用于触座的均压结构、用于隔离开关的触座和绝缘开关柜的制作方法

本发明涉及一种用于触座的均压结构、用于隔离开关的触座和绝缘开关柜，属于高压隔离开关。

背景技术：

1、隔离开关的电场分布特性和绝缘性能对于保障电网运行的安全性和稳定性起到关键性作用，确保绝缘开关柜在特高压输电系统中的稳定、可靠运行。

2、现有开关柜的隔离开关触座的截面形状一般有两种。第一种为圆形，如说明书附图中的图1和图2所示，触座的整体为管状结构，其横截面为环状结构，该环状结构的内环和外环均为圆形，且内环和外环同心。这类触座一般通过在内环和外环端面倒圆角来优化电场，由于该类触座的中间部位为空心，可用于倒圆角的结构部位尺寸受限，只能在曲率半径小于壁厚范围内倒圆角来优化电场。第二种为方形，如说明书附图中的图3和图4所示，触座整体为管状结构，其横截面为环状结构，该环状结构的内环为圆形，外环的主体为方形，并在棱处(面与面交汇处)进行倒圆角以优化电场结构。此类触座在方形的四个顶点处即便倒圆角，电场依然很大，整个方形端面电场分布很难均匀，天然存在电场分布不均匀的突出特点。

3、以上两种隔离开关触座多用在12kv低电压等级环保气体绝缘和sf6气体绝缘开关柜中。环保气体绝缘开关成为开关领域新的发展趋势，原来40.5kv及更高电压等级的sf6气体绝缘开关柜的绝缘介质正由sf6向干燥空气等环保气体转变。

4、由于干燥空气的绝缘能力仅约为sf6的1/3，在保证开关柜柜体尺寸不大幅增加的前提下，现有隔离开关触座的绝缘能力已经满足不了要求，开发新的隔离开关触座结构刻不容缓。

5、目前市场上有通过在现有触座端部上加绝缘硅胶套来提升绝缘的方案，但是面临着长时间运行，绝缘硅胶套绝缘失效的风险，不如气体间隙绝缘可靠。开发一种用于触座的均压结构和适用于环保气体绝缘开关柜并且完全靠气体绝缘实现绝缘要求的隔离开关触座成为了行业棘手难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于触座的均压结构，用以解决现有触座的端部电场分布不均匀的问题；还提供一种用于隔离开关的触座，用以解决现有的触座自身形状造成的电场分布不均匀的问题；还提供一种绝缘开关柜，用以解决现有的开关柜采用的触座自身形状造成的电场分布不均匀的问题。

2、为实现上述目的，本发明的方案包括：

3、本发明的一种用于触座的均压结构，包括用于套设在触座端部的第二管状结构，第二管状结构的一端设有用于挡止触座端部的内翻沿，内翻沿的外表面到远离内翻沿的第二管状结构一端之间的轮廓线包括若干个平滑过渡连接的弧段，以使第二管状结构的端面为平滑弧面。

4、本发明将用于触座的均压结构的第二管状结构套设在触座端部，采用的第二管状结构的两端之间的轮廓线为平滑过渡连接的弧段，且第二管状结构的端面为平滑弧面，即均压结构的外轮廓为无尖端凸起的平滑弧面，平滑过渡的表面电场分布均匀，通过均压结构作为触座端部，能够有效降低触座端部表面的场强，进而有效提高触座的电场分布特性。

5、进一步地，第二管状结构的外周面为圆形。

6、本发明的第二管状结构的外周面为圆形，可以使均压结构的外周面无需倒圆角，但其外周面平滑无尖端凸起，通过其平滑的外周面提高均压结构的电场均匀分布特性，通过均压结构作为触座端部，能够有效降低触座端部表面的场强，进而有效提高触座的电场分布特性。

