用於通過平的接口連接的連接器以及中壓變電站的製造方法與工藝
2023-05-09 04:31:11
本發明涉及在開關單元和在中壓配電站中的客戶連接接口之間的簡化連接。特別地，本發明涉及包括作為連接接口的末端件的元件，其設計為從中壓變電站露出，以及設計為裝配在變電站的電氣開關單元上的連接裝置。該連接器包括過模製在當前導體上的部分可變形材料，其使得電連接由在變電站內側的平的表面之間的接觸獲得。在至少露出部分的高度，剛性的外罩使得耐久的連接通過電纜獲得。
背景技術：
在電氣裝備中，特別地在中壓MV配電站(有時也稱作高壓HVA)中，即，大約1至52kV或者75kV，用於切斷電流和/或測量的不同的開關單元不得不彼此電連接。進一步，由於高壓以及為了保護它們，有利地是通過過模製絕緣該連接，有利地是甚至將它們金屬包層以為了增加組件的緊湊型以及為了指引電場。已經改進了不同的解決方案，特別地裝配連接到開關單元的剛性杆。根據標準EN50181，外部或者內部圓錐類型的插入式連接器被接著插入。在EP2，063，495中公開了一個可替換的解決方案，其使得整個尺寸被減少，特別是高度。使用可壓縮的平的接口的該解決方案進一步有助於連接操作。然而，確實明顯的是，如果另一個連接系統使用相同的原理，使用該種類型的連接是優化的。然而，延展到與電纜和/或A，B，C類型，或者任何其它如根據標準EN50181限定的客戶連接件的接口的簡單的實施不是直接的，以及為了解決出現的介電或者簡單維護的問題，技術選擇是必需的。
技術實現要素：
在其它優點中，本發明的目標是提出使用平的以及可壓縮的連接接口且能夠布置中等電壓變電站的連接輔助件。本發明特別地涉及連接器，其特別地設計用於中等電壓，包括錐形類型的連接末端件以及通過平的接觸用於連接至電開關單元的裝置。本發明也涉及用於電流輸入和輸出包括該類型的連接器的三相MV配電站。特別地，連接器包括柔性的，彈性體材料，特別地過模製在連接器的導電核心上的EPDM，該接口被緊緊地密封且沒有間隙。在連接末端件所處的側面上，連接器包括剛性外殼，有利地在末端件的位置處的恆定厚度，其中設置柔性材料以為了有助於單獨的輸入電纜連接器的連接。固定部分位於末端件和連接裝置之間，在該部分中，柔性材料由剛性外殼圍繞，其可以具有肋條類型的加強件和/或固定附件。在外殼內側，圍繞導電核心的柔性材料的厚度增加，具有從末端件的端部向上直至連接區域的恆定的斜度，在連接區域的位置處，斜度極大地增加，至少四倍，連接區域因此形成囪道。進一步，連接裝置包括由絕緣材料製成的支撐件，其能夠變形且由兩個大致平行的相對連接表面限定，以及導電連接插入件，其在絕緣支撐件中成一體，它在兩個可摺疊的平行的平的連接表面的位置處從絕緣支撐件向外開口。在它的連接表面之間實施夾緊的通孔有利地鑽在插入件中。當支撐件的絕緣材料靜止時，在它的兩個連接表面之間的插入件的高度小於兩個連接表面之間的距離，當支撐件的絕緣材料在它的連接表面之間受到壓縮完全變形時，在它的兩個連接表面之間的插入件的高度大於或等於所述距離，特別地當與相同類型的另一個接口實施連接時，例如通過藉助於穿過插入件的杆夾緊。連接裝置由有利地彎曲連接部分延伸，其中導電插入件塗覆有相同的絕緣材料。固定部分優選地包括導電外塗層，其設計為保證由金屬化形成的屏蔽的電連續性。連接器的彈性體除了為了連接目的的表面外也塗覆有屏蔽。在絕緣支撐件之間的接口，導電插入件，外殼以及導電塗層是緊的，以及導電塗層和絕緣支撐件優選地通過過模製，充填或者不充填導電粒子的相同的彈性體獲得。本發明也涉及連接器組，例如一組相同設計的三個連接器，其可以通過適合的構件彼此固定。該固定構件優選地包括平片狀金屬類型的元件，該片形成於該組導電器正交且與三個連接器的末端件的端部的排列平行的平面。在中壓變電站中對齊的連接器的連接和裝配因此通過簡單地將板固定到變電站包殼的壁實現。該組件的連接器的連接部分的長度可以是相同的，在這種情況下，連接裝置優選地與連接末端件的端部對齊且平行。