触头支撑结构及其制造方法以及气体绝缘设备与流程

1.本发明涉及高压输电技术领域。更具体地，本发明涉及一种触头支撑结构。本发明还涉及包括这种触头支撑结构的气体绝缘设备，以及涉及制造这种触头支撑结构的方法。


背景技术：

2.气体绝缘设备是高压输电技术领域的常用设备，例如气体绝缘输电线路(gil，gas-insulated transmission lines)和气体绝缘开关设备(gis，gas-insulated switchgear)。这些气体绝缘设备中，在填充有绝缘气体的封闭管道壳体的中心设置导体，导体与管道壳体之间通过绝缘子支撑。此外，这些气体绝缘设备通常包括多个密封连接的管段，相邻的两个管段的导体之间通过作为转接导体的触头支撑结构实现电连接。
3.例如由于环境因素或通流因素，这些气体绝缘设备的管道壳体可能发生热胀冷缩现象，并且相邻的两个管段的连接位置之间可能产生一定的径向偏移，因此，需要在相邻的两个管段之间设置径向补偿模块，以实现输电线路的径向偏移补偿。
4.这种径向补偿模块包括一般具有波纹管形式的连接筒体以及固定于连接筒体内部的触头支撑结构。图1是现有技术中的一种触头支撑结构的局部截面示意图，这种触头支撑结构主要包括电接触件1、导电管2、触头座3和支撑件4。导电管2具有一般的空心金属管的形式，其两端形成用于连接触头座3的开口端21。触头座3从开口端21插入并安装至导电管2中。至少一个电接触件1套设在触头座3上，并且与导电管2接触以提供导电管2与触头座3之间的电连接。支撑件4安装至触头座3的插入端31，其通常具有环状构造并且能够支撑导电管2，避免电接触件1被过度压缩。屏蔽罩6例如通过螺钉连接等方式安装在触头座3上，并且覆盖触头座3与导电管2的连接位置，以用于减少电场干扰。由于导电管2可适当倾斜，该触头支撑结构能够提供一定的径向偏移补偿。
5.然而，如果相邻的两个管段之间具有较大的径向偏移，则需要轴向长度相对较大的径向补偿模块才能实现径向偏移补偿，这大大增加了经济成本。并且由于波纹管需要承受内部气体压力，轴向长度相对较大的径向补偿模块会降低整体结构的稳定性，导致输电线路在波纹管位置处的不稳定。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供了一种新型的触头支撑结构，根据本发明的触头支撑结构能够实现较大的角度偏转以提供较大的径向偏移补偿，因此轴向长度较小，降低了经济成本。
7.为此，本发明的第一方面提供了一种触头支撑结构，所述触头支撑结构包括：导电管；触头座，所述触头座由所述导电管的开口端插入并安装至所述导电管中；至少一个电接触件，所述电接触件套设在所述触头座上，并且提供所述导电管与所述触头座之间的电连接；支撑件，所述支撑件安装至所述触头座的插入端，并且支撑所述导电管；以及隔离支撑环，所述隔离支撑环套设在所述触头座上，并且在所述电接触件与所述导电管的开口端之
间支撑所述导电管。
8.由于隔离支撑环能够在导电管倾斜时提供支撑点，因此该触头支撑结构能够提供较大的径向偏移补偿。也就是说，轴向长度相对较小的触头支撑结构即可补偿气体绝缘设备的相邻导体之间的较大径向偏移，这能够有效降低经济成本，并且确保输电线路的整体稳定性。
9.此外，该隔离支撑环具有颗粒隔离作用，即该隔离支撑环能够隔离由于导电管与电接触件的相对轴向运动而产生的金属颗粒，因此能够确保气体绝缘设备运行时具有更可靠的绝缘性能。
10.根据本发明的优选实施方式，所述隔离支撑环的外径等于所述导电管的标称内径。
11.根据本发明的优选实施方式，所述触头座的外壁上开设有周向延伸以用于布置所述隔离支撑环的凹槽，并且所述隔离支撑环与所述凹槽的底部之间存在径向间隙。