7、进一步地，弧段的数量为三段至五段。

8、本发明的弧段数量优选为三段或四段或五段，能够使第二管状结构的外表面平滑，有效提高均压结构的电场均匀分布特性。

9、进一步地，弧段的数量为三段，三段弧段包括远离内翻沿的第一弧段、靠近内翻沿的第三弧段和设置第一弧段和第三弧段之间的第二弧段，第一弧段的曲率半径大于第二弧段的曲率半径，第二弧段的曲率半径大于第三弧段的曲率半径。

10、本发明弧段的数量优选为三段，可以最大化减少弧段之间的连接处，有效提高均压结构的电场均匀分布特性；本发明的三段弧段包括远离内翻沿的第一弧段、靠近内翻沿的第三弧段和设置第一弧段和第三弧段之间的第二弧段，其中，第一弧段的曲率半径大于第二弧段的曲率半径，第二弧段的曲率半径大于第三弧段的曲率半径，通过设置三段弧段之间曲率半径的关系，使得弧段之间的连接处平滑过渡，有效提高均压结构的电场均匀分布特性，进而有效提高触座的电场分布特性。

11、当隔离开关处于相间及相对地位置绝缘时，两相之间以及相对气箱壁面距离最近的位置位于第一弧段所在的弧面上，由于第一弧段的曲率半径很大，曲率半径越大，电场越好，同等绝缘强度下需要的绝缘距离就越小。当隔离开关分闸时，断口距离最近的位置位于最小倒角的第三弧段所在的弧面上，第三弧段的曲率半径虽然是三段圆弧(弧段)中曲率半径最小的，但是因为第三弧段的曲率半径受到紧邻它的第二弧段的曲率半径的屏蔽作用，第二弧段的曲率半径又受到第一弧段的曲率半径的屏蔽作用，多段圆弧之间形成曲率半径大的屏蔽曲率半径小的效应，因而断口电场也比较均匀。多段圆弧之间形成了相互配合、相互屏蔽的绝缘系统，能有效提高均压结构的电场均匀分布特性，降低触座表面场强。

12、进一步地，第一弧段的曲率半径小于2.5倍的第二弧段的曲率半径并大于2倍的第二弧段的曲率半径。

13、本发明的第一弧段的曲率半径小于2.5倍的第二弧段的曲率半径并大于2倍的第二弧段的曲率半径时，能够使得弧段之间的连接处平滑过渡，有效提高均压结构的电场均匀分布特性。

14、进一步地，第二弧段的曲率半径小于4倍的第三弧段的曲率半径并大于3倍的第三弧段的曲率半径。

15、本发明的第二弧段的曲率半径小于4倍的第三弧段的曲率半径并大于3倍的第三弧段的曲率半径时，能够使得弧段之间的连接处平滑过渡，能够提高触座的电场分布特性。

16、本发明的一种用于隔离开关的触座，包括第一管状结构，第一管状结构的两端面之间的轮廓线为直线段，第一管状结构的端部套设有如上述的用于触座的均压结构，均压结构的第二管状结构的内壁与第一管状结构的外壁相贴合。其中，第二管状结构的一端设有内翻沿，内翻沿挡止第一管状结构的一端，内翻沿的外表面到远离内翻沿的第二管状结构一端之间的轮廓线包括若干个平滑过渡连接的弧段，以使第二管状结构的端面为平滑弧面。

17、本发明用于隔离开关的触座与现有用于隔离开关的开关触座相比，通过在第一管状结构的端部套设第二管状结构，且端部的第二管状结构的外轮廓呈平滑弧面，通过均压结构的第二管状结构的内壁与第一管状结构的外壁相贴合，避免均匀结构的第二管状结构与第一管状结构之间存在尖端，其中，均压结构的表面无尖状凸起，平滑过渡的表面电场分布均匀，有效提高均压结构的电场均匀分布特性，通过均压结构作为触座端部，能够有效降低触座端部表面的场强，进而有效提高触座的电场分布特性。

18、其中，第二管状结构的一端设有内翻沿，内翻沿挡止第一管状结构的一端，内翻沿的外表面到远离内翻沿的第二管状结构一端之间的轮廓线包括若干个弧段平滑过渡连接，以使第二管状结构的端面为平滑弧面，进而使第二管状结构的外轮廓呈平滑弧面。

