專利名稱：電氣絕緣設(shè)備和具有該電氣絕緣設(shè)備的電氣設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣絕緣設(shè)備，該設(shè)備包括腔室；以及電氣絕緣單元，由在所述 腔室內(nèi)固化成彈性狀態(tài)的鑄型聚合物形成。本發(fā)明也涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明的電氣絕緣設(shè)備的用于中壓或者高壓輸電的 電氣設(shè)備。在本文中，中壓或者高壓是指等于或者高于約IkV的電壓。措辭“彈性”可以是指如下能力由于外部影響出現(xiàn)而經(jīng)歷明顯形狀改變并且在 所述外部影響消除或者消失時隨后回到原有形狀而無任何永久余留變形。在本文中應(yīng)當(dāng)注 意，優(yōu)選地，所述聚合物的彈性模數(shù)低于(優(yōu)選地明顯低于)電氣絕緣單元在使用所述絕緣 設(shè)備期間可以與之接觸的相鄰單元的彈性模數(shù)。因而，電氣絕緣單元適合于在它的使用期 間由于相鄰單元的形狀或 者體積改變而彈性變形，而且優(yōu)選地一般不影響所述相鄰單元的 形狀或者體積，并且由此不允許這樣的形狀和體積改變。所述絕緣單元的聚合物限定為“鑄型聚合物”，這表明已經(jīng)在液態(tài)下將它引入所述 腔室中，以便能夠良好地填充腔室，特別是在腔室具有復(fù)雜幾何形狀的那些情況下，或者在 腔室容納如下單元的情況下，這些單元具有復(fù)雜形狀并且絕緣單元將持續(xù)地附著到這些單 元或者在后續(xù)操作具有所述絕緣設(shè)備的電氣設(shè)備時將持續(xù)接觸這些單元。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的電氣設(shè)備可以包括以下組中的任何設(shè)備，該組包括斷路 器、絕緣式開關(guān)設(shè)備、配電變壓器、儀用變壓器、避雷器、線纜端接裝置、極頭(pole head)、 套管、絕緣子等中選擇的任何設(shè)備。具體而言，這樣的電氣設(shè)備形成中壓或者高壓配電系統(tǒng) 的各部分。
背景技術(shù)：
在諸如斷路器、絕緣式開關(guān)設(shè)備、配電變壓器、儀用變壓器、避雷器、線纜端接裝 置、極頭、套管、絕緣子等一些電氣設(shè)備中，可以提供填充有油或者電氣絕緣氣體作為電氣 絕緣手段的一個或者多個體積或者腔室。油具有的優(yōu)點(diǎn)在于它是充分電氣絕緣體并且也能 夠傳遞來自發(fā)熱單元(如此類設(shè)備中的電壓輸送單元)的熱。由于油存在于液態(tài)下，所以 它具有的優(yōu)點(diǎn)在于能夠借助對流來傳熱。然而，使用液體絕緣如油可能引起泄漏問題，并且 因而引起操作擾亂或者甚至嚴(yán)重?fù)舸﹩栴}。從環(huán)境觀點(diǎn)來看，油也是所不希望的。當(dāng)使用絕緣氣體如SF6作為絕緣介質(zhì)時也可能有泄漏，這些泄漏又可能導(dǎo)致對于 在中壓和高壓系統(tǒng)中傳輸電流而言重要的設(shè)備的操作擾亂或者甚至擊穿。因而，為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的弊端，近期研究著重于開發(fā)其中油或者氣體由固體絕 緣單元取代的干式絕緣。這樣的固體絕緣單元可以包括聚合物，如聚亞安酯或者基于硅酮 的聚合物，并且根據(jù)具體應(yīng)用可以作為泡沫、凝膠或者甚至橡膠而存在。聚合物應(yīng)當(dāng)有可能 鑄型于它在操作時將容納于其中的腔室或者體積中，以便能夠持續(xù)地接觸或者附著到周圍 單元，同時在它本身與任何這樣的其他單元之間未留下空氣或者其它氣體的氣袋。