專利名稱：折疊式高壓絕緣柱的制作方法
折疊式高壓絕緣柱
相關(guān)申請
本申請要求于2009年4月14日提交的第61/212，612號美國臨時專利申請以及于2009年6月沈日提交的第61/220，622號美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，這兩個臨時申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明通常涉及高壓絕緣體，具體地涉及用于支持電力線路的特征的測量的高壓絕緣方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今社會，電力線路是很普遍的。此外，由于人口持續(xù)擴張以及國家的工業(yè)擴張，發(fā)電和配電有望繼續(xù)增長。例如，高電力分配如500kV或更高的直流電有望擴張。這些線路常布置在被認為與建筑物內(nèi)的較低電力線路相比較難接近的位置。此外，高電力線路具有它們自己的與其內(nèi)部的高電壓(及電流)水平相關(guān)的危險。
因此，期望用于對上述高電力線路和其它電氣線路的特征進行安全測量的系統(tǒng)和方法。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個示例性實施方式，機械折疊式絕緣體裝置包括多個絕緣段，多個絕緣段中的一對絕緣段通過連接件聯(lián)接在一起，連接件允許絕緣體裝置進行機械折疊，多個絕緣段具有在其內(nèi)形成的腔，腔包含由絕緣材料包圍的光纖。
根據(jù)另一示例性實施方式，用于允許絕緣體裝置進行折疊的連接件包括具有基本圓筒形的主體的連接件，每個端部逐漸縮小成兩個相對面對的平行凸出部，各個凸出部在其中央具有類似尺寸的孔；第一配件和第二配件，可附接至絕緣體裝置，以將連接件附接至絕緣體裝置；第一桿，用于連接第一配件和連接件；第二桿，用于連接第二配件和連接件，其中，當(dāng)?shù)谝粭U和第二桿都被插入時，絕緣體裝置可通過單一平面中兩個自由度的折疊運動被折疊。


附圖示出示例性的實施方式，其中
圖1示出使用絕緣體組件的環(huán)境；
圖2 (a)示出根據(jù)示例性實施方式的鎖定就位的可折疊絕緣體組件；
圖2(b)示出根據(jù)示例性實施方式的匹配圓筒的放大視圖3(a)至圖3(c)示出根據(jù)示例性實施方式可折疊絕緣體組件折疊時的各個部分；
圖4(a)至圖4(d)用多個立體圖示出根據(jù)示例性實施方式的連接件；
圖5(a)至圖5(e)用多個立體圖示出根據(jù)示例性實施方式的端部配件；
圖6(a)至圖6(b)用兩個立體圖示出根據(jù)示例性實施方式的底部段；
圖6(c)示出根據(jù)示例性實施方式的安裝支架；
圖7示出根據(jù)示例性實施方式的頂部段(沒有傳感頭)；以及
圖8示出根據(jù)示例性實施方式的絕緣體段的橫截面。
具體實施方式
下面將參照附圖對示例性實施方式進行詳細描述。不同附圖中相同的參考標(biāo)號表示相同或相似部件。并且，下面的詳細描述并不對本發(fā)明進行限制。
根據(jù)示例性實施方式所述的系統(tǒng)和方法可改進與電力線路(例如，高壓線路、通信線路等)相關(guān)的特征的測量(或測量能力)。此外，根據(jù)示例性實施方式所述的系統(tǒng)和方法還可改進該環(huán)境下測量裝置(或與其相關(guān)的絕緣體)的堅固性和便攜性，如下文所述。 為了給這樣的討論提供背景，下面將參照圖1對使用絕緣體組件的示例性環(huán)境進行描述。
圖1示出處于豎直位置的絕緣體組件10。傳感頭4位于絕緣體組件10的頂部，用于測量電力線路2的一個或多個特征。電力線路2可以是高壓電力線路或其它電氣線路。 光纖線(未示出)從傳感頭4向下延伸至絕緣體組件10的底部，并連接至連接線6。然后， 連接線6延伸至測量/控制裝置8，測量/控制裝置8使用由傳感頭4收集的信息來例如計算電流和/或電壓信息。
根據(jù)示例性實施方式，絕緣體組件100可被制造和組裝，如圖2(a)和圖2(b)所示，當(dāng)絕緣體組件100被展開和鎖定以置于高壓線路上作為懸掛式絕緣體時，其構(gòu)成剛性結(jié)構(gòu)。如從圖2(a)中可以看出，根據(jù)該示例性實施方式所述的絕緣體組件100包括三個分離的較小絕緣體段102、104和106，它們通過聯(lián)接器108和110聯(lián)接在一起。圖2 (b)中示出聯(lián)接器108的近視圖。在該圖中，聯(lián)接器108主要通過使兩部分的圓筒段附接在一起而形成，兩部分的圓筒段匹配以允許絕緣體段102、104和106的剛性聯(lián)接。這些聯(lián)接器108 和110在組裝絕緣體裝置進行使用(或根據(jù)需要進行測試)時通常是附接的，而在將絕緣體組件100留在或置于其折疊狀態(tài)時通常是分開的。此外，用于減少電暈放電的電暈環(huán)109 可被置于絕緣體組件100的外部。
