本公開涉及一種冷凝器芯，其纏繞在纏繞管上并且構(gòu)造成繞電導(dǎo)體定位。

背景技術(shù)：

高壓套管用于通過通常稱為接地面的平面以高電勢輸送電流，其中所述平面處于與電流路徑不同的電勢。高壓套管設(shè)計(jì)成使位于套管內(nèi)的高壓導(dǎo)體與接地面電絕緣。接地面例如可以是變壓器箱或壁。

為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體與接地面之間的平滑的電勢分布，套管通常包括多個(gè)浮動(dòng)的同軸箔片(foil)，這些同軸箔片由導(dǎo)電材料制成并且同軸地圍繞高壓導(dǎo)體，并且形成所謂的冷凝器芯。箔片例如可以由鋁制成，并且一般被介電絕緣材料例如油浸漬紙(OIP)或樹脂浸漬紙(RIP)分開。同軸箔片用來使套管的外部與內(nèi)部高壓導(dǎo)體之間的電場分布平滑，由此減小局部電場增強(qiáng)。同軸箔片有助于形成更均勻的電場，并且因而減小電擊穿和后續(xù)的熱損壞的風(fēng)險(xiǎn)。OIP與填充有油的套管使用，而RIP在干式套管中使用。

RIP冷凝器芯通過在同心層中纏繞紙片并且將鋁箔定位在一些紙片之間使得箔片彼此絕緣而制造。在真空下，環(huán)氧樹脂被浸漬到纏繞的紙的干層中，然后樹脂固化以生產(chǎn)出RIP芯。

一些RIP冷凝器芯被直接纏繞在導(dǎo)體上。在導(dǎo)體與芯中的最內(nèi)側(cè)箔片之間進(jìn)行電勢連接以實(shí)現(xiàn)最內(nèi)側(cè)箔片內(nèi)的沒有電場的環(huán)境。然而，能夠?qū)?dǎo)體進(jìn)行更換、例如在銅導(dǎo)體與鋁導(dǎo)體之間選擇可能是比較實(shí)際的，并且與導(dǎo)體分開制造并且允許導(dǎo)體通過芯被引入的冷凝器芯可能是理想的。這能夠通過將芯纏繞在心軸上并且然后將心軸移除以在芯中提供縱向通孔來實(shí)現(xiàn)，其中導(dǎo)體能夠通過該縱向通孔被引入。然而，特別是對(duì)于較大的芯，由于制造期間芯的收縮——這種收縮將芯夾在心軸上——可能難以在纏繞之后移除心軸。另一種可能性是將冷凝器芯纏繞在通常由薄鋁或薄銅制成的金屬纏繞管上。使用導(dǎo)電金屬的纏繞管的理由是能夠容易地具有導(dǎo)體/纏繞管與冷凝器芯中的最內(nèi)側(cè)箔片之間的電勢連接。纏繞管保留在芯中并且提供了通孔，導(dǎo)體穿過該通孔插入。

在具有纏繞管的RIP冷凝器芯中，RIP的熱膨脹系數(shù)大約是纏繞管的鋁或銅的熱膨脹系數(shù)的3至5倍。由于芯中的RIP的橫截面面積顯著地大于纏繞管的橫截面面積，所以RIP將主導(dǎo)芯的熱膨脹。這導(dǎo)致金屬纏繞管與RIP材料分離或者導(dǎo)致纏繞管中較高的機(jī)械拉伸應(yīng)力。RIP芯可以設(shè)計(jì)成使得芯應(yīng)當(dāng)在一個(gè)位置粘附至纏繞管，而剩余部分應(yīng)當(dāng)能夠在RIP膨脹期間與纏繞管分離(例如通過使用軟木塞、橡膠和密封件)。無論如何，RIP芯有時(shí)會(huì)粘附至纏繞管，這會(huì)毀壞纏繞管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，纏繞管與冷凝器芯中的RIP相比具有不同熱膨脹的問題能夠通過使用由熱膨脹系數(shù)類似于RIP的熱膨脹系數(shù)的材料制成的纏繞管而緩解。因此，纏繞管可以不是由導(dǎo)電金屬制成，而是例如由RIP、紙或另一種纖維復(fù)合材料制成。如果仍然需要與冷凝器芯中的導(dǎo)電箔片的電勢連接，則可以設(shè)置穿過纏繞管的用于與箔片的電連接的路徑，例如鋁或銅螺紋，用于在導(dǎo)體已經(jīng)穿過冷凝器芯插入之后與導(dǎo)體連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種構(gòu)造成圍繞電導(dǎo)體定位的冷凝器芯。該冷凝器芯包括：纏繞管，其形成有穿過冷凝器芯的縱向通孔，構(gòu)造成允許電導(dǎo)體穿過該縱向通孔插入；電絕緣主體，其纏繞在纏繞管上并且圍繞纏繞管；以及至少一個(gè)導(dǎo)電箔片，其同軸地環(huán)繞纏繞管并且被主體包圍，使所述至少一個(gè)導(dǎo)電箔片中的每一個(gè)導(dǎo)電箔片與所述至少一個(gè)導(dǎo)電箔片中的任何其它導(dǎo)電箔片絕緣。纏繞管由電絕緣材料制成，該電絕緣材料從由體積熱膨脹系數(shù)在主體的體積熱膨脹系數(shù)的50％至200％、例如80％至125％的范圍內(nèi)的材料構(gòu)成的組中選擇。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造構(gòu)造成圍繞電導(dǎo)體定位的冷凝器芯的方法。該方法包括將具有中間導(dǎo)電箔片的絕緣材料的片材纏繞到纏繞管上并且圍繞纏繞管，以形成圍繞箔片的電絕緣體，其中箔片同軸地環(huán)繞纏繞管；以及用樹脂浸漬電絕緣體以形成具有復(fù)合主體的冷凝器芯。纏繞管由電絕緣材料制成，該電絕緣材料從由體積熱膨脹系數(shù)在主體的體積熱膨脹系數(shù)的50％至200％、例如80％至125％的范圍內(nèi)的材料構(gòu)成的組中選擇。