然而，用 于形成這樣的絕緣單元的許多聚合物的一個弊端在于它們相對低的導(dǎo)熱率，尤其是在結(jié)合以下事實(shí)時更是如此這樣的固體絕緣單元不同于油這樣的液體，將不能通過對流傳熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提出一種如開篇限定的電氣絕緣設(shè)備，該設(shè)備提供與現(xiàn)有 技術(shù)的對應(yīng)解決方案相比有所提高的導(dǎo)熱率。本發(fā)明的目的借助開篇限定的電氣絕緣設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備的特征在于，所述單 元包括導(dǎo)熱率比所述聚合物的導(dǎo)熱率更高的多個陶瓷顆粒。這里，“顆?！笔侵溉缦卤倔w或者單元，這些本體或者單元的尺寸和形狀使得它們 可以在其鑄型之前容易地分布于所述聚合物中而不影響這樣的混合物的粘度致使鑄型變 得不適當(dāng)(例如導(dǎo)致絕緣單元與相鄰單元之間的不連續(xù)接觸)。另外，顆粒應(yīng)當(dāng)為這樣的種 類使得它們在聚合物固化期間不沉淀而是保持細(xì)微地分布于聚合物的基質(zhì)中。因而，這樣 的顆?？梢允强招?、固體、細(xì)長、球形、立方形或者用于具體目的的任何其它適當(dāng)形狀。它們 應(yīng)當(dāng)具有這樣的表面性質(zhì)和形狀以使得它們將在其固化之后持續(xù)地附著到周圍聚合物基 質(zhì)而在它們本身與周圍基質(zhì)之間未留下空隙或者氣袋。在原理上，它們應(yīng)當(dāng)包含這樣的材 料使得它們未造成所述絕緣單元的電氣絕緣能力下降。根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施例，所述顆粒存在的量使得所述單元的總導(dǎo)熱率增加至少10 %，優(yōu)選地至少50 %，并且最優(yōu)選至少100 %。優(yōu)選地，所述陶瓷具有比所述聚合物的導(dǎo)熱率明顯更高的導(dǎo)熱率，優(yōu)選地是10000倍或者更高的量級。高導(dǎo)熱率將減少對于絕緣單元的導(dǎo)熱率的某一提高所需的顆粒 量。由此，在鑄型之前與所述顆粒混合的聚合物的粘度將更少地受所述顆粒的影響，并且 假如陶瓷的估價(jià)(prize)高于聚合物的估價(jià)，則總生產(chǎn)成本將降低。為了補(bǔ)償所述顆粒 的粘度增加這一效果，可以向在所述聚合物固化時將形成所述電氣絕緣單元的混合物添 加減少粘度的制劑，比如硅油。這樣的制劑也可以改進(jìn)所述顆粒的分布，由此事實(shí)上也 提高所述單元的導(dǎo)熱率。陶瓷顆?？梢跃哂行∑螤畈⑶铱梢跃哂?-ΙΟΟμπι的平均直 徑。它們可以獨(dú)立于它們的具體形狀但優(yōu)選地作為所述小片來形成平均直徑的范圍為 10-700 μ m并且呈現(xiàn)或多或少不規(guī)則三維形狀的凝聚物，該顆粒尺寸通過光擴(kuò)散技術(shù)(比 如MalvernMastersized顆粒尺寸分析器)來測量。根據(jù)本發(fā)明的更多實(shí)施例，陶瓷顆粒的體積比為至少5%的體積，優(yōu)選地至少7% 的體積，并且最優(yōu)選地至少9%的體積。從約5%的體積的陶瓷顆粒，已經(jīng)觀測到合理高的 材料導(dǎo)熱率。導(dǎo)熱率然后隨著所述陶瓷顆粒的含量增加而增加。根據(jù)更多實(shí)施例，陶瓷顆粒的體積比低于15%的體積，優(yōu)選地低于13%的體積， 并且最優(yōu)選地低于11%的體積。在陶瓷高于11%的體積時，所述顆粒對提升粘度的作用變 得如此之大以至于它在材料制造期間將對材料有明確的負(fù)面影響。因此，優(yōu)選如上文限定 的含量。根據(jù)另一實(shí)施例，陶瓷顆粒形成多個單獨(dú)凝聚物，并且凝聚物的平均直徑大于 130 μ m,優(yōu)選地大于200 μ m,最優(yōu)選地大于250 μ m。申請人進(jìn)行的測試已經(jīng)確認(rèn)對于高于 約5%的體積的陶瓷含量，具有如上文限定的平均直徑的凝聚物獲得對材料導(dǎo)熱率的意外提尚。優(yōu)選地，所述凝聚物均勻地分布于所述單元內(nèi)。由此避免導(dǎo)熱率不佳的局部區(qū)域。