Результат интеллектуальной деятельности: МНОГОФАЗНО ИЗОЛИРОВАННЫЙ СЖАТЫМ ГАЗОМ МОДУЛЬ КАБЕЛЬНОГО ВВОДА, СНАБЖЕННЫЙ ГЕРМЕТИЧНОЙ ОБОЛОЧКОЙ

Изобретение касается многофазно изолированного сжатым газом модуля кабельного ввода, снабженного герметичной оболочкой, внутри которой помещены несколько электрически изолированных друг от друга посредством изоляции сжатым газом фазных проводов, а также снабженного несколькими вставленными в герметичную оболочку непроницаемо для текучих сред, законтактированными каждое с одним из фазных проводов гнездами для подключения кабелей.

Такого рода многофазно изолированный сжатым газом модуль кабельного ввода известен, например, из описания изобретения к патенту DE 19720092 A1. Там многофазный модуль кабельного ввода оснащен трубчатым корпусом большого объема, действующим в качестве герметичной оболочки, в который вставлен изолятор. Этот изолятор служит для ввода нескольких кабелей в известный модуль кабельного ввода. Внутри герметичной оболочки на изоляторе имеются сравнительно большие остаточные незаполненные пространства, которые должны наполняться электрически изолирующим газом. Обеспечение электрически изолирующего газа для наполнения неиспользуемых пространств связано с высокими затратами. Кроме того, охваченные общим трубчатым корпусом фазные провода более не доступны снаружи, так что получение информации о состоянии соответствующих фазных проводов снаружи практически невозможно.

Таким образом, ставится задача, предложить модуль кабельного ввода, который при сокращенном объеме электрически изолирующего газа обеспечивает возможность улучшения контроля отдельных фазных проводов.

В соответствии с изобретением эта задача у многофазно изолированного сжатым газом модуля кабельного ввода вышеназванного рода решается за счет того, что каждое из гнезд для подключения кабеля с торцевой стороны вставлено в каждом случае в отдельный патрубок герметичной оболочки, и патрубки впадают в один общий ответвительный корпус герметичной оболочки.

В одном из предлагаемых изобретением вариантов осуществления модуля для подключения кабелей предусмотрено разделение герметичной оболочки на ответвительный корпус, а также несколько отдельных патрубков, так чтобы на каждом патрубке могло располагаться одно гнездо для подключения кабеля. Благодаря обеспечению отдельных патрубков можно сократить объем необходимого электрически изолирующего газа (изолирующего газа). Промежутки между гнездами для подключения кабелей находятся вне герметичной оболочки. Эти промежутки не должны наполняться электрически изолирующим газом. При этом, несмотря на сокращение объема электрически изолирующего газа внутри герметичной оболочки, продолжает сохраняться многофазная изоляция сжатым газом, так как фазные провода внутри герметичной оболочки всегда обдуваются одним общим объемом изолирующего газа. Таким образом, получаются преимущества в отношении контроля изолирующего газа, так как только одна единственная газовая камера внутри герметичной оболочки должна контролироваться, например, в отношении давления, влажности, свойств частичного разряда и т.д. Герметичная оболочка должна быть выполнена электрически проводящей и проводить конечный потенциал. Кроме того, герметичная оболочка должна быть выполнена устойчивой к воздействию давления, чтобы она могла выдерживать избыточное давление изолирующего газа.

Патрубки отстоят от ответвительного корпуса, при этом, в зависимости от исполнения корпуса герметичной оболочки, патрубки могут выдаваться из корпуса герметичной оболочки различным образом. При этом должно быть предусмотрено, чтобы количество патрубков соответствовало количеству электрически изолированных друг от друга фазных проводов внутри модуля кабельного ввода. Так, например, можно в каждом из патрубков расположить по одному фазному проводу и заставить эти фазные провода электрически изолированно от соответствующего гнезда для подключения кабеля вдаваться через охватывающий патрубок внутрь ответвительнго корпуса. Предпочтительно оказалось выполнить модули кабельного ввода трехфазно изолированными сжатым газом, т.е. внутри модуля кабельного ввода расположены три фазных провода одной системы передачи электроэнергии. Например, эта система передачи электроэнергии может быть выполнена в виде трехфазной системы переменного напряжения. Чтобы создать как можно более компактную конструкцию, фазные провода должны быть расположены каждый в угловых точках равностороннего треугольника, чтобы при небольшом расстоянии обеспечить достаточную электрическую изоляцию этих проводов друг от друга, а также относительно герметичной оболочки.