19、进一步地，第二管状结构的外周面为圆形。

20、本发明的第二管状结构的外周面为圆形，可以使均压结构的外周面无需倒圆角，但其外周面平滑无尖端凸起，通过其平滑的外周面提高均压结构的电场均匀分布特性，进而有效提高触座的电场分布特性。

21、具体地，第一管状结构包括背景技术中提到的两种，第一管状结构的横截面与第二管状结构的横截面均为环状结构，第二管状结构的环状结构的内环形状取决于第一管状结构的环状结构的外环形状，第二管状结构的环状结构的外环形状为圆形，第一管状结构一端的端面被第二管状结构的内翻沿完全挡止，以使内翻沿所在的第二管状结构的端面作为触座的一端面，且第二管状结构的纵截面从内翻沿所在的内管壁的顶点到远离内翻沿的第二管状结构的一端的内管壁之间的轮廓线为若干个弧段平滑过渡连接而成的弧线。

22、进一步地，弧段的数量为三段至五段。

23、本发明的弧段数量优选为三段或四段或五段，使第二管状结构的外表面平滑，有效提高电场均匀分布特性。

24、进一步地，弧段的数量为三段，三段弧段包括远离内翻沿的第一弧段、靠近内翻沿的第三弧段和设置第一弧段和第三弧段之间的第二弧段，第一弧段的曲率半径大于第二弧段的曲率半径，第二弧段的曲率半径大于第三弧段的曲率半径。

25、本发明弧段的数量优选为三段，可以最大化减少弧段之间的连接处，有效提高均压结构的电场均匀分布特性；本发明的三段弧段包括远离内翻沿的第一弧段、靠近内翻沿的第三弧段和设置第一弧段和第三弧段之间的第二弧段，其中，第一弧段的曲率半径大于第二弧段的曲率半径，第二弧段的曲率半径大于第三弧段的曲率半径，通过设置三段弧段之间曲率半径的关系，最大化减少弧段之间的连接，使得弧段之间的连接处平滑过渡，有效提高触座的电场分布特性。

26、当隔离开关处于相间及相对地位置绝缘时，两相之间以及相对气箱壁面距离最近的位置位于第一弧段所在的弧面上，由于第一弧段的曲率半径很大，曲率半径越大，电场越好，同等绝缘强度下需要的绝缘距离就越小。当隔离开关分闸时，断口距离最近的位置位于最小倒角的第三弧段所在的弧面上，第三弧段的曲率半径虽然是三段圆弧(弧段)中曲率半径最小的，但是因为第三弧段的曲率半径受到紧邻它的第二弧段的曲率半径的屏蔽作用，第二弧段的曲率半径又受到第一弧段的曲率半径的屏蔽作用，多段圆弧之间形成曲率半径大的屏蔽曲率半径小的效应，因而断口电场也比较均匀。多段圆弧之间形成了相互配合、相互屏蔽的绝缘系统，能有效提高均压结构的电场均匀分布特性，降低触座表面场强。