凝聚物或者如果未以凝聚物來聚集時的顆粒應(yīng)當(dāng)分布成使得導(dǎo)熱率在絕緣單元內(nèi)變化不 多于+/-3%。根據(jù)一個實(shí)施例，所述顆粒在所述單元內(nèi)形成滲透網(wǎng)絡(luò)。如果顆粒形成滲透網(wǎng)絡(luò)， 則可以經(jīng)過導(dǎo)熱率提升的此類材料的不中斷路徑傳熱。由此，一旦所述顆粒的形狀和量足 以生成其這樣的滲透網(wǎng)絡(luò)，絕緣單元的總導(dǎo)熱率可能急劇增加。優(yōu)選地，所述陶瓷包括作為主要組成的氮化硼。氮化硼，特別是六邊形氮化硼的顆 粒已經(jīng)被證實(shí)很好地適合于根據(jù)本發(fā)明提高絕緣單元的導(dǎo)熱率的目的。具體而言，與在其 鑄型之后形成凝膠的基于硅酮的聚合物混合的氮化硼顆粒已經(jīng)被證實(shí)有利于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明 的目的。 優(yōu)選地，所述聚合物在其固化狀態(tài)下形成凝膠。優(yōu)選地，所述聚合物是基于硅酮的聚合物，盡管可以設(shè)想其它材料并且優(yōu)選為聚亞安酯。根據(jù)一個實(shí)施例，所述聚合物包括a)可交聯(lián)聚有機(jī)硅氧烷，以及b)有機(jī)硅交聯(lián)劑。適合于本發(fā)明目的的可交聯(lián)聚有機(jī)硅氧烷的一個例子由以下分子式給出
<formula>formula see original document page 6</formula>其中R是具有多達(dá)18個碳原子的單價(jià)烴族，R’是單價(jià)烴或者氧化烴族、氫原子或 者羥基團(tuán)，而χ是值從10到1500的整數(shù)。有機(jī)硅交聯(lián)劑的例子可以選自于硅烷、低分子量有機(jī)硅樹脂和短鏈有機(jī)硅氧烷聚 合物。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，所述絕緣單元包括分布于其中的可壓縮顆粒。這 樣的顆粒的目的在于使整個絕緣單元可壓縮至某一程度。不同于其中例如使用油作為絕緣 手段的解決方案(其中膨脹體積用于接受油的體積改變)，根據(jù)本發(fā)明的固體絕緣單元容 納于其中的腔室的體積應(yīng)當(dāng)相對恒定，以便保證固體單元在改變操作條件時未失去它與所 述腔室中的重要相鄰單元的接觸。因此，可壓縮顆粒的目的可以在于借助其壓縮來補(bǔ)償所 述絕緣單元的聚合物的任何體積改變。聚合物的這樣的體積改變可能歸因于溫度的改變 (造成其熱膨脹)，或者歸因于與絕緣單元相鄰并且容納于所述腔室中的單元(如電導(dǎo)體) 的尺寸或者形狀的任何更改。優(yōu)選地，各所述可壓縮顆粒包括密封地包圍其內(nèi)部由氣體填充體積的彈性殼。殼 材料應(yīng)當(dāng)至少就以下方面而言兼容于絕緣單元中的周圍聚合物基質(zhì)材料殼粘附到基質(zhì)并 且未由于基質(zhì)的體積或者形狀改變而未在它本身與所述基質(zhì)之間引起空隙。優(yōu)選地，可壓 縮顆粒限定直徑范圍從20 μ m到500 μ m、優(yōu)選地從30 μ m到100 μ m的微球體。所述殼可以 包括有機(jī)聚合材料，比如聚丙烯腈、聚氯乙烯、多乙酸乙烯酯、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚苯 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、乙基纖維素、硝化纖維素、芐基纖維素、環(huán)氧樹脂、羥丙 基甲基纖維素鄰苯二甲酸酯、氯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物、乙酸乙烯酯和乙酰丁酸纖維 素的共聚物、苯乙烯和順丁烯二酸的共聚物、丙烯腈和苯乙烯的共聚物、偏二氯乙烯和丙烯腈的共聚物以及類似物。