絕緣體段102、104和106可由橡膠護套中的玻璃纖維制成，并具有入口 /出口和內(nèi)腔以使光纖(未示出)沿絕緣體組件100的長度延伸。此外，絕緣體段102、104和106 可包括開口以將凝膠(例如硅凝膠)注入光纖腔內(nèi)。在絕緣體段102、104和106之間，光纖被柔性水密管保護以免受到機械應(yīng)力和環(huán)境條件如天氣的影響，柔性水密管在金屬連接件內(nèi)延伸并被固定至在每個絕緣體段端部處。柔性水密管可為柔性不銹鋼管。
此外，圖2(a)示出的絕緣體組件100還包括底座段112、頂部段114和多個棚狀物(shed)116(應(yīng)注意，為了使圖2(a)不散亂，在圖2(a)中示出多個棚狀物116但并未全部標(biāo)出)，其也在圖3(a)和圖3(b)中以近視圖示出。底座段112和頂部段114尤其保護絕緣體組件100的端部處免受物理操作損害和天氣影響。棚狀物116通常由硅橡膠制成，并且呈外直徑大于內(nèi)直徑的大體圓形，內(nèi)直徑(在至少一點中)與外直徑高度不同。這些棚狀物116實現(xiàn)的功能是根據(jù)爬電距離防止導(dǎo)電通路受到建立在絕緣體組件100外部上的污染物(例如鹽和水)的污染。根據(jù)可選的示例性實施方式，可根據(jù)需要采用棚狀物116的不同尺寸和形狀以防止在絕緣體組件100上建立外部導(dǎo)電通路。
根據(jù)示例性實施方式，絕緣體組件100為可折疊的相對較長、較薄(與其長度相比而言)結(jié)構(gòu)。例如，根據(jù)僅用于說明的一個實施方式，絕緣體組件100大約為45英尺長，并可包括三個粗略為15英尺長的絕緣體段102、104和106。可選地，能使用不同長度/尺寸的絕緣體組件100，也能使用不同數(shù)量的絕緣體段。根據(jù)這些示例性實施方式，絕緣體結(jié)構(gòu)的這種折疊能力使其易于運輸且增加了設(shè)計的堅固性，并且與單一、長的非折疊式絕緣體組件相比制造方法更為簡單。
如上所述，根據(jù)示例性實施方式，絕緣體組件100可折疊為多個段，其整體如圖 3(c)所示。如圖3(c)所示，連接件202和204連接絕緣體段102、104和106。連接件202 和204均為金屬連接件(至少在本實施例中)并具有腔，柔性水密管可延伸穿過該腔并固定在每個絕緣體段端部處。這些連接件通常還包含光纖，光纖位于柔性水密管內(nèi)并穿過折疊式絕緣體組件100。下面將提供關(guān)于連接件202和204的更多詳細情況。此外，圖3(b) 中示出絕緣體組件100的折疊段的大尺寸視圖。而且，根據(jù)示例性實施方式，絕緣體段102、 104和106被保持在一起并允許兩個自由度的約束運動，從而能夠進行折疊動作。這樣折疊起來的絕緣體組件100具有較小的運輸輪廓，從而可更容易地保護絕緣體組件100。
根據(jù)示例性實施方式，絕緣體組件100可在組裝之前制造為分離的部分。例如，每個絕緣體段102、104和106可被制造成其需要的長度規(guī)格，然后在將所有絕緣體段組裝在一起之前用凝膠填充。凝膠通常被從底部泵送入各個絕緣體段102、104和106，各個絕緣體段102、104和106被放置在豎直位置，從而在凝膠灌入時迫使氣泡從各個絕緣體段102、104 和106的腔內(nèi)排出。使用較短的段(與單一長段相比而言)的優(yōu)點包括易于將凝膠從底部灌入；安裝所需空間較??；以及可用更短的時間填充段，這可依賴于凝膠的多個性質(zhì)如凝膠的固化時間。然而，可認識到這些優(yōu)點不應(yīng)被解釋將各個段限制為本文所述的示例性長度。每個柔性水密管段通常不用凝膠填充。此外，在灌入凝膠之前將光纖置于絕緣體段 102、104和106內(nèi)。絕緣體段102、104和106可由復(fù)合材料或陶瓷材料制成以獲得期望的性質(zhì)，例如絕緣量(電阻率)、強度、抗腐蝕性等。
如上所述，根據(jù)這些示例性實施方式，絕緣體組件100可由不同部件建造。下面將對這些部件進行更詳細地描述。根據(jù)示例性實施方式，圖4(a)至圖4(d)示出連接件204 的多個視圖。連接件204由具有期望性質(zhì)的材料例如表號(Schedule)SO的鋁管制成以用作絕緣組件100的接合部的一部分。連接件204用作具有兩個支樞點的鏈節(jié)，以將絕緣體組件100的機械折疊限制成單一平面中的兩個自由度運動。連接件204內(nèi)具有腔302，沿絕緣體組件的長度延伸的光纖穿過腔302。光纖(未示出)在腔302中通過置于管(例如柔性水密的、成形的金屬管，未示出)內(nèi)而受到保護。支樞點布置在連接件204的各端處，并通過將例如桿、栓等插入位于各個凸出部304、306、308和310中的兩組孔中的每組孔來創(chuàng)建。每組孔在相同的軸線上對準(zhǔn)，每個凸出部組的內(nèi)表面與同其相對的凸出部表面粗略地平行，即，在具有對應(yīng)孔的凸出部304和306的段中的凸出部304的內(nèi)表面與凸出部306的內(nèi)表面近似平行。