12.根据本发明的优选实施方式，所述隔离支撑环上开设有缺口，以适于套设在所述触头座上。
13.根据本发明的优选实施方式，所述电接触件是螺旋弹簧或表带触指。
14.根据本发明的优选实施方式，所述支撑件是引导支撑环，所述引导支撑环包括第一轴向区段和第二轴向区段，所述第一轴向区段套设在所述触头座的插入端上并支撑所述导电管，所述第二轴向区段设置有用于引导所述触头座插入所述导电管中的引导斜面。
15.根据本发明的优选实施方式，所述触头支撑结构被装设用于气体绝缘设备。
16.本发明的第二方面提供了一种气体绝缘设备，所述气体绝缘设备包括根据本发明的第一方面的触头支撑结构。
17.根据本发明的优选实施方式，所述气体绝缘设备是气体绝缘输电线路或气体绝缘开关设备。
18.本发明的第三方面提供了一种制造根据本发明的第一方面的触头支撑结构的方法，所述方法包括：提供触头座；提供隔离支撑环，并且将所述隔离支撑环套设在所述触头座上；提供至少一个电接触件，并且将所述电接触件套设在所述触头座上；提供支撑件，并且将所述支撑件安装至所述触头座的插入端；以及提供导电管，并且将所述触头座由所述导电管的开口端插入并安装至所述导电管中，以使所述电接触件提供所述导电管与所述触头座之间的电连接，所述支撑件支撑所述导电管，并且所述隔离支撑环在所述电接触件与所述导电管的开口端之间支撑所述导电管。
19.在根据本发明的触头支撑结构中，隔离支撑环本身结构简单，制造方便，成本较低，能够在各种类型的气体绝缘设备的触头支撑结构中被广泛运用。
附图说明
20.本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式被更好地理解，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。
21.图1是现有技术中的一种触头支撑结构的局部截面示意图；
22.图2是图1中的触头支撑结构的导电管的最大可倾斜角度的截面示意图；
23.图3是图2中的区域a的放大示意图；
24.图4是图2中的区域b的放大示意图；
25.图5是图2中的区域c的放大示意图；
26.图6是根据本发明的触头支撑结构的一种实施方式的局部截面示意图；
27.图7是图6中的触头支撑结构的导电管的最大可倾斜角度的截面示意图；
28.图8是图7中的区域d的放大示意图；
29.图9是图7中的区域e的放大示意图；
30.图10是图7中的区域f的放大示意图；
31.图11是图6中的触头支撑结构的隔离支撑环的立体示意图；
32.图12是图11中的隔离支撑环的平面示意图；
33.图13是图11中的隔离支撑环的侧向截面示意图；
34.图14是图6中的触头支撑结构的支撑件的立体示意图。
具体实施方式
35.下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的保护范围。
36.注意到，附图不仅用于本发明的解释和说明，必要时还有助于本发明的限定。此外，在本说明书，“轴向”和“径向”均对应于触头支撑结构及其导电管的轴向和径向方向。
37.根据本发明的触头支撑结构事实上是在图1所示的触头支撑结构的基础上做出的改进。该触头支撑结构可构成用于气体绝缘设备(例如gil/gis)的一种径向补偿模块的一部分。更具体地，所述径向补偿模块包括外部的连接筒体以及通过绝缘子固定于该连接筒体内部的该触头支撑结构，该连接筒体的至少一部分可具有波纹管的形式，或者可布置有额外的补偿元件以能够实现径向偏移补偿。
38.如前面所提到的，气体绝缘设备通常包括多个密封连接的管段，每个管段包括管道壳体和通过绝缘子设置在管道壳体中的导体。上述触头支撑结构所构成的径向补偿模块布置于部分相邻的管段之间，以用于补偿这些管段之间的径向偏移。这些管段的管道壳体通过该径向补偿模块的连接筒体密封连接，而这些管段的导体通过该径向补偿模块的触头支撑结构电连接。