適當(dāng)微球的例子是在Pierce和St印hens公司的商標(biāo)Dualite TM名下的商用微 球和在Akzo Nobel的商標(biāo)Expancel TM名下出售的微球。優(yōu)選地，所述可壓縮顆粒存在于所述單元中的量使得它們能夠借助其壓縮來完全 補(bǔ)償所述單元的所述聚合物在所述腔室內(nèi)的任何熱膨脹，直至絕緣設(shè)備將在其正常操作條 件期間將經(jīng)受的最大溫度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述可壓縮顆粒的量為所述絕緣單元的材料的至少 20%的體積、優(yōu)選地至少24%的體積。由此，對于多數(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)絕緣單元的充分壓縮，而所 述單元未對周圍結(jié)構(gòu)施加任何過量壓力。根據(jù)更多實(shí)施例，所述可壓縮顆粒的量低于所述絕緣單元的材料的30%的體積， 優(yōu)選地低于26%的體積。由此，在絕緣單元的材料中留下足夠空間以由上文提到的陶瓷占 據(jù)和由任何更多添加劑、優(yōu)選為硅油占據(jù)。根據(jù)一個實(shí)施例，所述絕緣設(shè)備也包括位于所述腔室中或者鄰近處的電壓輸送單元，其中所述單元至少部分地使所述電壓輸送單元電氣絕緣。電壓輸送單元通常可以是用 于傳導(dǎo)中壓或者高壓的導(dǎo)體。通常，電壓輸送單元可以由任何更多電氣絕緣物覆蓋，該電氣 絕緣物相應(yīng)地分離本發(fā)明的絕緣單元以免與電壓輸送單元直接接觸。然而也設(shè)想如下實(shí)施 例，其中在本發(fā)明的絕緣單元與電壓輸送單元之間有直接接觸。根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施例，所述腔室是封閉腔室，在所述設(shè)備的正常操作條件之下其 歸因于溫度改變的體積改變比所述單元的所述聚合物的體積改變更少。優(yōu)選地，絕緣單元 在具有本發(fā)明電氣絕緣物的電氣設(shè)備的所有正常操作條件之下完全填充所述腔室。借助上 述特征，保證了在操作條件期間在腔室中不形成可能減少所述設(shè)備的絕緣能力的空隙或者氣袋。根據(jù)一個實(shí)施例，所述腔室是封閉腔室，在所述設(shè)備的正常操作條件之下其體積 大體上恒定。在這樣的情況下，絕緣單元的聚合物基質(zhì)的體積可能由于溫度改變而改變，其 中分布于其中的可壓縮顆粒借助壓縮或者膨脹來補(bǔ)償任何這樣的體積改變。然而，如果有 在操作期間體積變化的更多單元并且所述更多單元影響腔室的體積而不存在絕緣單元中 的聚合基質(zhì)的由溫度引起的體積改變，則可壓縮顆粒將保證絕緣單元與之對應(yīng)地壓縮或者 膨脹。本發(fā)明的目的也借助開篇限定的用于中壓或者高壓輸電的電氣設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該設(shè) 備的特征在于，包括根據(jù)本發(fā)明的電氣絕緣設(shè)備。根據(jù)一個實(shí)施例，除所述電氣絕緣單元外，在所述腔室內(nèi)，電氣設(shè)備還包括將在所 述設(shè)備的正常操作條件之下改變形狀或者體積的一個或者多個單元，所述一個或者多個單 元與所述電氣絕緣單元接觸并且由此影響所述電氣絕緣單元的形狀或者體積。根據(jù)一個實(shí)施例，除所述電氣絕緣單元外的所述一個或者多個單元包括中壓或者 高壓輸送單元。根據(jù)一個實(shí)施例，所述電氣設(shè)備包括電纜端接裝置，其中所述腔室為所述電纜端 接裝置的腔室。根據(jù)一個實(shí)施例，所述電氣設(shè)備包括電力變壓器，并且所述腔室為所述電力變壓 器的腔室。