27、进一步地，第一弧段的曲率半径小于2.5倍的第二弧段的曲率半径并大于2倍的第二弧段的曲率半径。

28、本发明的第一弧段的曲率半径小于2.5倍的第二弧段的曲率半径并大于2倍的第二弧段的曲率半径时，能够使得弧段之间的连接处平滑过渡，能够提高触座的电场分布特性。

29、进一步地，第二弧段的曲率半径小于4倍的第三弧段的曲率半径并大于3倍的第三弧段的曲率半径。

30、本发明的第二弧段的曲率半径小于4倍的第三弧段的曲率半径并大于3倍的第三弧段的曲率半径时，能够使得弧段之间的连接处平滑过渡，能够提高触座的电场分布特性。

31、进一步地，第一管状结构和第二管状结构之间连接有固定件。

32、本发明通过固定件实现第一管状结构与第二管状结构的固定连接，避免第一管状结构与第二管状结构之间相对移动，影响触座的电场分布特性。

33、进一步地，固定件包括开设在第二管状结构上的第一螺纹孔和设置在第一螺纹孔内的顶丝。

34、本发明通过顶丝拧入第一螺纹孔，实现第一管状结构与第二管状结构的固定连接，避免第一管状结构与第二管状结构之间相对移动，影响触座的电场分布特性。

35、作为其它实施方式，第一螺纹孔处螺接有第一螺栓，以使第一螺栓拧入第一螺纹孔后，第一螺栓的螺帽完全覆盖第一螺纹孔，且第一螺栓的螺杆端部对第一管状结构的外壁施加力；其中，作为顶丝的第一螺栓拧入第一螺纹孔后填平第一螺纹孔，并通过第一螺栓的螺帽完全覆盖第一螺纹孔，屏蔽掉第一螺纹孔边缘尖端造成的电场畸变，解决触座沿着第一螺纹孔边缘击穿问题，且第一螺栓的螺帽完全嵌入第二管状结构内，并使螺帽上部和第二管状结构外表面保持齐平，二者等电位，抵消了安装孔周边棱角的电场集中问题，使得组合在一起的触座整体电场分布均匀，提升绝缘性能。

36、进一步地，固定件包括开设在第二管状结构上的安装孔，第一管状结构上与安装孔相对的位置上开设有仅与安装孔连通的第二螺纹孔，安装孔和第二螺纹孔处设有第二螺栓，以使第二螺栓通过安装孔与第二螺纹孔螺接，且第二螺栓的螺帽部分完全覆盖安装孔。

37、本发明的第二螺栓通过安装孔与第二螺纹孔螺接，且第二螺栓的螺帽部分完全覆盖安装孔，既屏蔽掉安装孔边缘尖端造成的电场畸变，解决触座沿着安装孔边缘击穿问题；还可实现第一管状结构与第二管状结构的固定连接，避免第一管状结构与第二管状结构之间相对移动，影响触座的电场分布特性。

38、由于安装孔周边棱角比较尖锐，极易引起电场集中，造成放电。作为其它实施方式，第二螺栓的螺帽部分完全覆盖安装孔，且螺帽完全嵌入第二管状结构内，并使螺帽上部和第二管状结构外表面保持齐平，二者等电位，抵消了安装孔周边棱角的电场集中问题，使得组合在一起的触座整体电场分布均匀，提升绝缘性能。

39、进一步地，安装孔为第三螺纹孔，第二螺栓依次螺接第三螺纹孔和第二螺纹孔；或安装孔为通孔，第二螺栓贯穿通孔和第二螺纹孔螺接。

40、本发明的安装孔为第三螺纹孔，第二螺栓依次螺接第三螺纹孔和第二螺纹孔，以实现第一管状结构与第二管状结构的可靠固定；或本发明的安装孔为通孔，第二螺栓贯穿通孔和第二螺纹孔螺接，通过减少螺纹段的使用，在确保第一管状结构与第二管状结构的可靠固定的前提下，提高第一管状结构与第二管状结构的固定效率。

41、作为其它实施方式，本发明的安装孔为通孔时，第二螺栓可更换为两端带螺纹段的螺杆和螺母，螺杆一端的螺纹段贯穿通孔和第二螺纹孔螺接，螺杆另一端的螺纹段与螺母螺接，实现对第一管状结构和第二管状结构的固定。

42、本发明的一种绝缘开关柜，包括触座，触座采用如上述的用于隔离开关的触座。具体地，用于隔离开关的触座包括第一管状结构，第一管状结构的两端面之间的轮廓线为直线段，第一管状结构的端部套设有第二管状结构，第二管状结构的内壁与第一管状结构的外壁相贴合，第二管状结构的一端设有内翻沿，内翻沿完全挡止第一管状结构的一端，内翻沿的外表面到远离内翻沿的第二管状结构一端之间的轮廓线包括若干个弧段平滑过渡连接，以使第二管状结构的端面为平滑弧面。