可替換地，具有彎曲部分的連接部分可以具有不同長度，以使得連接裝置與末端件的端部的排列正交地對齊。更通常地，本發明涉及連接器，其包括第一部分，該第一部分具有用於連接至電開關單元的裝置以及連接部分，以及第二部分，該第二部分包括通過固定部分向著第一部分延伸的大致錐形外部形狀的連接末端件，金屬插入件穿過連接器且在連接裝置的位置處離開(exit)且在末端件中。金屬插入件由可變形絕緣材料製成的支撐件圍繞，在所述材料和金屬插入件之間的接口是緊緊密封的。第二部分包括由剛性材料圍繞可壓縮材料製成的外殼，在所述材料和外殼之間的接口是緊緊密封的。在第二部分中可壓縮材料的厚度增加，具有在第二部分的兩個端部之間的恆定的斜度，除了在第一部分的連接部分的位置處的結合區域，其中彈性體材料的厚度增加，具有至少四倍更大的斜度。在末端件中可壓縮材料的厚度的斜度與錐形的連接末端件的外斜度相同。附圖說明其它的優點和特徵將從以下在附圖中示出、示例性地給出而絕非限制性例子目的給出的本發明的特定實施例的描述變得更加清楚、明顯。圖1示出根據本發明的優選實施例的中壓配電站。圖2A和2B示出用於根據本發明的實施例的配電站的在兩個構型中的電流中斷和斷開設備。圖3A和3B特別地通過連接杆的例子示出在根據本發明的實施例的配電站中的連接。圖4A和4B示出配電站的其它元件的修改以優化根據本發明的配電站的優選連接。圖5A示出用於根據本發明的實施例的優選配電站的連接器，圖5B和5C示出其兩個實施例。圖6A、6B和6C示出用於根據本發明的配電站的連接器布置方式。圖7示出用於中壓配電站的功能測量單元。圖8A和8B示出用於根據本發明的實施例的配電站中的連接的電纜。圖9示出用於根據本發明的實施例的配電站中的連接的元件。圖10A示出根據本發明的優選實施例的配電站的功能單元的包殼，該圖帶有氣流圖；圖10B示出包殼的元件的放大圖。具體實施方式如圖1所示，中壓(MV)配電站1安裝在電力系統的輸入端2和提供不同負荷的至少一個用戶饋電線3之間。電流中斷和/或接地功能在配電站1的位置關於每個電源相A、B和C而特別地執行。可以增加其它的功能，特別地，可以增加不同參數的測量。配電站1因此包括彼此關聯的數種類型的單元。模塊系統是已知的，其中每個功能單元包括用於執行至少一個功能的裝置並且可以與另一相同或者不同類型的功能單元相關聯，以儘可能好地形成達到用戶要求的組件：參見由施耐德電氣公司提供的SM6。MV配電站1的功能單元4包括：通常由金屬製成的包殼，其包含至少一個電氣設備並設置有使得能夠接近單元4之間的耦合元件以及外面2，3的裝置。有利地，全部的單元是相同寬度的，例如375毫米，或者為該間距的數倍。傳統地，包殼由若干艙室形成，特別地包括被執行不同功能的其它元件圍繞的MV功能組5。特別地，位於上方的外殼6保留用於低壓保護、檢測和控制設備。它的深度傳統地對應功能組5的控制艙室5』的厚度，它的其它尺寸，特別地它的高度，可以根據它所罩住的裝置而變化。優選地，LV外殼6如在文獻FR2,950,202中描述的那樣進行製造，並且它可以與線槽7相關聯，線槽7使得LV外殼所必需的電纜能夠「收藏起來」，該線槽7還能夠在功能組5的控制艙室5』中豎直延伸。在功能組5下面，傳統地具有專門用於管理電纜和MV輸入/饋電線的底部艙室8，其如在專利申請FR1103799中那樣有利地安置。如進一步地指出的，底部艙室8在優選實施例中安置用於氣體流動，優選地與功能單元5的後部艙室9相關聯，以優化所述氣體流動。MV組可以執行不同的功能，特別地對應開關組10，20，30或者測量組40。在電流中斷的範圍中，功能模塊5包括在它的前面板上的控制艙室5』，用於中斷三相A，B，C的電開關設備50罩在包殼12中，包殼12通常由金屬板製成並為矩形形狀的。在本發明的優選實施例中，開關設備50A，50B，50C對於每相是相同的，並且遵照文獻FR2,940,516中描述的櫃。特別地，如圖2A所示，開關櫃50順次包括執行中斷和斷開功能的真空盒52和兩位置選擇器54，該兩位置選擇器54可以具有允許電流流動的服務位置以及接地位置(或者，選擇器54可以具有任選的第三打開位置)。