В качестве изолирующего газа пригодны, например, азот, гексафторид серы или другие электрически изолирующие газы. Изолирующий газ должен находиться внутри герметичной оболочки под давлением, повышенным относительно среды, окружающей герметичную оболочку. Это оказывает дополнительное положительное влияние на прочность изоляции применяемого изолирующего газа.

Для создания элемента с благоприятными диэлектрическими свойствами ответвительный корпус может быть, например, выполнен вращательно-симметрично в виде трубы, так чтобы по возможности избежать выступающих острых кромок внутри ответвительного корпуса. При этом может быть предусмотрено, чтобы наряду с центральным сведением фазных проводов, внутри ответвительного корпуса там также происходил переброс фазных проводов. Так, например, можно, начиная от устья патрубка на ответвительном корпусе, предусмотреть переброс фазных проводов в радиальном направлении в направлении центральной точки. Для этого фазные провода могут быть, например, отклонены внутри ответвительного корпуса в виде этажного отвода. Такого рода наклон, в частности, предпочтителен тогда, когда фазные провода в патрубках (в поперечном сечении) расположены каждый в угловых точках равностороннего треугольника, и в ответвительном корпусе происходит соответствующее сокращение расстояний между фазными проводами, при этом положение в равностороннем треугольнике сохраняется.

Разбиение на несколько патрубков дает возможность отдельно контролировать фазный провод, проходящий внутри одного отдельного патрубка. В частности, электрические/магнитные поля отдельных фазных проводов могут регистрироваться, независимо от взаимодействия с другими фазными проводами в области патрубков.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы гнезда для подключения кабелей каждое подобно карману вдавались в соответствующие патрубки.

Многофазные изолированные сжатым газом модули кабельного ввода могут, например, находить применение в изолированных сжатым газом распределительных устройствах. Такого рода распределительные устройства применятся, чтобы в сетях для передачи электроэнергии изменять конфигурацию путем создания или разъединения электрически проводящих соединений между отдельными участками сети. Внутри изолированного сжатым газом распределительного устройства соответствующие фазные провода электрически изолированы друг от друга посредством находящегося под избыточным давлением газа. Для позиционирования и опирания фазных проводов внутри распределительного устройства предусмотрены соответствующие опорные изоляторы. Посредством изоляции сжатым газом могут выполняться системы, компактные по сравнению с альтернативными средствами изоляции. Однако из-за требований к герметичной оболочке в отношении прочности при избыточном давлении такого рода системы изоляции сжатым газом являются сравнительно дорогостоящими. Чтобы соединять отдельные распределительные устройства внутри одной сети для передачи электроэнергии, применяются, например, кабели. Кабели воспринимают потенциал фазных проводов изолированного сжатым газом распределительного устройства и отводят этот потенциал при наличии твердой изоляции к другим распределительным устройствам или потребителям энергии. Чтобы выполнить переход кабельной изоляции, а также изоляции сжатым газом друг в друга, например, гнезда для подключения кабелей заделаны в герметичную оболочку. Гнезда для подключения кабелей действуют подобно разъему между изоляцией сжатым газом модуля кабельного ввода и изоляцией кабеля. При этом гнезда для подключения кабелей вдаются подобно карманам внутрь патрубков. Гнезда для подключения кабелей имеют, во-первых, электрически проводящий токопровод, чтобы контактировать друг с другом электрически проводящим образом фазные провода модуля кабельного ввода и фазные провода кабелей, которые должны подключаться. Электрически проводящий токопровод пронизывает гнезда для подключения кабелей непроницаемо для текучих сред. Для электрически изолированного крепления гнезда для подключения кабелей снабжены электрически изолирующими направляющими втулками. Так, может быть, например, предусмотрено, чтобы гнездо для подключения кабеля имело по существу конически сходящуюся направляющую втулку, которая прифланцована к патрубку и соответственно вдается внутрь этого патрубка. Патрубок при этом, наряду с механическим креплением гнезда для подключения кабеля, представляет собой также механическое перекрытие гнезда для подключения кабеля в радиальном направлении, так что гнездо для подключения кабеля защищено патрубком от внешних воздействий. Гнездо для подключения кабеля может, например, иметь окружную полку, которая на расположенной с торцевой стороны фланцевой поверхности непроницаемо для текучих сред соединена со патрубком. При этом посредством гнезда для подключения кабеля может непроницаемо для текучих сред закрываться герметичная оболочка. Внутрь гнезда для подключения кабеля может вводиться так называемый кабельный штекер, который имеет ответную по отношению к направляющей втулке форму и электрически проводящий токопровод. С помощью кабельного штекера может выполняться диэлектрическое регулирование конца кабеля, так чтобы путем простого вставления кабельного штекера в гнездо для подключения кабеля происходило контактирование модуля кабельного ввода с кабелем.