通過本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了低成本且簡單的冷凝器芯，其具有發(fā)生由于主體與纏繞管的不同熱膨脹導(dǎo)致的問題的風(fēng)險(xiǎn)。

一般而言，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語應(yīng)當(dāng)根據(jù)其在技術(shù)領(lǐng)域中的普通含義來理解，除非本文另有明確說明。提到“一個(gè)/所述元件、設(shè)備、部件、裝置、步驟等”時(shí)應(yīng)當(dāng)被開放地理解為指的是至少一個(gè)所述元件、至少一個(gè)所述設(shè)備、至少一個(gè)所述部件、至少一個(gè)所述裝置、至少一個(gè)所述步驟等的情形，除非本文另有明確說明。

附圖說明

將參照附圖通過示例來描述實(shí)施方式，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的冷凝器芯的實(shí)施方式的縱截面圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖在下文中更完整地描述實(shí)施方式，其中在附圖中示出了特定的實(shí)施方式。然而，很多不同形式的其他實(shí)施方式在本公開的范圍內(nèi)也是可能的。相反，下面的實(shí)施方式是通過示例的方式提供的，以使本公開將透徹而完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員完整地傳達(dá)本公開的范圍。在全文中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。

圖1是本發(fā)明的冷凝器芯1的實(shí)施方式的縱截面圖，其圍繞電導(dǎo)體6定位。冷凝器芯1包括纏繞在纏繞管3上的主體2，纏繞管3提供穿過冷凝器芯1的縱向通孔。主體可以由任何材料例如環(huán)氧樹脂浸漬紙制成。主體2圍繞多個(gè)導(dǎo)電箔片4，箔片4同心地環(huán)繞纏繞管3。箔片4彼此絕緣并且通過在內(nèi)部定位箔片4的絕緣主體2與冷凝器芯1的外部絕緣。一般地，最內(nèi)側(cè)的箔片4還通過主體2與纏繞管3間隔開。任何箔片4或所有箔片4都可以由任何合適的導(dǎo)電材料例如鋁或銅制成。根據(jù)本發(fā)明，纏繞管3由熱膨脹性能與主體2的材料的熱膨脹性能處于相同量級(jí)的電絕緣材料制成，即纏繞管的材料的熱膨脹系數(shù)與主體材料的熱膨脹系數(shù)類似。如果需要，為了減小或消除最內(nèi)側(cè)箔片4a內(nèi)部的電場，可以設(shè)置電勢連接件5，可能地每個(gè)冷凝器芯1僅一個(gè)連接件5，其中電勢連接件5構(gòu)造成在導(dǎo)體插入穿過冷凝器芯1時(shí)將最內(nèi)側(cè)箔片4a與導(dǎo)體6電連接。連接件5可以例如通過由鋁或銅制成的導(dǎo)電螺紋5實(shí)現(xiàn)。連接件5可以例如延伸通過穿過纏繞管3的壁的通道或孔。連接件5的在纏繞管3內(nèi)的一端可以設(shè)置有合適的接觸裝置或緊固裝置，用于在導(dǎo)體6延伸穿過由纏繞管3提供的穿過冷凝器芯1的縱向通孔時(shí)接觸導(dǎo)體6或者緊固至導(dǎo)體6。除了電勢連接件5之外，冷凝器芯1一般可以是基本旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。

