[发明专利]高压绝缘子和带有该高压绝缘子的冷却元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的高压绝缘子、一种用 于制造所述绝缘子的方法、一种用于实施该方法的装置和一种带有所述高 压绝缘子的冷却元件。高压绝缘子以同轴布置的方式包括至少一个具有支 承环形式的端部的绝缘管、保持在支承环上的空心金属衔铁、设置在支承 环的粘接区域和金属衔铁的粘接区域之间的并且以真空密闭的方式被填 充了固化的粘合剂层的粘接接缝、以及沿着绝缘管的轴线延伸并且径向上 被绝缘管和金属衔铁限定界限的腔。通常，在该高压绝缘子中，绝缘管的 远离支承环的另外的端部同样是支承环的形式，并且经过粘接接缝与另外 的金属衔铁连接。

这种绝缘子可以在传导大电流的高压装置的被动冷却情况下用作绝 缘区段，这里高压原则上理解为高于1kV的工作电压。优选的电压范围 是低于100KV，然而主要涉及具有典型地为10至50kV额定电压的、传 导大电流的装置和设备。

这种装置和设备的电流承载能力是热受限的。对于典型地在10至 50kA范围内的额定电流(如其例如在发电机断路器形式的重载装置中传 导的那样)，因此尤其是使用主动冷却元件(例如带有风扇的空气/空气热 交换器)或具有特别好的效率的被动冷却元件，特别是例如在热管中更是 如此，热管除了开始部分定义的高压绝缘子外也包括蒸发器和热交换器以 及工作介质。在重载装置中，电流损耗所产生的热在这种情况下被用来蒸 发工作介质。被蒸发的工作介质被传送给设置在外部的热交换器，并且在 那里通过冷凝放出在重载装置中产生的损耗热。

发电机断路器形式的重载装置通常具有单相封装的设计，并且具有设 置在封装内并处于高压电势的内导体。由内导体上的电流损耗产生的热需 要穿过所述封装消散到周围空气中。这意味着电绝缘路径需要被定位在处 于高压电势的蒸发器和保持在地电势上的热管冷凝器之间，所述电绝缘路 径需要设计得相应于所要求的高电压(例如150kV BIL)。蒸发器和热交 换器(冷凝器)以真空密闭的方式被保持在高压绝缘子的两个端部上。

因为在这种大功率的被动冷却元件中不再有任何移动部件例如风扇 或鼓风机，所以可以使用该冷却元件将所损耗的热低成本地并且有效地从 封装中去除。此外，这种冷却元件不需要任何维护。高压绝缘子在此情况 下完成多个功能，主要是引导工作介质以及将蒸发器与冷凝器的电势隔 离。只有当该绝缘子多年地执行上述的功能时，这种大功率的被动冷却元 件和装备有这种冷却元件的高压设备的可靠性才得到保证。因此，这种绝 缘子在长的、典型地为20年的时期上应该不需要任何维护。这种长期的 稳定性的前提是极低的泄漏率，因为只有以这种方式才可能避免工作介质 的损耗。

背景技术

上述类型的高压绝缘子在WO 2006/053552A1中进行了描述。该绝 缘子是空心冷却元件的一部分，该冷却元件具有热管形式并用于将热从发 电机输出线路散发。该绝缘子以同轴布置的方式具有由纤维增强的聚合体 和由同轴地保持的扩散阻挡物制成的机械承载绝缘管，以及具有两个空心 的金属衔铁，它们以真空密闭的方式粘接到绝缘管的、分别具有支承环形 式的两个端部上。粘接接缝被设置在两个支承环中的每一个的粘接区域与 两个金属衔铁中的每一个的粘接区域之间，其中粘接接缝从每个支承环的 端侧延伸到其横向表面并且以真空密闭的方式被填充了固化的粘合剂层。

保持在高压导体的电势上的蒸发器被固定在两个金属衔铁之一上，保 持在接地封装物的电势上的冷凝器被固定在另一个衔铁上。高压绝缘子形 成冷却元件的绝缘路径，冷却元件将高压导体中由电流损耗形成的热传递 到所述封装物。在此情况下，在冷却元件内部的工作介质(特别是例如丙 酮或含氢氟醚(hydrofluoroether))用于热传递，并且在此情况下以蒸汽 的形式从蒸发器经过绝缘管向冷凝器循环，在冷凝器中蒸汽冷凝为液体同 时放出热。液体经过高压绝缘子又被导送回蒸发器。因此，该高压绝缘子 不仅用作绝缘路径，而且用作工作介质的通路。因为该通路容纳化学介质、 经受典型地为80℃的持续温度并且需要多年(典型地为20年)是液密的、 气密的以及真空密闭的，因此对在绝缘管的两个分别被构造为支承环的端 部与金属衔铁之间的粘接接缝提出了严格的要求。

发明内容