域中的电场。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，至少一个引导元件由场分级材料制成，即用于对电场进行分级或引导的材料。在W0-A1-2008/076058中提到了可以使用的所谓场分级材料FGM的示例。本实施例提供了用于中压和高压的改进的套管。根据根据本发明的设备的有利实施例，所述填料处于固态。从而，填料对设备的机械强度有所贡献，并且进一步改进了设备。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，所述填料是被模压且被允许在所述空间中凝固的填料。从而，空间中的填充变得更容易且更准确(没有留下空隙或气陷)，并且进一步改善了设备的制造和组装。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，所述填料包括弹性体。然而，还可以有多种其它填料。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，所述填料包括聚氨酯作为主要成分。 然而，还可以有具有令人满意的电气性质的多种其它适当聚合物。根据根据本发明的设备的仍另一有利实施例，所述电压承载元件被暴露于填料并与之接触。这提供易化且有效的套管。有利地，电压承载元件的外周界由铜制成，其提供电压承载元件、有利地包括聚氨酯的填料与有利地由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)制成的外壳之间的有利粘附。由于填料与电压承载元件和外壳二者进行直接接触，所以填料将充当密封剂，并将防止SF6离开可以包括开关装置的容器，并防止潮气进入容器。电压承载元件还可以由铝或任何其它适当的导电金属或材料制成。根据根据本发明的设备的有利实施例，电压承载元件具有改进表面以获得到其中其接触填料的区域中的固体填料的改善粘附。表面的此类改进可以包括向填料施加更好粘附力的任何材料层或用任何表面处理进行的物理改进，例如表面的粗糙化。
根据根据本发明的设备的有利实施例，该设备包括套管，并且其电压承载元件是轴向地延伸通过所述外壳的导体。有利地，该导体适合于被连接到在导体与外壳之间限定的空间外面并且还在容器壁的外面的电缆，套管从该容器壁突出。有利地，外壳限定朝着末端区域缩窄的截顶圆锥，外壳在该末端区域中被连接到导体。导体可以例如包括一个或多个汇流条。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，外壳由热塑性聚合物形成。外壳可以由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酯或任何其它适当的热塑塑料制成。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，所述外壳包括用于将外壳连接到电压承载元件的连接装置，并且该连接装置适合于提供外壳与电压承载元件之间的压配合。用创新的连接装置，外壳被有效地附接于可以是导体的电压承载元件。该连接装置还通过在用被模压并允许在所述空间中凝固的填料来填充空间之前和期间有效地且容易地将外壳附接于电压承载元件来促进设备的制造。从而，提供了一种用于中压和高压的改进的套管， 并且还提供了一种能够以有效的方式制造的用于中压和高压的套管。沿着所述段，在外壳的轴向或纵向方向上看，填料沿着所述段填充所述空间的整个横截面。在本文中定义的外接触表面是容器的接地壁被直接地或经由任何其它元件连接到的表面。因此，外接触表面位于外壳上的某处。有利地，外壳包括容器的壁被连接到的径向凸缘，有利地，其采用与外壳的其余部分相同的材料。凸缘的位置因此大体上对应于所述外接触表面的位置以及壁的交叉平面，设备通过该壁突出。有利地，填料具有比空气高且有利地比SF6高的电绝缘容量。从而，如果在容器中存在SF6的压降，则填料将抑制放电。根据根据本发明的设备的有利实施例，将连接装置定位于沿着电压承载元件的轴向延伸部分的所述一部分的所述段的某处。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，外壳轴向地延伸，在第一末端区域与第二末端区域之间在其内周界与电压承载元件的外周界之间具有空间，其中，在末端区域中的一个中提供所述连接装置。通过在末端区域中的一个中提供连接装置，提供了能够以更有效的方式制造的套管，其允许用填料进行所述空间的有效填充。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，所述连接装置与外壳成一整体。