39.当然，应当理解到，根据本发明的触头支撑结构不仅可用于构成上述径向补偿模块。事实上，由于一些特定原因(例如布置气体绝缘设备的路面存在倾斜)，在气体绝缘设备的某些管段中，导电管与触头座之间可能需产生一定的相对倾斜。因此，根据本发明的触头支撑结构也可布置于这些管段的管道壳体中以适配这种相对倾斜。
40.图6是根据本发明的触头支撑结构的一种实施方式的局部示意图，这种触头支撑结构主要包括电接触件1、导电管2、触头座3、支撑件4和隔离支撑环5。注意到，电接触件1、触头座3、支撑件4、隔离支撑环5和屏蔽罩6均相对于导电管2的轴向中心位置对称地布置于导电管2的两端。因此，本说明书中的描述对于位于导电管2任何一端的这些部件均适用。
41.在所示出的该实施方式中，电接触件1、导电管2、触头座3、支撑件4和屏蔽罩6的构造与图1类似，因此可参考上述段落中对图1的触头支撑结构的描述，相同部分此处不再赘述。
42.需注意到，电接触件1的形式不是限制性的，例如能够是螺旋弹簧或表带触指。此
外，电接触件1的数量也不是限制性的，能够是一个，也能够是多个(图中示例性示出了两个电接触件1)，例如当需要增加该触头支撑结构的通流能力时，可相应增加电接触件1的数量。
43.支撑件4优选地是引导支撑环并且由诸如塑料等绝缘材料制成。更具体地，尤其参考图14可知，该引导支撑环包括第一轴向区段41和第二轴向区段42，第一轴向区段41套设在触头座3的插入端31的外壁上并支撑导电管2，第二轴向区段42设置有用于引导触头座3插入导电管2中的引导斜面。
44.隔离支撑环5套设在触头座3上，其由诸如塑料等绝缘材料制成并且在电接触件1与导电管2的开口端21之间支撑导电管2。因此，隔离支撑环5与支撑件4共同形成对导电管2的支撑。
45.事实上，在气体绝缘设备运行时，导电管2与电接触件1之间可能会产生相对轴向运动，由于这种相对轴向运动而产生的颗粒会进入屏蔽罩6中，甚至会到达气体绝缘设备的管道壳体的内表面，因此通常需要在气体绝缘设备的管道壳体的内表面上设置额外的颗粒捕获装置。而在本发明中，由于隔离支撑环5布置于电接触件1与导电管2的开口端21之间，因此具有良好的颗粒隔离作用，能够防止由于导电管2与电接触件1的相对轴向运动而产生的颗粒到达屏蔽罩6或管道壳体的内表面，因此能够确保气体绝缘设备运行时具有更可靠的绝缘性能。
46.优选地，隔离支撑环5的外径基本等于导电管2的标称内径。通常由塑料材料制成的隔离支撑环5具有一定的刚度，因此该隔离支撑环5与导电管2的内壁的良好匹配能够进一步优化其颗粒隔离作用。
47.此外，由于隔离支撑环5能够在导电管2倾斜时提供支撑点，因此该触头支撑结构能够提供较大的径向偏移补偿。下面借助于图2至图5以及图7至图10来描述根据本发明的触头支撑结构所获得的较大径向偏移补偿效果。
48.图2是图1中的现有触头支撑结构的导电管2的最大可倾斜角度的截面示意图。如图2所示，当该触头支撑结构所连接的两个导体存在径向偏移时，导电管2会相对于其原有的轴向方向(所连接的两个导体之间没有径向偏移时的轴向方向，即图示的水平方向)产生倾斜，例如图示的顺时针倾斜。在该情况下，导电管2与两个支撑件4分别形成第一支撑点s01和第二支撑点s02(参考图3和图4)，第一支撑点s01与第二支撑点s02之间的轴向距离为l0。由于导电管2的这种倾斜，靠近第二支撑点s02的电接触件1的顶部会被导电管2过度压缩(参考图4)，而底部可能与导电管2分离导致电接触不良(参考图5)。因此，为了确保良好的电接触，该导电管2具有最大可倾斜角度。图2所示的导电管2的最大可倾斜角度为α，因此，该触头支撑结构可补偿的最大径向偏移
△