Предпочтительно может быть предусмотрено, чтобы патрубки были ориентированы примерно параллельно друг другу.

Примерно параллельная друг другу ориентация патрубков позволяет приблизить сами патрубки друг к другу и по возможности избежать находящихся между патрубками пространств. При этом может быть получен компактный модуль кабельного ввода.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы поперечное сечение патрубков на конце, обращенном к гнезду для подключения кабеля, было больше, чем на конце, обращенном к устью.

Если на конце, обращенном к гнезду для подключения кабеля, предоставляется большее поперечное сечение, можно вводить в патрубок разного рода гнезда для подключения кабелей, которые имеют различные размеры. В зависимости от вида применяемого кабеля, например, кабеля с пластмассовой оболочкой, кабеля с вязкой пропиткой и т.д., форма и конфигурация гнезда для подключения кабеля, необходимого для подключения, может варьироваться. При радиальном расширении поперечного сечения патрубка на конце, обращенном к гнезду для подключения кабеля, имеется резерв конструктивного пространства, чтобы можно было помещать разные конструкции, например, разных изготовителей гнезд для подключения кабелей.

Например, может быть предусмотрено, чтобы патрубок был выполнен подобно фланцу с обращенным к устью концом, уменьшающимся в поперечном сечении в виде бутылочного горлышка.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы каждый патрубок на обращенном к устью конце был охвачен преобразователем тока.

Благодаря увеличению поперечного сечения на конце, обращенном к гнезду для подключения кабеля, прижатие друг к другу разных патрубков возможно только в ограниченной мере, а именно, до непосредственного соприкосновения патрубков друг с другом. Находящаяся на обращенном к устью конце уменьшенная в поперечном сечении область патрубка предоставляет в распоряжение достаточное конструктивное пространство, чтобы располагать на каждом из патрубков преобразователь тока. Посредством преобразователя тока возможно измерение электрического тока в проходящем внутри каждого патрубка фазном проводе. Тем самым может, с одной стороны, сокращаться заключенный внутри модуля кабельного ввода объем, а с другой стороны, каждый отдельный фазный провод может индивидуально контролироваться в отношении электрического тока. При этом выгодно используется конструктивное пространство в модуле кабельного ввода.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы патрубки впадали в первую сторону ответвительного корпуса, и каждый из фазных проводов через отдельное устьевое отверстие входил в ответвительный корпус, и на отвернутой от первой стороны второй стороне фазные провода проходили через одно общее фланцевое отверстие ответвительного корпуса.