用这种方法，提供了外壳的简单结构，其允许外壳的易化且不那么昂贵的制造和因此的整个设备的易化且不那么昂贵的制造。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，连接装置包括用于与电压承载元件的外周界接触的至少一个内接触表面，所述至少一个内接触表面被从外壳的内周界的其余部分径向地向内提供。用本实施例，连接装置提供了外壳与电压承载元件之间的有效且简单的压配合。有利地，修改连接装置，使得所述至少一个内接触表面相对于电压承载元件被偏置。根据根据本发明的设备的仍另一有利实施例，所述至少一个内接触表面围绕电压承载元件。用本实施例，进一步改善了由连接装置提供的压配合，并且由围绕的内接触表面来进一步促进设备的制造，该围绕的内接触表面密封连接装置的区域并在填料处于液态时防止填料通过。根据根据本发明的设备的再另一有利实施例，该连接装置包括圆周凹槽，其具有径向延伸部分并在电压承载元件周围形成，其中，凹槽从所述至少一个内接触表面径向地向外并向所述空间中开放，并且该凹槽充满填料。用凹槽，进一步增强了由连接装置产生的压配合，因为凹槽在充满填料时沿着径向方向扩展至一定的程度，在内接触表面上提供增加的压力并因此在电压承载元件上提供增加的压力和因此的进一步改善的压配合。从而， 提供了一种用于中压和高压的改进的套管，并且还提供了一种能够以有效的方式制造的用于中压和高压的改进套管。此外，本发明人已经发现如果凹槽足够浅，即凹槽的轴向延伸部分是适当地短的， 则凹槽将被设备被以本技术领域的技术人员已知的方式被连接到的弯头接点的丝网电屏蔽。因此，在凹槽中将存在任何气陷或空隙的情况下，用弯头接点的丝网屏蔽来防止局部放 H1^ ο根据根据本发明的设备的有利实施例，凹槽是环形的且在圆周方向上是连续的， 并且围绕电压承载元件。用本实施例，获得了进一步改善的压配合。凹槽在一个凹槽围绕电压承载元件的意义上是连续的，并且不存在沿着圆周方向划分该凹槽的径向壁或支柱。根据根据本发明的设备的另一有利实施例，外壳具有向内折叠以限定所述凹槽的圆周边缘。这是产生连接装置和所述连接装置的凹槽的有效方式，并且提供了连接装置在外壳的末端区域中的一个处的有效定位，这改善并促进了设备的制造。从而，提供了一种用于中压和高压的改进的套管，并且还提供了一种能够以有效的方式制造的用于中压和高压的改进套管。此外，通过提供一种用于制造根据所附权利要求书的设备或根据上述设备的实施例的设备的方法，以达到本发明的上述目的，包括用液态的填料来填充所述空间并允许填料凝固的步骤和在用填料填充所述空间之前在所述空间中插入引导元件的步骤。从而，提供了一种用于制造用于中压和高压的套管的有效且简单的方法。根据根据本发明的方法的有利实施例，将引导元件与外壳的内周界径向地间隔开，在引导元件与外壳的内周界之间提供沿径向方向的间隙，并用填料来填充该间隙。从而，在引导元件与外壳的内周界之间提供填料，并且防止引导元件与外壳之间的任何气陷或空隙。填料中的空隙或气陷增加了局部放电的风险。因此，本实施例提供了用于中压和高压的改进的套管。根据根据本发明的方法的另一有利实施例，所述方法的特征在于用导电部件穿透外壳并使其与引导元件进行接触、并且使导电部件的一部分被暴露于外壳的外面的步骤。 这是一种提供引导元件与设备外面之间的导电路径的有效方式。根据根据本发明的方法的另一有利实施例，通过拧紧作为自攻螺丝部件的导电部件来执行外壳的所述穿透。这是一种提供引导元件与设备外面之间的导电路径的另一改进方式。还通过提供一种电气装置来达到本发明的上述目的，其包括具有被接地的壁的容器以及用于电连接到用于中压和/或高压的能量供应导体的设备，该设备通过所述壁突出并在物理上被连接到所述壁，其特征在于该设备包括在所附权利要求书中所述的特征和任何上述有利实施例的特征。根据本发明的设备的其它有利实施例和本发明的其它优点从实施例的详细说明显现出来。
出于示例性目的，现在将借助于实施例并参考附图来更详细地描述本发明，在附图中图1是根据本发明的设备的实施例的示意性侧视横截面图；图2是根据本发明的设备的引导元件的实施例的示意性侧视图；图3是图2的引导元件的示意性顶视图；图4是制造期间的根据本发明的设备的实施例的示意性侧视横截面图；图5是根据本发明的设备的第二实施例的示意性侧视横截面图，图6是说明根据本发明的设备的第三实施例的示意性侧视横截面图；图7是设备的引导元件的替换实施例的示意性顶视图；以及图8是说明根据本发明的方法的方面的流程图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的设备的实施例。