如上所述，根據(jù)示例性實施方式，連接件204附接至一對端部配件，端部配件附接至期望進行折疊的絕緣段102、104和106的端部。圖5(a)至圖5(c)示出端部配件402的多個視圖和示意圖。端部配件402具有孔404和406，桿或栓(未示出)插入孔404和406，桿或栓還穿過位于連接件204上的兩個孔，例如位于連接件204端部的一對孔304、306。該接合用作支樞點以進行折疊并還將連接件附接至端部配件402。如圖3(a)和圖3(b)所示， 端部配件402附接至絕緣體段102、104和106。端部配件402可附接至絕緣體段102、104、 106。附接機制可包括螺栓連接、粘合、壓裝及其組合等。同樣，根據(jù)如上所述的示例性實施方式，沿組件長度延伸的光纖穿過端部配件402并穿過保護光纖的管(或執(zhí)行類似功能的部件)進入連接件204。此外，在光纖進入/離開管/絕緣體段接口的位置使用水密密封。
根據(jù)示例性實施方式，絕緣體組件100具有底部段112，底部段112包括絕緣底部配件502和可選的安裝支架504，圖6 (a)至圖6(c)更詳細地示出絕緣底部配件502和可選的安裝支架504。圖6(a)和圖6(b)示出絕緣體底部配件502的兩個不同視圖。絕緣體底部配件502蓋在絕緣體組件100的一端。此外，光纖(未示出)從絕緣體底部配件進入 /離開絕緣體組件100。光纖可終止于根據(jù)被測量的特征(例如電流或電壓)通向不同監(jiān)視設(shè)備的連接部件。如圖6 (c)所示，絕緣體底部配件502還可附接至安裝支架504，安裝支架504可被安裝至牢固支撐件。
根據(jù)示例性實施方式，絕緣體組件100具有頂部段114，圖7詳細示出頂部段114。 頂部段114(還已知為“墊座(pillow) ”)蓋在絕緣體組件100的一端。多個各種傳感頭中的一個可被安裝至頂部段114，傳感頭還可與光纖接觸。傳感頭的一個示例顯示為圖3a中的環(huán)118。環(huán)118(或附接至頂部段114的其它傳感頭)可用于感測(或測量)相關(guān)電氣線路的特征。上述傳感設(shè)備的實例可在James Blake的第6，188，811號與第5，696，858號中美國專利找到，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。該數(shù)據(jù)通過附接的光纖傳送至測量裝置8， 測量裝置8可連接至絕緣體組件100。
根據(jù)示例性實施方式，優(yōu)點包括提供了一種機械折疊以縮短長度的高壓絕緣體， 其中，絕緣體段的折疊運動被約束在一個平面內(nèi)的兩個自由度運動。折疊式組件可被鎖定在一起以構(gòu)成剛性機械組件，絕緣體段包含沿絕緣體長度延伸且用于光纖的腔，腔可用密封的硅凝膠填充。折疊式高壓絕緣體段可由復(fù)合材料或陶瓷材料制成。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明并不限制于包含這些優(yōu)點中的一個、一些或所有優(yōu)點的實施方式。根據(jù)另一示例性實施方式，折疊式絕緣體裝置包括多個絕緣段，其中多個絕緣段中的一對絕緣段通過連接件聯(lián)接在一起，連接件允許絕緣體裝置進行機械折疊，多個絕緣段具有在其內(nèi)形成的腔，腔包含由絕緣材料包圍的光纖。
根據(jù)示例性實施方式，絕緣體段102、104和106可如圖8所示的那樣制造和組裝。 圖8示出絕緣體段102的橫截面。在橫截面的中央，光纖802沿絕緣體段102的長度延伸 (并超出絕緣體段102的長度，穿過整個絕緣體組件100)，并由內(nèi)腔中的硅凝膠804包圍。 包圍硅凝膠804的是玻璃纖維段806，玻璃纖維段806又由橡膠護套808包圍。還可對玻璃纖維段806進行處理以生成與硅凝膠的期望粘結(jié)。此外，可根據(jù)需要使用不同類型的材料。
上述示例性實施方式旨在從各方面示出本發(fā)明而不是對本發(fā)明進行限制。因此， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可從本文的說明中獲知，本發(fā)明能在具體實施中進行多種變化。上述所有變化和修改被認為落入本發(fā)明的范圍和精神中。例如，除了高壓線之外的線(例如通信線路)可通過絕緣體組件100進行測量。本申請的說明中所使用的任何元件、動作或指令中不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明是決定性或必不可少的，除非有明確的描述。同樣，本文中使用的用語“一個(a) ”旨在包括一個或多個項。