y＝l0*sinα。如需补偿更大的径向偏移，则需要增大导电管2的轴向长度，这会大大增加经济成本。
49.图7是图6中的根据本发明的触头支撑结构的导电管的最大可倾斜角度的截面示意图。如图7所示，在导电管2同样产生顺时针倾斜的情况下，导电管2与(图7左侧的)支撑件4形成第一支撑点s11(参考图8)，而与(图7右侧的)的隔离支撑环5形成第二支撑点s12(参考图9)，第一支撑点s11与第二支撑点s12之间的轴向距离为l1，l1略微大于图2中的l0(事实上，l1与l0之间的差值相较于导电管2的长度而言可忽略不计，因此该触头支撑结构可补偿的最大径向偏移主要取决于导电管2的最大可倾斜角度)。与图2相比，由于第二支撑点转
移至(图7右侧的)电接触件1与导电管2的右侧开口端21之间，靠近第二支撑点s12的该电接触件1不会被过度压缩或与导电管2分离(参考图9和图10)，因此导电管2可倾斜更大的角度，直至导电管2与(图7右侧的)支撑件4的底部发生位置干涉(参考图10中的位置干涉点s2)。图7所示的导电管2的最大可倾斜角度为β，该触头支撑结构可补偿的最大径向偏移
△
y＝l1*sinβ，由于β大于图2中的α，如果需要补偿的相同径向偏移，根据本发明的触头支撑结构所需的导电管2的轴向长度更小，有效节省了经济成本。此外，由于第二支撑点s12的位置能够在导电管2倾斜时确保导电管2与电接触件1之间的良好电接触，因此该触头支撑结构能够使气体绝缘设备在运行时具有更可靠的载流容量。
50.优选地，触头座3的外壁上开设有周向延伸以用于布置隔离支撑环5的环形凹槽32，并且隔离支撑环5与凹槽32的底部之间存在较小的径向间隙(例如1mm的径向间隙)，也就是说，隔离支撑环5的内径略微大于触头座3的环形凹槽32位置处的外径。凹槽32的存在便于隔离支撑环5的定位，并且径向间隙的存在能够在例如由于导电管2倾斜而压缩该隔离支撑环5时使该隔离支撑环5具有一定的径向移动自由度。当导电管2倾斜时，导电管2带动该隔离支撑环5径向移动直至该隔离支撑环5的一部分与凹槽32的底部接触，从而使该隔离支撑环5对导电管2起支撑作用。
51.此外，还优选地，隔离支撑环5上开设有缺口51(参考图11至图13)，以适于在安装隔离支撑环5时使该隔离支撑环5产生一定的径向向外变形，从而能够方便地套设在触头座3的外壁上。无论该隔离支撑环5在安装时发生的径向向外变形还是在导电管2倾斜时可能发生的径向向内变形，该隔离支撑环5均能够恢复至原有形状。因此，由于隔离支撑环5具有一定的刚度，隔离支撑环5与导电管2的内壁的匹配所产生的颗粒隔离作用不会由于上述变形而受到影响。
52.下面描述上述触头支撑结构的制造方法。
53.该方法包括提供电接触件1、导电管2、触头座3、支撑件4和隔离支撑环5，并且将这五个部件依次组装。在组装过程中，首先，将隔离支撑环5和电接触件1由触头座3的插入端31依次套设在触头座3上，例如套设在开设于触头座3的外壁上且分别专用于布置隔离支撑环5和电接触件1的凹槽32和电接触件槽中。然后，将支撑件4安装至触头座3的插入端31，例如使支撑件4的第一轴向区段41与触头座3的插入端31卡接配合。最后，将触头座3(更具体地，触头座3与隔离支撑环5、电接触件1和所述支撑件4的组件)与导电管2插装配合，即，将触头座3由导电管2的开口端21插入并安装至导电管2中，以使导电管2与触头座3形成电连接，支撑件4支撑导电管2，并且隔离支撑环5在电接触件1与导电管2的开口端21之间支撑导电管2。
54.以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。
55.上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。