该设备是用于电连接到用于中压和/高压(例如12、24或36kV)的能量供应导体101(例如电缆101)的套管，并且该设备适合于突出通过容器的壁102并被安装到壁102，其中，所述壁102被接地。设备包括采取管状外壳104的形式的电绝缘部分和电压承载元件106，其是细长的，具有杆的形状并具有外周界 108。电压承载元件106是用于传导电流的导体且由裸铜制成。外壳104具有内周界110 并限定纵轴x-x，并且电压承载元件106沿着外壳104的轴向方向延伸。外壳104由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)形成，但是还可以使用任何其它适当的热塑塑料，并限定被成形为截顶圆锥的管状元件，并且在其窄的第一末端区域112中，外壳104被连接到电压承载元件 106。在其外周界114上，为外壳104提供了呈现外接触表面118以便连接到容器的壁102 且壁102对其进行承载的凸缘116。凸缘被以技术人员已知的常规方式附接于壁102，例如借助于在凸缘116中提供的螺栓和孔。外壳104使电压承载元件106从壁102电绝缘，并防止电压承载元件106与壁102之间的任何短路或放电。外壳104的纵轴x-x基本上垂直于壁102的平面延伸。当设备被安装到壁102时，电压承载元件106通过壁102中的开口突出以连接到在被容器的壁102和设备围绕的容器空间102外面126的电缆101。在这里用SF6来填充所述容器空间120。从其中外壳104被连接到电压承载元件106的第一末端区域112，外壳104沿着其纵轴X-X且沿着电压承载元件106的轴向延伸部分的至少一部分延伸，在外壳104的第一末端区域112与第二末端区域122之间，在其内周界110与电压承载元件106的外周界 108之间具有空间124。外壳104适合于将空间IM从设备被连接到的容器外面126的环境分离。至少沿着电压承载元件106的轴向延伸部分的所述一部分的一段，用不同于外壳 104的电绝缘材料的电绝缘材料的填料1 来填充空间124，填料1 沿着所述段完全填充空间124。填料1 处于固态并具有聚氨酯作为主要成分。然而，还可以有具有令人满意的电气性质的多种其它适当聚合物。在沿着电压承载元件106的轴向延伸部分的所述一部分的位置处提供外接触表面118。在第一末端区域112中，外壳104包括用于将外壳104连接到电压承载元件106 的连接装置或连接单元，并且连接装置适合于提供外壳104与电压承载元件106之间的压配合或过盈配合。连接装置包括用于与电压承载元件106的外周界108接触的内接触表面 130，并且从外壳104的内周界110的其余部分径向地向内地提供内接触表面130。内接触表面130适合于相对于电压承载元件106偏置。内接触表面130在电压承载元件106的整个圆周周围围绕电压承载元件106。电压承载元件106的外周界108被暴露于填料1 并与之接触，除在内接触表面130与电压承载元件106之间的接触之外。此外，连接装置包括具有径向延伸部分并在电压承载元件106周围形成的圆周凹槽132。凹槽132从内接触表面130径向地向外并向所述空间IM中开放，并且凹槽132充满填料128。凹槽132具有沿圆周方向的基本上U形的横截面，并且是环形的且沿圆周方向是连续的。凹槽132在电压承载元件106的整个圆周周围围绕电压承载元件106。外壳104在第一末端区域112中具有向内折叠以限定凹槽132的圆周边缘134，因此，凹槽132和连接装置的内接触表面130 与外壳104成一整体。圆周边缘134被折叠以提供内接触表面130与电压承载元件106的外周界108之间的所述压配合或过盈配合。在第二末端区域122中，可以提供围绕并界定所述空间124的屏障元件。在第一末端区域112中，电压承载元件106适合于被电连接到诸如电缆的能量供应导体101。以技术人员已知的方式来执行电压承载元件106与能量供应导体101之间的连接。该设备包括用于引导由电压承载元件106产生的电场的轴向延伸导电引导元件 136，其采取用于抑制外壳104的外接触表面118的区域中的电场的屏蔽元件136的形式。 电场是由电压承载元件106产生的。在所述空间124中提供了屏蔽元件136。在本文中，屏蔽元件136由导电聚合物制成，但是可以使用任何适当的导电材料，诸如适当的导电金属。 在设备被连接到容器时，邻近于容器的壁102提供了屏蔽元件136。屏蔽元件136被径向地与外壳104的内周界110间隔开，在屏蔽元件136与外壳104的内周界110之间的径向方向上提供间隙138，并且间隙138充满填料128。参考图2和3，屏蔽元件136是管状的且围绕电压承载元件106，并且屏蔽元件136 提供有多个支撑部件140，每个具有径向延伸部分。