根據(jù)一個實(shí)施例，所述電氣設(shè)備包括電力套管，并且所述腔室為所述電力套管的腔室。根據(jù)一個實(shí)施例，所述電氣設(shè)備包括電力斷路器，并且所述腔室為所述電力斷路器的腔室。本發(fā)明也可以包括生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的絕緣設(shè)備或者電氣設(shè)備的方法，其中將所述 聚合物鑄型到所述腔室中并且使在其中固化。將在以下具體實(shí)施方式
中說明本發(fā)明的更多特征和優(yōu)點(diǎn)。


現(xiàn)在將參照以下附圖通過例子描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的電氣設(shè)備的橫截面圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的電氣設(shè)備的另一實(shí)施例的橫截面圖，并且圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明與電氣絕緣材料樣本的導(dǎo)熱率相對BN體積百分比有關(guān) 的測試結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式如圖1中所示，具體參照支撐絕緣子來描述本發(fā)明的電氣設(shè)備；必須按照說明而 非限制性的例子的方式來考慮這樣的實(shí)施例。如圖1中所示，標(biāo)號100大體上表示的絕緣子包括由絕緣合成材料如纖維玻璃制 成的絕緣管1，該管覆蓋有例如由硅酮橡膠制成的絕緣裙部2 ；兩個金屬法蘭3固定于管1 的端部。所述管1和法蘭3界定或者包圍腔室5。當(dāng)絕緣子在電壓之下時，所述兩個金屬法 蘭具有不同電勢；為了在具有不同電壓的兩個法蘭之間實(shí)現(xiàn)電氣絕緣從而避免危險(xiǎn)放電， 在管狀殼1內(nèi)限定自由體積V的腔室5填充有適當(dāng)電介質(zhì)填充物。有利地，在本發(fā)明的本實(shí)施例中，所述電介質(zhì)填充物有益地由基于硅酮的可壓縮 合成物制成，由此形成電氣絕緣單元4 ；特別地，所述基于硅的可壓縮合成物在液態(tài)下并且 借助圖中未圖示的適當(dāng)設(shè)備(圖中未示出)以比允許的最大體積更大的量注入于管1內(nèi)。 具體而言，待填充的自由體積為V，注入的基于硅的可壓縮合成物在25DEG C的溫度具有范 圍從1. 01到1. 20V的體積。由于注入的填充物處于液態(tài)，所以它完全充滿了適當(dāng)?shù)捏w積； 注入的基于硅的合成物然后固化成凝膠狀態(tài)。在這一相態(tài)中，由于填充物體積大于待填充 的體積V，所以有助于將硅填充物理想地附著到與管的所有接觸表面。考慮到良好可壓縮性 能，這也在設(shè)備經(jīng)受例如范圍從-40DEGC到+70DEG C的廣泛溫度變化時進(jìn)行而無損壞、破 裂或者與壁的分離。有利地，這允許設(shè)備的電介質(zhì)強(qiáng)度水平一般高于已知電氣設(shè)備可實(shí)現(xiàn) 的電介質(zhì)強(qiáng)度水平，并且也允許沿著所述接觸表面的高電介質(zhì)強(qiáng)度值。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，電介質(zhì)填充物包括填充有可壓縮微球(優(yōu)選為在 Expancel TM名下的商用微球)的基于硅酮的聚合物。聚合物和微球是如下種類，該種類在 固化聚合物時將形成硅凝膠，比如由Wacker制造的在Com Gel名下的商用硅凝膠。在鑄型 和固化聚合物之前，應(yīng)當(dāng)將主要包括氮化硼的顆粒增添到混合物10%的體積這一體積量。 這里，所述氮化硼包括六邊形氮化硼，比如由Saint Gobain公司生產(chǎn)的氮化硼。優(yōu)選地，在 混合物中還包括減少粘度的制劑。根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施例，這樣的制劑可以包括低粘度硅油。在優(yōu)選實(shí)施例中，在混合物中因此包括20%的體積的低黏度硅油(TR-50(50cSt))。