Благодаря индивидуальному прохождению фазных проводов от патрубка через отдельные устьевые отверстия внутрь ответвительного корпуса вокруг устьевого отверстия в каждом случае достаточно места, чтобы упереть патрубки в ответвительный корпус. Благодаря использованию одного общего фланцевого отверстия посредством ответвительного корпуса обеспечивается возможность, предусмотреть переход фазных поводов на традиционную трехфазную изоляцию сжатым газом. При этом традиционная трехфазная изоляция сжатым газом определена трубчатым корпусом герметичной оболочки, в котором фазные провода расположены вместе, т.е. фазные провода при традиционной трехфазной изоляции сжатым газом охвачены одним общим корпусом. Поэтому разделение герметичной оболочки в ответвительном корпусе на различные патрубки представляет собой нарушение прежней концепции. Каждый из фазных проводов имеет в каждом отдельном патрубке отдельную оболочку из герметичной оболочки, при этом находящийся внутри патрубка изолирующий газ создает электрическую изоляцию как один общий объем всех фазных проводов.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, чтобы патрубки в каждом случае были выполнены по существу коаксиально к оси трубы, и оси труб были ориентированы параллельно.

Коаксиальное выполнение патрубков относительно оси трубы позволяет выполнить патрубок с благоприятными диэлектрическими свойствами, у которого внутри отсутствуют выступы или тому подобное. Таким образом, фазный провод может позиционироваться коаксиально к оси трубы внутри патрубка, при этом он со стороны боковой поверхности окружен буфером из изолирующего газа. Таким образом, можно изготавливать патрубки, например, из металлического материала. Патрубки могут быть, например, изготовлены из алюминия, при этом алюминию посредством метода литья придается форма патрубка. Также ответвительный корпус может представлять собой металлический элемент, которому тоже посредством метода литья была придана форма. Расположение патрубков с параллельными осями позволяет также расположить эти патрубки их продольными осями в угловых точках равностороннего треугольника, так чтобы между вращательно-симметрично выполненными патрубками оставался как можно меньший промежуток.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы общее фланцевое отверстие располагалось перпендикулярно к осям труб.

Отвесная ориентация общего фланцевого отверстия обеспечивает возможность прохождения фазных проводов, независимо от разделения герметичной оболочки на ответвительный корпус и патрубки, в одном основном направлении. Независимо от формы герметичной оболочки, фазные провода могут проходить по существу в ее продольном направлении. Общее фланцевое отверстие может быть, например, окружено листовым фланцем, так чтобы это фланцевое отверстие могло соединяться с другим корпусом герметичной оболочки. Так, например, можно соединять модуль кабельного ввода с другим конструктивным узлом изолированного сжатым газом распределительного устройства.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы общее фланцевое отверстие было непроницаемо для текучих сред закрыто изолятором, пронизанным фазными проводами.

Закрытие фланцевого отверстия позволяет ограничивать объем модуля кабельного ввода протяженностью патрубков и ответвительным корпусом, и таким образом закрывать подлежащий контролю изолирующий газ внутри модуля кабельного ввода. Благодаря изолятору, например, можно уже предварительно монтировать модуль кабельного ввода и наполнять изолирующим газом, и, например, посредством окружающего фланцевое отверстие фланца устанавливать на другой корпус герметичной оболочки. Изолятор может быть, например, выполнен в форме диска и иметь механически стабилизирующую, при необходимости электрически проводящую рамку.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы патрубки каждый посредством фланцевого соединения были соединены с ответвительным корпусом.

