[发明专利]电气套管

说明书

用于中压和高压的电气套管(100)，其包括介电套管主体、延伸穿过所述套管主体并被所述套管主体电绝缘的导体(110)、沿着所述导体(110)长度的至少一部分同心地围绕导体(110)布置的至少一个导电箔(120)以及至少部分覆盖所述导电箔(120)的边缘区域(140)的屏障层(200)，其中所述屏障层(200)的介电强度大于所述介电套管主体的介电强度并且大于150kV/mm。

技术领域

本公开的实施例涉及在中压和高压技术领域中操作的电气套管。此外，本公开的实施例涉及包括所述电气套管的电力中压或高压设备以及涉及包括所述电气套管的中压或高压电力传输和分配系统。

背景技术

电气套管是一种绝缘装置，用于通过接地屏障(诸如变压器外壳、建筑墙体或类似物体)安全传导电流。特别地，高压套管用于携载高电位的电流通过与电流路径不同电位的接地屏障。为了改进高压套管的性能，从而使导体与接地屏障之间的电场分布平滑，套管可以包括围绕高压导体并由介电绝缘材料分开的薄同轴箔或网。箔可以由金属或具有足够高导电性的任何其他材料制成，例如具有导电填料的塑料。这些箔可以在缠绕过程中插入以形成所谓的电容器芯。或者，可以使用例如印刷技术，将导电层直接施加在间隔材料上。在这两种情况下，这些金属箔或导电层产生电容效应，电容效应导致中心高压导体与接地层或凸缘之间更均匀的径向电场分布。这降低了介电失效的风险。

然而，在高压套管结构中使用薄导电层会导致层边缘附近显著的场增强。与层之间的平均场相比，局部场增强可以高达几十倍甚至几百倍。

众所周知，套管电容器芯的箔边缘处的电场可以通过作用于箔边缘来分级。例如，EP2375423A1公开了一种套管，其中导电箔的一部分边缘包括与所述箔电接触的场分级材料(FGM)，例如聚合物复合材料。因此，在箔边缘处的电场在高于场分级材料的电场阈值的局部电场强度下由FGM分级。

另一方面，US4370514A公开了一种具有双层箔的套管，双层箔包含导电层和具有高介电常数的绝缘层。双层箔在箔边缘处被折叠，使得绝缘层包围导电层从而提高套管承受部分电晕放电和浪涌电压的能力。

虽然这些文献描述了使用例如在介电常数方面具有特定性质的材料有效降低套管边缘处的场应力的装置，但是它们都没有解决箔边缘与绝缘材料之间相当弱的电和机械界面的问题。通常认为，干式电容式套管的主要介电失效模式是由于尖锐边缘的存在而在所述导电层的边缘引发的破坏性放电。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电气套管、电力中压或高压设备以及中压或高压电力传输或分配系统，其可以解决上述一个或多个问题以及本领域的其他问题，以特别防止放电引发，而不影响套管本身的物理属性。

所述目的通过相应独立权利要求的特征来实现。在相应的从属权利要求中限定了另外的实施例。

根据本公开的一个实施例，提供了一种用于中压和高压的电气套管。电气套管包括介电套管主体、延伸穿过套管主体并被套管主体电绝缘的导体、沿导体长度的至少一部分同心地围绕导体布置的至少一个导电箔以及至少部分覆盖所述导电箔的边缘区域的屏障层。特别地，屏障层的介电强度大于介电套管主体的介电强度并且大于150kV/mm，并且其中，屏障层包括聚酰亚胺材料，聚酰亚胺材料包括Kapton、Apical、Upilex等。根据该配置，介电强度在高达200℃的温度范围内保持在特定条件内(例如，大于150kV/mm)。该温度范围的下限无关紧要，但如有必要，下限可被定义为室温(20℃)。

术语“用于中压和高压的电气套管”是指额定电压≥1kV，优选≥52kV的套管。

这样，可以处理导电箔边缘的尖锐表面的问题，而不会强烈改变套管的物理和结构属性。事实上，屏障层可以仅覆盖边缘区域的有限部分，并且可以直接或紧邻具有尖锐轮廓的关键边缘放置。因此，并不严格要求例如通过折弯导电箔作用于边缘的曲率，这肯定会增加总尺寸或影响套管的分级质量。