在这里，支撑部件140包括三对支撑部件140，并且该三对被均勻地分布且沿圆周方向被相互间隔开。支撑部件140适合于提供屏蔽元件136与外壳104的内周界110之间的间隙138。有利地，支撑部件140与屏蔽元件 136成一整体，并被与屏蔽元件136 —起模压。然而，应理解的是支撑部件可以具有其它设计，并且可以用其它手段附接于屏蔽元件。该设备包括导电部件142，采取适当导电金属(诸如铜)或导电聚合物等的螺钉的形式，其被连接到屏蔽元件136，并延伸通过外壳104至外壳104的外面1 和外周界114。 导电部件142是适合于穿透外壳104的自攻螺丝部件。借助于导电部件142，可以以有效的方式来执行技术人员已知的测量。为屏蔽元件136的外周界提供了适合于接收导电部件 142的突出体144。图5基于图1的设备，示意性地举例说明根据本发明的设备的第二实施例。第二实施例对应于图1的实施例，但是另外提供有用于引导由电压承载元件106产生的电场的第二引导元件502。第二引导元件502是在所述空间124中提供的并被嵌入填料128中。第二引导元件502采取用于抑制由电压承载元件106产生的电场的导电屏蔽元件502的形式且其设计对应于第一引导元件136的设计。然而，第二引导元件502的结构可以自然地不同于第一引导元件136的结构。另外，图5的设备提供有用于所述空间124中的测量的传感器元件504。传感器元件504在这里采取围绕电压承载元件106的Rogowski线圈的形式。 Rogowski线圈对于本技术领域的技术人员而言是已知的。然而，还可以在所述空间124中和填料1 中提供任何其它适当的传感器元件。可以使用对应于导电部件142的部件来将传感器元件504和第二引导元件502连接到外壳104的外面。应理解的是在空间124内可以有传感器元件504和引导元件136、502的其它位置。图6基于图1的设备，示意性地举例说明根据本发明的设备的第三实施例。第三实施例对应于图1的实施例，但是第三实施例的空间IM另外提供有用于引导由电压承载元件106产生的电场的第二引导元件602。第三实施例的第二引导元件602是管状的，并且由在W0-A1-2008/076058中所述的种类的场分级材料FGM制成，并且至少部分地被嵌入填料128。第二引导元件602被成形为截顶圆锥，其最大直径朝向第一引导元件136且其最小直径在第二末端区域122中。在这里，圆锥体提供有被连接到电压承载元件106的底座 604，然而也可以排除此底座604。用填料1 来填充第二引导元件602的壁与电压承载元件106之间的空间。第二引导元件602还可以具有由场分级材料制成的实心结构。还可以有第二引导元件602的其它形状，例如圆筒形。通过向空间124中引入由场分级材料制成的第二引导元件602，提供了电场的更有利分布，这减少了设备上的电应力。在图7中，示出了设备的引导元件的替换实施例。本实施例是基于图3所示的引导元件136形成的，但是已被轴向地切割以形成两个半圆筒形引导元件136a、136b，并且两者都提供有适合于接收导电部件的突出体lMa、144b。两个半圆筒形引导元件136a、136b被空间702分离。作为替换，可以用非导电材料来填充在图7中用虚线指示的这些空间702， 该非导电材料将两个半圆筒形引导元件136a、136b接合在一起，形成单个管式形状，促进组装。图7的引导元件136a、136b随着引导元件136被定位在图1所示的空间124中而被适当地定位于设备的空间124的相应位置处。图8示出说明用于制造上述设备的根据本发明的方法的方面的流程图，包括以下步骤在步骤801处，将屏蔽元件136插入所述空间124中并定位于其中正确的位置，与外壳104的内周界110径向地间隔开，在屏蔽元件136与外壳104的内周界110之间提供沿径向方向的间隙138。在步骤802处，使外壳104滑动到电压承载元件106上，并用其本身与电压承载元件106之间的压配合对外壳104进行定位。如图3所示，在步骤803处，用液态的填料1 来填充电压承载元件106与外壳104之间的空间124。一般地以本领域技术人员已知的方式来执行填充操作。首先，用填料来填充凹槽132，随后填充空间124的其余部分，并同时用填料1 来填充间隙138。在步骤804处，使用外壳104作为模具，允许填料 128凝固。在步骤805处，通过将自攻螺丝导电部件142拧紧来使其穿透外壳104，并使导电部件142与屏蔽元件136进行接触，使导电部件142的一部分暴露于外壳104的外面。以本技术领域的技术人员已知的方式来执行在容器内部用汇流条或导体进行的设备的内部连接和容器。不应将本发明视为局限于所示的实施例，而是可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下由本领域的技术人员以许多方式来修改和改变。