Соединение между ответвительным корпусом и патрубком посредством фланцевого соединения позволяет оснащать модуль кабельного ввода разными патрубками или, соответственно, альтернативными ответвительными корпусами. Так, модуль кабельного ввода может быть при необходимости составлен из разных модулей для ответвительного корпуса и патрубков, так чтобы, например, могли выполняться разнообразные модули кабельного ввода в зависимости от уровня напряжения или в зависимости от применяемого гнезда для подключения кабеля. Особенно предпочтительно при этом, если фланцевое соединение, например, представляет собой привертываемый листовой фланец, так чтобы можно было неоднократно разъединять и создавать соединение между патрубком и ответвительным корпусом. Это предпочтительно, в частности, тогда, когда на патрубках установлены преобразователи тока. Путем разъединения фланцевого соединения между патрубком и ответвительным корпусом можно, например, снимать неисправный преобразователь тока с патрубка и заменять исправным прибором. При этом может быть, предпочтительно, предусмотрено, чтобы фланцевое соединение было выполнено в виде съемного фланца, т.е. имеющий фланцевую поверхность кольцевой фланец мог демонтироваться с патрубка. При этом необходимое для установки кольцеобразного преобразователя тока на патрубок поперечное сечение преобразователя тока может сокращаться, так как, например, кольцевой фланец только после установки преобразователя тока на патрубок соединяется с ним под жестким углом.

Далее схематично изображается на чертеже один из примеров осуществления изобретения и ниже описывается более подробно. При этом показано:

Фигура - сечение модуля кабельного ввода.

Показанный на фигуре в сечении многофазный изолированный сжатым газом модуль кабельного ввода имеет ответвительный корпус 1. Ответвительный корпус 1 выполнен по существу вращательно-симметрично и ориентирован коаксиально к продольной оси 2. На первой стороне 3 ответвительный корпус 1 снабжен плоскими стенками, которые имеют периметр в форме окружности. Плоские стенки первой стороны 3 ориентированы перпендикулярно к продольной оси 2. На отвернутой от первой стороны 2 второй стороне 4 находится одно общее фланцевое отверстие 5. Общее фланцевое отверстие 5 имеет контур в форме окружности, при этом общее фланцевое отверстие 5 на своем наружном периметре ограничено фланцевым кольцом, так что общее фланцевое отверстие 5 лежит с фланцевым кольцом в одной плоскости, которая ориентирована перпендикулярно к продольной оси 2. При этом первая сторона 3, а также вторая сторона 4 ориентированы соответственно параллельно друг другу и перпендикулярно пронизаны продольной осью 2. Две стороны 3, 4 соединены друг с другом корпусной боковой поверхностью ответвительного корпуса 1, так что в ответвительном корпусе 1 внутри образовано приемное пространство. Корпусная боковая поверхность при этом выполнена таким образом, что от первой стороны 3 происходит уменьшение поперечного сечения приемного пространства до поперечного сечения общего фланцевого отверстия 5.

На фигуре ответвительный корпус 1 изображен в сечении. В стенках первой стороны 3 находятся три отдельных устьевых отверстия 6a, 6b, из которых из-за сечения только одно устьевое отверстие 6a различимо полностью, а другое устьевое отверстие в сечении. Расположение устьевых отверстий в стенках первой стороны 3 при этом предусмотрено так, чтобы они соответственно указывали угловые точки равностороннего треугольника, так чтобы устьевые отверстия 6a, 6b были расположены, будучи симметрично распределены в круглой поверхности стенок первой стороны 3.

К каждому из устьевых отверстий 6a, 6b прифланцованы патрубки 7a, 7b. В свою очередь, на виде в перспективе различим соответственно один патрубок 7a, в отличие от которого другой патрубок 7b различим сечении. Все патрубки 7a, 7b, а также все фазные провода 10a, 10b выполнены в каждом случае одинаково. Третий принадлежащий трехфазно изолированной системе патрубок неразличим вследствие положения плоскости сечения. Патрубки 7a, 7b выполнены в каждом случае одинаково. Патрубки 7a, 7b непроницаемо для текучих сред прифланцованы к первой стороне 3 ответвительного корпуса 1, так что каждое из устьевых отверстий 6a, 6b охвачено обращенным к устью концом патрубков 7a, 7b. Патрубки 7a, 7b выполнены по существу коаксиально к осям патрубков, при этом оси патрубков ориентированы параллельно друг другу и, кроме того, ориентированы параллельно продольной оси 2. На отвернутом от обращенного к устью конца, обращенном к гнезду для подключения кабеля конце патрубки 7a, 7b имеют увеличенное поперечное сечение. На своем обращенном к гнезду для подключения кабеля конце с увеличенным поперечным сечением каждое из гнезд 8a, 8b для подключения кабелей заделано в патрубки 7a, 7b. При этом гнезда 8a, 8b для подключения кабелей закрывают патрубки 7a, 7b в каждом случае с торцевой стороны непроницаемо для текучих сред и вдаются конической направляющей втулкой 9b подобно карману внутрь соответствующего патрубка 7a, 7b. Направляющие втулки 9b на своем нижнем конце непроницаемо для текучих сред пронизаны электрически проводящим токопроводом. В гнезда 8a, 8b для подключения кабелей могут вводиться выполненные соответственно ответно кабельные штекеры для электрического контактирования модуля кабельного ввода с кабелями.