由此減少粘度，并且提高BN顆粒在混合物中的分散，由此提高待形成的單元的導(dǎo)熱率。根據(jù)本申 請的教導(dǎo)，在腔室或者體積中引入如上所述液體混合物，該混合物在該腔室或者體積中固 化和形成填充物，即電氣絕緣單元。所述凝膠可以有利地用作諸如斷路器、絕緣式開關(guān)設(shè)備、電力變壓器和測量變壓器、避雷器、線纜端接裝置、極頭、套管、絕緣子等若干電氣設(shè)備中的絕緣填充物。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的線纜端接裝置的一個實(shí)施例。圖2的線纜端接裝置包括導(dǎo)體11、內(nèi)部電氣絕緣物12、外部封裝13和中間電氣絕緣單元14。在外部封裝13的相反 端，分別提供底部法蘭15和頂部蓋16。導(dǎo)體11是桿形或者管形。優(yōu)選地，它包括高導(dǎo)電率材料，比如銅或者鋁。另外，導(dǎo)體11形成線纜的一部分，其中內(nèi)部絕緣物12是附著到導(dǎo)體11外圍的、由固體電介質(zhì)材料 如聚合物制成的典型線纜絕緣物。由內(nèi)部絕緣物12包圍的導(dǎo)體11所形成的線纜17經(jīng)過其由底部法蘭15形成的端 部進(jìn)入線纜端接裝置。底部法蘭15、頂部蓋16和外部封裝13限定如下外殼，該外殼界定線 纜17的導(dǎo)體11延伸經(jīng)過的腔室18。導(dǎo)體11經(jīng)過頂部蓋16引出所述外殼。在頂部端16 外部，導(dǎo)體16未由任何內(nèi)部電氣絕緣物覆蓋而是自由地暴露于環(huán)境和/或自由地伸展或者 連接到任何進(jìn)一步的電氣設(shè)備(未示出)。提供圖2中所示實(shí)施例的外部封裝13是出于在線纜端接裝置的外圍防止表面電 閃絡(luò)的目的，由此限定外部電氣絕緣物。出于這一目的，外部封裝優(yōu)選地具有如本身在本技 術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的特征波形并且包括適當(dāng)材料。外部封裝13可以包括電氣絕緣材料，比如聚 合物(如硅或者瓷)。外部封裝13在導(dǎo)體11/線纜17的軸向方向上的長度適配于其擊穿 強(qiáng)度。因而，外部封裝13的長度將必須隨著導(dǎo)體的電壓增加而增加。中間電氣絕緣介質(zhì)14由根據(jù)本發(fā)明的電氣絕緣單元形成，并且提供于上述腔室 18內(nèi)而且填充該腔室。由此，中間電氣絕緣單元14位于線纜17與外部封裝13之間的間隔 中。它充當(dāng)電絕緣體和在徑向以及軸向方向上經(jīng)過所述外殼從導(dǎo)體11向外傳熱的傳熱介 質(zhì)。由此，它對優(yōu)選地包括聚合物材料的內(nèi)部絕緣物12的溫度具有決定性影響。在這一優(yōu) 選實(shí)施例中，中間電氣絕緣物14包括根據(jù)本專利申請教導(dǎo)的固體或者半固體填充合成物。 優(yōu)選地，已經(jīng)用與參照圖1針對填充物4描述的方式對應(yīng)的方式將中間絕緣單元14引入到 外殼中。中間絕緣物14的提高導(dǎo)熱率已經(jīng)證實(shí)極大地改進(jìn)線纜端接裝置的功能。因此根據(jù)以上描述清楚的是，本發(fā)明的電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)既定任務(wù)和目的，因?yàn)樗?證與已知電氣設(shè)備相比有所提高的性能同時避免出現(xiàn)放電；另外，這樣設(shè)想的電氣設(shè)備可 以與廣泛溫度工作范圍一起使用而無需利用粘度促進(jìn)劑補(bǔ)償體積或者表面處理。必須指出，在電氣設(shè)備內(nèi)可以容易地插入諸如線纜、機(jī)械桿、在電壓之下的連接等 功能單元；此外，它還無填充物泄漏問題并且允許免去泄漏監(jiān)視和通知系統(tǒng)。圖3示出了在向聚合物添加的BN量不同時和在BN凝聚物尺寸不同時根據(jù)本發(fā)明 針對電氣絕緣材料的不同樣本獲得的測試結(jié)果。