接地選擇器54的串聯使得能夠由小尺寸的櫃執行斷開，並且無需使用會產生溫室效應的六氟化硫，包括在真空盒52後來出現故障的情形下。在有利的實施例中，選擇器54罩在禁閉包殼56中。可以具有不同的選擇：如在圖2A中示意性地示出的，包殼56』罩住開關櫃50的全部的元件52，54。相同組5的三個櫃可以同一包殼中可以是統一的。在如圖2B所示的優選實施例中，功能組10，20，30的三個選擇器54罩在同一單一包殼56中。連接到它的真空盒52A，52B，52C位於所述包殼56外部，而當真空盒以緊密封方式固定到包殼以形成組件50時，除了連接端子60之外，組件的所有元件都未暴露在外。其它的替代方案也是可能的。如在前提及的，配電站1包括多個功能單元4，它們中的部分單元10，20，30可以包括開關櫃50。特別地，在所示實施例中，可以看出，兩個電流輸入21，22連接到配電站1，該配電站為典型的開環或者雙分支電力系統的構型。每個輸入21，22與執行開關功能的櫃501，502相連以為了從額定電流隔離電路。連接到每個輸入2的三個導體的三個極50A，50B，50C罩在開關組10的同一包殼12中。兩個輸入線然後在匯流條的位置被連接，所述匯流條連接到裝配在相鄰單元中的總斷路器，以為了通過中斷短路電流而執行面板保護。優選地，總斷路器組20的開關設備50g原則上類似於輸入模塊10的開關設備501，502。在總斷路器模塊20之後，共用線延續以延伸到其它的功能單元4，根據需要以特別地由若干使得能夠供應用戶限定的負荷的饋電線31，32終止，每個饋電線3與變壓器保護斷路器組30相連，變壓器保護斷路器組30用於中斷源自配電站1的下遊的MV/LV變壓器的可能的故障的目的。在此，同樣地，組30的開關設備50可以為與前面的類似原理的。開關櫃50的優選實施例事實上使得能夠通過修改一些參數，特別地僅修改用於製造真空盒52的觸點的材料，而由相同的開關設備執行不同的功能。雖然這樣的模塊化減少工業基準的數量並有利於配電站1的安裝，但是它保留到單元4之間的連接的支流，並且很快變得明顯的是，支流的管理被證明是複雜的並需要一定量的空間。出於緊湊性的原因，根據本發明，首先簡化電氣設備之間的連接，所述連接藉助於具有平坦接口的杆100執行，其原理和實施方式特別地描述在文獻EP2,063,495中。特別地，如圖3所示，杆100通過連接裝置102連接單元101，102，20的兩個櫃501，502，50g，所述連接裝置102位於所述櫃的每個末端處並主要通過由絕緣材料製成的支撐件104形成，該支撐件具有用於連接的兩個相對的表面，所述表面大致為平坦、彼此平行、圓形(其是管理不同絕緣現象以及優化堆的取向的最適當形狀)並可疊加以使得杆100可以沒有優選取向地被使用。在常見方式中，杆100是對稱的，連接裝置102是相同的，它們的連接表面彼此平行。絕緣支撐件104除了連接表面之外被包覆有導電層或者半導層106，該層具有根據其電阻確定的厚度以獲得適當的包覆層106以執行組件的靜電屏蔽。維持絕緣支撐件104內部的電場使得由設置有這樣的裝置102的杆100形成的連接的緊湊性能夠得以提高。連接裝置102包括具有高電導率的連接插入件110，其通常由銅或者鋁製成，該連接插入件110貫穿連接裝置102的在兩個平坦且平行的連接表面之間的厚度，所述表面可以在絕緣支撐件104的每個側面上接近。連接插入件110位於絕緣支撐件104的中心，並且旋轉對稱，以為了控制絕緣限制到最大量。為了優化絕緣強度，連接插入件110集成在絕緣支撐件104中，特別地，絕緣材料被過模塑在插入件110上以使得兩個部件104，110之間的交界處被控制並且使得該接界處沒有空的空間(或者充滿空氣的空間)。出於相同的原因，連接插入件110包括在絕緣支撐件104中的隆起，因此它的中心直徑大於在絕緣材料圍繞插入件形成頸或者咽喉112的位置的連接表面的直徑，以為了減小在插入件所在側面上的交界處的三相點位置的電場。