权利要求
1.一种用于电连接到用于中压和/或电压的能量供应导体(101)的设备，包括电压承载元件(106)，其具有外周界(108)，以及管状外壳(104)，其具有内周界(110)，外壳(104)限定纵轴(x-x)，并且由聚合物形成且被连接到电压承载元件(106)，电压承载元件(106)沿着外壳(104)的轴向方向延伸，并且沿着电压承载元件(106) 的轴向延伸部分的至少一部分，外壳(104)轴向地延伸，在其内周界(110)与电压承载元件 (106)的外周界(108)之间具有空间(124)，外壳(104)提供有用于在沿着电压承载元件(106)的轴向延伸部分的所述一部分的某处连接到容器的壁(102)的外接触表面(118)，外壳(104)适合于将空间(124)从在设备被连接到的容器外面(126)的环境分离，至少沿着电压承载元件(106)的轴向延伸部分的所述一部分的一段，用不同于外壳 (104)的电绝缘材料的电绝缘材料的填料(128)来填充空间(IM)，填料(128)沿着所述段完全填充空间(124)，并且所述设备包括至少一个引导元件(136，502，602)，用于引导由电压承载元件(106)产生的电场，引导元件(136，502，602)是至少部分地导电的，其特征在于在所述空间(124)中提供引导元件 (136,502,602)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述引导元件(136，502，602)轴向地延伸并形成屏蔽物。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述引导元件(136，502，602)位于沿着电压承载元件(106)的轴向延伸部分的所述一部分的所述段的某处。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，其特征在于所述引导元件(136，502， 602)被与外壳(104)的内周界(110)径向地间隔开，在引导元件(136，502，602)与外壳 (104)的内周界(110)之间提供沿径向方向的间隙(138)，并且用填料(128)来填充间隙 (138)。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于提供了多个支撑部件(140)，每个具有径向延伸部分，并且支撑部件(140)适合于在引导元件(136，502，602)与外壳(104)的内周界 (110)之间提供间隙(138)。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于所述多个支撑部件(140)中的至少两个被周向地间隔开。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于所述支撑部件(140)与引导元件(136， 502,602)成一整体。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备，其特征在于该设备包括导电部件 (142)，其被连接到引导元件(136,502,602)并延伸通过外壳(104)，并且被暴露于外壳 (104)的外面(126)以进行测量。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于所述导电部件(142)是适合于穿透外壳 (104)的自攻螺丝部件。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于所述引导元件(136，502， 602)是管状的并围绕电压承载元件(106)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于管状引导元件(136)限定中心轴，并且电压承载元件(106)限定纵轴，并且管状引导元件(136,502,60 的中心轴与电压承载元件 (106)的纵轴基本上在同一直线上。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的设备，其特征在于所述设备包括在所述空间(124)中提供的多个引导元件(136，502，602)。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的设备，其特征在于至少一个引导元件 (136,502)是导电的，并适合于抑制外壳的外接触表面的区域中的电场。