43、本发明的绝缘开关柜采用的触座与现有的绝缘开关柜采用的用于隔离开关的开关触座相比，通过在第一管状结构的端部套设第二管状结构，且端部的第二管状结构的外轮廓呈平滑弧面，通过均压结构的第二管状结构的内壁与第一管状结构的外壁相贴合，避免均匀结构的第二管状结构与第一管状结构之间存在尖端，其中，均压结构的表面无尖状凸起，平滑过渡的表面电场分布均匀，能有效降低触座表面场强。

44、其中，第二管状结构的一端设有内翻沿，内翻沿挡止第一管状结构的一端，内翻沿的外表面到远离内翻沿的第二管状结构一端之间的轮廓线包括若干个弧段平滑过渡连接，以使第二管状结构的端面为平滑弧面，进而使第二管状结构的外轮廓呈平滑弧面。

45、进一步地，第二管状结构的外周面为圆形。

46、本发明的第二管状结构的外周面为圆形，可以使均压结构的外周面无需倒圆角，但其外周面平滑无尖端凸起，通过其平滑的外周面提高均压结构的电场均匀分布特性，进而有效提高触座的电场分布特性。

47、具体地，第一管状结构包括背景技术中提到的两种，第一管状结构的横截面与第二管状结构的横截面均为环状结构，第二管状结构的环状结构的内环形状取决于第一管状结构的环状结构的外环形状，第二管状结构的环状结构的外环形状为圆形，第一管状结构一端的端面被第二管状结构的内翻沿完全挡止，以使内翻沿所在的第二管状结构的端面作为触座的一端面，且第二管状结构的纵截面从内翻沿所在的内管壁的顶点到远离内翻沿的第二管状结构的一端的内管壁之间的轮廓线为若干个弧段平滑过渡连接而成的弧线。

48、进一步地，弧段的数量为三段至五段。

49、本发明的弧段数量优选为三段或四段或五段，使第二管状结构的外表面平滑，有效提高电场均匀分布特性。

50、进一步地，弧段的数量为三段，三段弧段包括远离内翻沿的第一弧段、靠近内翻沿的第三弧段和设置第一弧段和第三弧段之间的第二弧段，第一弧段的曲率半径大于第二弧段的曲率半径，第二弧段的曲率半径大于第三弧段的曲率半径。

51、本发明弧段的数量优选为三段，可以最大化减少弧段之间的连接处，有效提高均压结构的电场均匀分布特性；本发明的三段弧段包括远离内翻沿的第一弧段、靠近内翻沿的第三弧段和设置第一弧段和第三弧段之间的第二弧段，其中，第一弧段的曲率半径大于第二弧段的曲率半径，第二弧段的曲率半径大于第三弧段的曲率半径，通过设置三段弧段之间曲率半径的关系，最大化减少弧段之间的连接，使得弧段之间的连接处平滑过渡，有效提高触座的电场分布特性。

52、当隔离开关处于相间及相对地位置绝缘时，两相之间以及相对气箱壁面距离最近的位置位于第一弧段所在的弧面上，由于第一弧段的曲率半径很大，曲率半径越大，电场越好，同等绝缘强度下需要的绝缘距离就越小。当隔离开关分闸时，断口距离最近的位置位于最小倒角的第三弧段所在的弧面上，第三弧段的曲率半径虽然是三段圆弧(弧段)中曲率半径最小的，但是因为第三弧段的曲率半径受到紧邻它的第二弧段的曲率半径的屏蔽作用，第二弧段的曲率半径又受到第一弧段的曲率半径的屏蔽作用，多段圆弧之间形成曲率半径大的屏蔽曲率半径小的效应，因而断口电场也比较均匀。多段圆弧之间形成了相互配合、相互屏蔽的绝缘系统，能有效提高均压结构的电场均匀分布特性，降低触座表面场强。