如根據(jù)測試可見，平均直徑為280 μ m的BN 凝聚物從約5%的體積以上，材料的導(dǎo)熱率有顯著和意外提高。直至BN約5%的體積，平均 直徑為130μπι的凝聚物與280μπι樣本呈現(xiàn)相似的關(guān)系。然而，發(fā)現(xiàn)平均直徑為130μπι的樣本的導(dǎo)熱率持續(xù)與BN的量大體上成比例，直至BN的9到10%的體積、然后偏離到更低 值，而具有更大凝聚物的樣本對于體積比5%以上的BN含量而言偏離到更陡的曲線中。值得注意的是，單獨(dú)BN顆粒的小片的平均尺寸看來與所得導(dǎo)熱率相關(guān)性更小。 12 μ m和30 μ m的平均直徑分別用于130 μ m凝聚物的不同樣本，并且未觀測到導(dǎo)熱率的明 顯不同。已經(jīng)參照具體和優(yōu)選實(shí)施例描述了這樣設(shè)想的本發(fā)明， 然而本發(fā)明不限于描述的 內(nèi)容，而是涵蓋落入發(fā)明思想范圍內(nèi)的變化和修改。最后，所有細(xì)節(jié)可以由其它技術(shù)等效要素取代。
權(quán)利要求
一種電氣絕緣設(shè)備，包括-腔室(5，18)，以及-電氣絕緣單元(4，14)，由在所述腔室(5，18)內(nèi)固化成彈性狀態(tài)的鑄型聚合物形成，其特征在于，所述單元包括導(dǎo)熱率比所述聚合物的導(dǎo)熱率更高的多個陶瓷顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述顆粒存在的量使得所述單 元的總導(dǎo)熱率增加至少10%，優(yōu)選地至少50%，并且最優(yōu)選至少100%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述陶瓷顆粒的體積比為 至少5 %的體積，優(yōu)選地至少7 %的體積，并且最優(yōu)選地至少9 %的體積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述陶瓷 顆粒的體積比低于15%的體積，優(yōu)選地低于13%的體積，并且最優(yōu)選地低于11%的體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述陶瓷 顆粒形成多個單獨(dú)凝聚物，并且所述凝聚物的平均直徑大于130 μ m,優(yōu)選地大于200 μ m, 并且最優(yōu)選地大于250 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述凝聚 物均勻分布于所述單元中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述陶瓷 包括作為主要組成的氮化硼。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述聚合 物在它的固化狀態(tài)下形成凝膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述聚合 物為基于硅酮的聚合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述聚合 物包括a)可交聯(lián)聚有機(jī)硅氧烷，以及b)有機(jī)硅交聯(lián)劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述單 元包括分布于其中的可壓縮顆粒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，各所述可壓縮顆粒包括密封 地包圍其由氣體填充的內(nèi)部體積的彈性殼。