體積熱膨脹系數(shù)α可以如下地計(jì)算：

其中V是體積，T是溫度，下標(biāo)p表示壓力在膨脹期間保持恒定，并且下標(biāo)V強(qiáng)調(diào)計(jì)算的是體積(非線性的)膨脹。

根據(jù)本發(fā)明，纏繞管3由熱膨脹性能與主體2的材料的熱膨脹性能處于相同量級(jí)的電絕緣材料制成，即纏繞管的材料的熱膨脹系數(shù)與主體材料的熱膨脹系數(shù)類似。例如，纏繞管3由電絕緣材料制成，該電絕緣材料從由體積熱膨脹系數(shù)在主體2的體積熱膨脹系數(shù)的50％至200％、例如80％至125％的范圍內(nèi)的材料構(gòu)成的組中選擇。因此，減少了與纏繞管3和主體的不同熱膨脹相關(guān)的問題。

用于纏繞管的這種合適的材料的示例例如包括樹脂浸漬紙(RIP)，可以與主體2中的材料是同種類型，或者是另一種材料例如環(huán)氧樹脂浸漬紙?？商娲?，非浸漬紙可以用于纏繞管。這種紙然后可以在冷凝器芯1的制造過程中與主體2一起被浸漬，從而變成與主體2中的材料基本相同的RIP材料。另外，其他的纖維復(fù)合材料對(duì)于纏繞管3也是合適的，例如玻璃纖維和樹脂復(fù)合材料。因此，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，纏繞管3由RIP、紙或其他的纖維復(fù)合材料制成。在一些實(shí)施方式中，纏繞管3由環(huán)氧樹脂浸漬紙制成。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠通過在不同溫度下觀察所考慮的材料的熱膨脹并將其與主體2的材料的相應(yīng)的熱膨脹相比較而找到對(duì)于纏繞管3的合適的附加的材料。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，冷凝器芯1包括在箔片4中的至少一個(gè)箔片例如最內(nèi)側(cè)箔片4a之間的電連接件，例如導(dǎo)電螺紋，該電連接件很可能穿過纏繞管3，并且構(gòu)造成在導(dǎo)體6插入穿過纏繞管4時(shí)接觸導(dǎo)體6，以提供箔片4中的所述至少一個(gè)箔片與導(dǎo)體6之間的電連接。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，冷凝器芯構(gòu)造成具有例如至少1000V(例如至少10000V或至少35000V)的高壓電導(dǎo)體6。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，RIP主體2由環(huán)氧樹脂浸漬紙制成。

主體2的材料可以是任何合適的電絕緣材料例如復(fù)合材料，如RIP或樹脂浸漬合成物(RIS)，其中主絕緣體由芯構(gòu)成，芯由合成纖維纏繞成，隨后被浸漬可固化樹脂，其中合成纖維可以是聚合物纖維網(wǎng)，例如聚酯纖維網(wǎng)。

主體2的材料也可以是樹脂浸漬無紡纖維材料，例如無紡聚合物纖維，如無紡聚酯纖維，或者可以是塑料體，例如由纏繞的塑料材料制成并且包括導(dǎo)電箔片4的塑料體?？梢越n主體的樹脂可以例如是熱固樹脂，例如環(huán)氧樹脂，或者可以是熱塑性材料，例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)。

本發(fā)明的冷凝器芯可以這樣來制造：將紙纏繞到纏繞管3上，然后用樹脂例如環(huán)氧樹脂浸漬，并且可能使樹脂固化，從而形成冷凝器芯1。因此，具有中間導(dǎo)電箔片4的紙的片材被纏繞到纏繞管3上并且包圍纏繞管3，從而形成圍繞箔片4的電絕緣主體2，其中箔片4同軸地環(huán)繞纏繞管3。然后，電絕緣主體2(可能在真空下)被樹脂浸漬以形成冷凝器芯1。冷凝器芯1于是具有RIP主體2。如果纏繞管3由紙或其他非浸漬纖維材料制成，那么纏繞管也可以在與主體2被樹脂(例如環(huán)氧樹脂)浸漬的相同過程中被樹脂浸漬。根據(jù)所使用的樹脂，浸漬的冷凝器芯1的樹脂然后可以固化?？蛇x地，冷凝器芯1可以在制造后被機(jī)加工(例如用車床加工)至例如用于套管的期望形狀。

已經(jīng)在前面主要參照少量的實(shí)施方式描述了本公開。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的那樣，在由所附權(quán)利要求限定的本公開的范圍內(nèi)，除了前面公開的實(shí)施方式以外的其他實(shí)施方式也是同樣可以的。