53、进一步地，第一弧段的曲率半径小于2.5倍的第二弧段的曲率半径并大于2倍的第二弧段的曲率半径。

54、本发明的第一弧段的曲率半径小于2.5倍的第二弧段的曲率半径并大于2倍的第二弧段的曲率半径时，能够使得弧段之间的连接处平滑过渡，能够提高触座的电场分布特性。

55、进一步地，第二弧段的曲率半径小于4倍的第三弧段的曲率半径并大于3倍的第三弧段的曲率半径。

56、本发明的第二弧段的曲率半径小于4倍的第三弧段的曲率半径并大于3倍的第三弧段的曲率半径时，能够使得弧段之间的连接处平滑过渡，能够提高触座的电场分布特性。

57、进一步地，第一管状结构和第二管状结构之间连接有固定件。

58、本发明通过固定件实现第一管状结构与第二管状结构的固定连接，避免第一管状结构与第二管状结构之间相对移动，影响触座的电场分布特性。

59、进一步地，固定件包括开设在第二管状结构上的第一螺纹孔和设置在第一螺纹孔内的顶丝。

60、本发明通过顶丝拧入第一螺纹孔，实现第一管状结构与第二管状结构的固定连接，避免第一管状结构与第二管状结构之间相对移动，影响触座的电场分布特性。

61、作为其它实施方式，第一螺纹孔处螺接有第一螺栓，以使第一螺栓拧入第一螺纹孔后，第一螺栓的螺帽完全覆盖第一螺纹孔，且第一螺栓的螺杆端部对第一管状结构的外壁施加力；其中，作为顶丝的第一螺栓拧入第一螺纹孔后填平第一螺纹孔，并通过第一螺栓的螺帽完全覆盖第一螺纹孔，屏蔽掉第一螺纹孔边缘尖端造成的电场畸变，解决触座沿着第一螺纹孔边缘击穿问题。

62、进一步地，固定件包括开设在第二管状结构上的安装孔，第一管状结构上与安装孔相对的位置上开设有仅与安装孔连通的第二螺纹孔，安装孔和第二螺纹孔处设有第二螺栓，以使第二螺栓通过安装孔与第二螺纹孔螺接，且第二螺栓的螺帽部分完全覆盖安装孔。

63、本发明的第二螺栓通过安装孔与第二螺纹孔螺接，且第二螺栓的螺帽部分完全覆盖安装孔，既屏蔽掉安装孔边缘尖端造成的电场畸变，解决触座沿着安装孔边缘击穿问题；还可实现第一管状结构与第二管状结构的固定连接，避免第一管状结构与第二管状结构之间相对移动，影响触座的电场分布特性。

64、由于安装孔周边棱角比较尖锐，极易引起电场集中，造成放电。作为其它实施方式，第二螺栓的螺帽部分完全覆盖安装孔，且螺帽完全嵌入第二管状结构内，并使螺帽上部和第二管状结构外表面保持齐平，二者等电位，抵消了安装孔周边棱角的电场集中问题，使得组合在一起的整体电场分布均匀，提升绝缘性能。

65、进一步地，安装孔为第三螺纹孔，第二螺栓依次螺接第三螺纹孔和第二螺纹孔；或安装孔为通孔，第二螺栓贯穿通孔和第二螺纹孔螺接。

66、本发明的安装孔为第三螺纹孔，第二螺栓依次螺接第三螺纹孔和第二螺纹孔，以实现第一管状结构与第二管状结构的可靠固定；或本发明的安装孔为通孔，第二螺栓贯穿通孔和第二螺纹孔螺接，通过减少螺纹段的使用，在确保第一管状结构与第二管状结构的可靠固定的前提下，提高第一管状结构与第二管状结构的固定效率。

67、作为其它实施方式，本发明的安装孔为通孔时，第二螺栓可更换为两端带螺纹段的螺杆和螺母，螺杆一端的螺纹段贯穿通孔和第二螺纹孔螺接，螺杆另一端的螺纹段与螺母螺接，实现对第一管状结构和第二管状结构的固定。