導電插入件110以某一方式嵌入在絕緣材料104中。同一桿100的連接裝置102通過具有與連接插入件110相同的高電導率的杆114彼此連接，並且根據流過那裡的電流而定尺寸。杆114是不可壓縮的，但是保證對應於連接裝置102在連接方向(垂直於連接表面)的相對定位的容差的某些撓性，杆114的橫截面為「變平」的長方形形狀。導電連接杆114還在它的末端結合在連接裝置102的絕緣體104中。在其剩餘長度上，杆114的對應表觀長度的剩餘部分被包覆有絕緣體116，絕緣體116提供充分的絕緣強度。為了減小圍繞杆100的必要的空間，剩餘部分的靜電屏蔽層118被配置。連接杆100的一組絕緣部件104，116事實上在一個步驟中形成在全部的導電元件110，114上。同樣地，屏蔽層106，118是統一的。如圖3A所示，有利地，對於杆100，100』，特別地，其連接裝置1021，1022是共面的的杆100，以及其中兩個裝置102』2，102』g在垂直於它們的表面的方向彼此偏置插入件110的高度的杆100』，具有兩種幾何尺寸。這使得能夠補償由於相繼連接三個櫃501，502，50g的兩個杆100，100』的串聯連接的位置差異。有利地，所述偏置通過調整在杆100』上的支承件120的形狀而實現，支承件120優選地配置在杆114的長度的一半上並被置於中心處。為了防止執行電連接時的閃絡(flashover)以及保證兩個杆100，100』的疊加的連接裝置102，102』之間的緊密接觸，支撐件104的絕緣材料是可變形的，特別地，它的厚度可以通過在兩個相對面之間的垂直擠壓而減小。特別地，支撐件104通過模塑橡膠而獲得，該橡膠的絕緣質量是已知的並被優化，特別地，為EPDM橡膠(EPDM代表三元乙丙橡膠)或者聚矽氧烷。這樣，對於所關心的杆100的優選生產，首先通過現有技術，例如通過模壓或者通過模塑，特別地由鋁(對於630A)或者由銅(由1250A)製造導電芯部(插入件+杆)110，114。該組件由EPDM橡膠類型的絕緣體104，116進行過模塑，有利地具有粘著劑，從而保證導電芯部和絕緣包覆層之間的粘著的且無缺陷的連接。屏蔽層106，118可以通過用相同類型但是填充有導電顆粒的橡膠過模塑而例如實施在清理毛刺後的外部表面上，這使得在絕緣主體104和屏蔽層106之間在整個連接裝置102上保留相同的變形屬性。由導電插入件110的兩個連接表面之間的距離限定的導電插入件110的高度因此小於絕緣支撐件104在原始狀態下的厚度。絕緣支撐件104的垂直壓縮可以向著支撐件104的連接表面進行以使得它們的分開距離等於所述高度。在使用中，絕緣表面被接觸，從而執行變形，直到插入件110的導電連接表面彼此接觸，組件由夾持裝置保持在該位置，只要需要電連接的話。絕緣支撐件104的尺寸以及咽喉112的厚度取決於導電插入件110的尺寸，而導電插入件110自身的尺寸由流過那裡的電流水平以及機電限制而確定。杆114的尺寸同樣由使用的導電材料以及流過那裡的電流確定。特別地，對於根據優選實施例的配電站1，用於連接裝置102的推薦尺寸為：直徑84毫米、高度42毫米的柔性材料104能夠被壓縮到高度38毫米的鋁插入件110。對於17和24千伏的配電站，可以僅具有這種類型的單一的杆，其使得通過減少工業基準的量而優化原材料管理。根據優選實施例，對應於功能單元4的寬度的兩個連接裝置1021，1022之間的杆100的長度(從插入件到插入件110測量)等同於開關櫃50的從端子到端子60測量的高度，即等於375毫米，以為了使得組5能夠被杆100「替換」(進一步參見圖1和7)。當杆100的連接裝置102設計來連接到電氣設備的端子60時，以及當組件的簡單性意味著相同的杆100的連接裝置102的兩個相對表面時，開關櫃50的端子60相應地設計為具有特別的「變平」以實現平坦的接口。特別地，如圖4A所示，以類似於連接裝置102的方式，端子60包括位於絕緣支撐件64的中心的連接插入件62，插入件62和支撐件64的接觸表面疊置在杆...