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述單元中所述可壓 縮顆粒存在的量使得它們能夠借助其壓縮來完全補(bǔ)償所述單元的所述聚合物在所述腔室 (5，18)內(nèi)的任何熱膨脹，直至所述絕緣設(shè)備在其正常操作條件期間將經(jīng)受的最大溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述可 壓縮顆粒的量為所述絕緣單元的材料至少20%的體積，優(yōu)選地至少24%的體積。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述可 壓縮顆粒的量低于所述絕緣單元的材料30%的體積，優(yōu)選地低于26%的體積。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，還包括 位于所述腔室(5，18)中或者鄰近處的電壓輸送單元(3，11)，其中所述絕緣單元(4，14)至 少部分地使所述電壓輸送單元(3，11)電氣絕緣。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述腔 室(5，18)是封閉腔室(5，18)，在所述設(shè)備的正常操作條件下，其歸因于溫度改變的體積改 變比所述單元的所述聚合物的體積改變更少。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備，其特征在于，所述腔 室(5，18)是封閉腔室(5，18)，在所述設(shè)備的正常操作條件下其體積大體上恒定。
19.一種用于中壓或者高壓輸電的電氣設(shè)備，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中 的任一權(quán)利要求所述的電氣絕緣設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電氣設(shè)備，其特征在于，除所述電氣絕緣單元(4，14)外，在 所述腔室(5，18)內(nèi)還包括形狀或者體積將在所述設(shè)備的正常操作條件下改變的一個或者 多個單元(3，11)，所述一個或者多個單元(3，11)與所述電氣絕緣單元(4，14)接觸，并且由 此影響所述電氣絕緣單元(4，14)的形狀或者體積。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電氣設(shè)備，其特征在于，除所述電氣絕緣單元(4，14)外的 所述一個或者多個單元(3，11)包括中壓或者高壓輸送單元(3，11)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-21中的任一權(quán)利要求所述的電氣設(shè)備，其特征在于，包括電纜端 接裝置，其中所述腔室(5，18)為所述電纜端接裝置的腔室。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-21中的任一權(quán)利要求所述的電氣設(shè)備，其特征在于，包括電力變 壓器，并且所述腔室(5，18)為所述電力變壓器的腔室。
24.根據(jù)權(quán)利要求19-21中的任一權(quán)利要求所述的電氣設(shè)備，其特征在于，包括電力套 管，并且所述腔室(5，18)為所述電力套管的腔室。
25.根據(jù)權(quán)利要求19-21中的任一權(quán)利要求所述的電氣設(shè)備，其特征在于包括電力斷 路器，并且所述腔室(5，18)為所述電力斷路器的腔室。
全文摘要
一種電氣絕緣設(shè)備包括腔室(5，18)；以及電氣絕緣單元(4)，由在所述腔室(5，18)內(nèi)固化成彈性狀態(tài)的鑄型聚合物形成。電氣絕緣單元(4)包括導(dǎo)熱率比所述聚合物的導(dǎo)熱率更高的多個陶瓷顆粒。
文檔編號C08K3/38GK101802101SQ200880107861
公開日2010年8月11日 申請日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者C·皮托伊斯, E·瓊森, H·希爾伯格, L·帕爾姆奇維斯特, R·帕帕茲延 申請人:Abb研究有限公司