權(quán)利要求
1.一種機械折疊式絕緣體裝置，包括 多個絕緣段，其中，所述多個絕緣段中的一對絕緣段通過連接件聯(lián)接在一起，所述連接件允許所述絕緣體裝置進行機械折疊，其中，所述多個絕緣段具有在其內(nèi)形成的腔，所述腔包含由絕緣材料包圍的光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，還包括 底座段；以及頂部段。
3.如權(quán)利要求2所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述頂部段包括傳感裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述傳感裝置為電流傳感或通信裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述傳感裝置為電壓傳感裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述絕緣體段由被橡膠護套包圍的玻璃纖維構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述連接件具有中空段，所述連接件還包括柔性管，設(shè)置在所述中空段中并包含所述光纖的一段。
8.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述絕緣體裝置的折疊被約束為單一平面中的兩個自由度運動。
9.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，還包括套管，當(dāng)所述折疊式絕緣體裝置處于展開狀態(tài)時，設(shè)置在所述連接件之上，以提供剛性。
10.如權(quán)利要求9所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述套管由兩半圓筒構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求6所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述絕緣材料為凝膠，所述凝膠填充所述多個絕緣段中的所述腔。
12.如權(quán)利要求11所述的折疊式絕緣體裝置，其中，所述凝膠為硅凝膠，所述硅凝膠與所述玻璃纖維的介電強度近似匹配。
13.如權(quán)利要求1所述的折疊式絕緣體裝置，還包括多個棚狀物，其中，所述多個棚狀物由硅橡膠制成并間隔地布置在所述絕緣體裝置上，從而破壞潛在的外部導(dǎo)電通路。
14.如權(quán)利要求9所述的折疊式絕緣體裝置，還包括連接件，具有基本圓筒形的主體，每個端部逐漸縮小成兩個相對面對的平行凸出部，各個凸出部在所述凸出部的中央具有類似尺寸的孔；第一配件和第二配件，所述第一配件和所述第二配件能夠附接至所述絕緣體裝置，以將所述連接件附接至所述絕緣體裝置；第一桿，用于連接所述第一配件和所述連接件；以及第二桿，用于連接所述第二配件和所述連接件，其中，當(dāng)所述第一桿和所述第二桿都被插入時，所述絕緣體裝置能夠通過單一平面中兩個自由度的折疊運動被折疊。
15.一種用于允許絕緣體裝置進行折疊的連接件，包括具有基本圓筒形的主體的所述連接件，每個端部逐漸縮小成兩個相對面對的平行凸出部，各個凸出部在所述凸出部的中央具有類似尺寸的孔；第一配件和第二配件，所述第一配件和所述第二配件能夠附接至所述絕緣體裝置，以將所述連接件附接至所述絕緣體裝置；第一桿，用于連接所述第一配件和所述連接件；第二桿，用于連接所述第二配件和所述連接件，其中，當(dāng)所述第一桿和所述第二桿都被插入時，所述絕緣體裝置能夠通過單一平面中兩個自由度的折疊運動被折疊。
全文摘要
一種用于測量高壓線中的電流和/或電壓的裝置可被設(shè)置在折疊式絕緣體中。機械折疊式絕緣體裝置可包括多個絕緣段。多個絕緣段中的一對絕緣段通過連接件聯(lián)接在一起，連接件允許所述絕緣體裝置進行機械折疊。折疊式絕緣體裝置的絕緣段具有在其內(nèi)形成的腔，腔包含由絕緣材料包圍的光纖。
文檔編號H01B17/14GK102498529SQ201080016818
公開日2012年6月13日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者艾倫·H·羅斯 申請人:阿爾斯通電網(wǎng)簡易股份有限公司