Внутри модуля кабельного ввода расположено несколько фазных проводов 10a, 10b. Каждый из фазных проводов 10a, 10b расположен коаксиально внутри одного патрубка 7a, 7b. Находящиеся коаксиально внутри патрубков 7a, 7b фазные провода 10a, 10b с одной стороны законтактированы с электрически проводящими токопроводами гнезд 8a, 8b для подключения кабелей, с другой стороны фазные провода 10a, 10b вдаются через устьевые отверстия 6a, 6b внутрь ответвительного корпуса 1. Внутри ответвительного корпуса 1 предусмотрен поворот фазных проводов 10a, 10b посредством этажных отводов 11a, 11b, так чтобы фазные провода 10a, 10b, кроме того, были проведены, будучи расположены треугольником, однако из-за уменьшенного поперечного сечения общего фланцевого отверстия 5 приближались друг к другу. Общее фланцевое отверстие 5 при непроницаемом для текучих сред вводе фазных проводов 10a, 10b может быть непроницаемо для текучих сред закрыто посредством не показанного на фигуре изолятора. Изолятор может, например, представлять собой дисковый изолятор, который непроницаемо для текучих сред прилегает к охватывающий общее фланцевое отверстие 5 фланцевой поверхности.

Внутренняя область ответвительного корпуса 1 наполнена находящимся под повышенным давлением электрически изолирующим газом, например, газом гексафторида серы. Через устьевые отверстия 6a, 6b патрубки 7a, 7b соединены также с внутренней областью ответвительного корпуса 1, так что изолирующий газ распространяется также внутрь в патрубки 7a, 7b. Благодаря тому, что патрубки 7a, 7b непроницаемо для текучих сред закрыты посредством гнезд 8a, 8b для подключения кабелей, предотвращается улетучивание газа через патрубки 7a, 7b. При соответствующем расположении изолятора над общим фланцевым отверстием 5 там также не сможет улетучиваться изолирующий газ. Таким образом, создается герметичная оболочка, внутри которой помещается газ, который обдувает все фазные провода 10a, 10b внутри модуля кабельного ввода одним и тем же объемом изолирующего газа.

Для обнаружения электрического тока в фазных проводах 10a, 10b на обращенном к устью конце патрубков 7a, 7b, которые имеют поперечное сечение, уменьшенное по сравнению с обращенным к гнезду для подключения кабеля концом, расположены кольцеобразные преобразователи 12a, 12b тока. В настоящем случае для каждого патрубка 7a, 7b предусмотрен один преобразователь 12a, 12b тока с двумя сердечниками, которые имеют соответствующие вторичные обмотки. Эти вторичные обмотки охватывают патрубки 7a, 7b и оперты на них. Благодаря исполнению с двумя сердечниками можно, например, применять измерительный сердечник для измерения электрического тока в фазных проводах 10a, 10b для измерений в области номинальных токов, а с помощью второго сердечника, так называемого защитного сердечника, выполнять измерение токов в области максимальных токов, который текут в фазных проводах 10a, 10b. Фазные провода 10a, 10b пронизывают вторичные обмотки каждого из преобразователей 12a, 12b тока и служат в качестве первичной обмотки. Конечно, конфигурация преобразователей тока, а также применяемые принципы измерения могут варьироваться, в частности, может варьироваться количество используемых сердечников.