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的设备，其特征在于至少一个引导元件 (602)由场分级材料制成。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的设备，其特征在于所述填料(128)处于固态。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的设备，其特征在于所述电压承载元件 (106)被暴露于填料(128)且与填料(128)接触。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的设备，其特征在于所述外壳(104)由热塑性聚合物形成。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的设备，其特征在于设备包括套管，并且电压承载元件(106)是轴向地延伸通过所述外壳(104)的导体。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的设备，其特征在于外壳(104)包括用于将外壳(104)连接到电压承载元件(106)的连接装置，并且该连接装置适合于提供外壳(104) 与电压承载元件(106)之间的压配合。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于所述连接装置位于沿着电压承载元件 (106)的轴向延伸部分的所述一部分的所述段的某处。
21.一种用于制造根据权利要求1至20中的任一项所述的设备的方法，包括用液态的填料(128)来填充(803)所述空间(124)并允许填料(128)凝固的步骤，其特征在于在用填料(128)填充(803)所述空间(124)之前在所述空间(124)中插入(801)引导元件(136， 502,602)的步骤。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于引导元件(136)被与外壳(104)的内周界(110)径向地间隔开，在引导元件(136,502,602)与外壳(104)的内周界(110)之间提供沿径向方向的间隙(138)，并且用填料(128)来填充(803)间隙(138)。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于用导电部件(142)穿透(805)外壳(104)并使(805)其与引导元件(136，502)进行接触，并使导电部件(142)的一部分暴露于外壳(104)的外面(126)。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于通过拧紧作为自攻螺丝部件的导电部件 (142)来执行外壳(104)的穿透。
25.一种电气装置，包括具有被接地的壁(10 的容器，以及用于电连接到用于中压和 /或高压的能量供应导体(101)的设备，该设备通过所述壁(10 突出并在物理上被连接到所述壁(102)，其特征在于所述设备包括根据权利要求1至20中的任一项所述的特征。
全文摘要
一种用于电连接到用于中压和/或高压的能量供应导体(101)的设备，包括具有外周界(108)的电压承载元件(106)以及具有内周界(110)的管状外壳(104)，外壳是由聚合物形成的，并且沿着元件的轴向延伸部分的至少一部分，外壳轴向地延伸，在其内周界(110)与元件(106)的外周界(108)之间具有空间(124)，至少沿着元件(106)的轴向延伸部分的所述一部分的所述段，空间(124)充满不同于外壳(104)的电绝缘材料的电绝缘材料的填料(128)。该设备还包括用于引导由电压承载元件(106)产生的电场的至少一个引导元件(136，502，602)，引导元件是至少部分地导电的，并且在所述空间(124)中提供引导元件。一种包括该设备的电气装置和用于制造该设备的方法。
文档编号H01B17/30GK102473489SQ201080031972
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月10日 优先权日2009年7月15日
发明者A·马托齐, D·贝德纳罗维斯基, G-K·索恩斯泰比, L·马利诺维斯基, O·格兰豪格, P·K·斯克里坦, P·罗西恩, R·埃斯佩塞斯, T·恩德雷, T-R·比约尔塔夫 申请人:Abb研究有限公司