CN101404393A - 高压开关设备用进出线充气套管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压开关设备用进出线充气套管，包括穿有中心导体的绝缘管，该绝缘管上端连接有外屏蔽，绝缘管下端连接GIS或断路器的绝缘盆子，所述中心导体的下端连接GIS或断路器绝缘盆子上的触头组件，中心导体的上端连接外部进出线构成主导电回路，中心导体与绝缘管径向之间设有同轴的双层屏蔽组件，其特征在于，所述双层屏蔽组件为一个与绝缘管闭环连接的整体式弧形屏蔽结构；所述与中心导体的下端连接的触头组件为自力型触头装置。本发明由于采用了整体式弧形屏蔽组件结构，大幅降低了中间屏蔽高度、增加了屏蔽组件刚度以及改善屏蔽末端电场分布。同时采用自力型触头装置，通流能力大幅度提高，结构非常简单，制造成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压开关设备用组件，该组件是罐式断路器和气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中进出线使用的充气套管，特别是550kV以上电压等级的进出线用的充气套管。
背景技术
进出线充气套管是罐式断路器和气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中经常使用的组件，其作用是：通过该组件将高电压、大电流引入或引出相关设备。
以往的充气套管的内屏蔽设计，主要有两种形式：一种是采用单层屏蔽(接地屏蔽)，主要用于低电压等级；另一种是采用双层屏蔽(接地屏蔽+中间屏蔽)，并通过单层绝缘支持件实现两层屏蔽之间的分立和连接，通过焊接在两屏蔽上端的小型屏蔽环改善屏蔽末端电场，中间屏蔽可能达到的尺寸为φ350mm×3200mm，主要用于较高的电压等级。但随着电压等级的提高，充气套管本身的长度、直径都在增加，设计难度和制造难度也在加大。对1100kV充气套管，中间屏蔽可能达到的尺寸为φ450mm×5000mm。由此，首先会给零部件加工、运输和安装等环节带来许多困难；其次，中间屏蔽尺寸增加、重量增加会对连接两层屏蔽的绝缘支持件带来很大的负荷；第三，传统的通过焊接在两屏蔽上端的小型屏蔽环改善屏蔽末端电场的方法不易获得好的电场配合；第四，由单层绝缘支持件实现两层屏蔽之间的分立和连接，通常只能将绝缘支持件安装在两屏蔽的同一侧，两层屏蔽之间的相对位置，以及中间屏蔽(内屏蔽)与中心导体的相对位置，难以得到有效的约束，尤其在运输时，零件之间的相对位置难免发生变化。同时，这样结构的充气套管设计和屏蔽设计其经济性也会受到影响。
以往的充气套管中心导体与相关设备主导电回路的电连接是通过梅花触头实现的，梅花触头部分的外部电场通过屏蔽进行改善。这种结构的问题是：第一，通过很大电流时，设计和制造都较为困难；第二，零部件数量和种类繁多，通过大电流时通常会涉及4～6种约50～70个零件，生产组织及装配难度大，效率低、成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于550-1100kV电压等级的GIS、罐式断路器等高压开关设备的进出线充气套管，可大幅降低中间屏蔽高度、增加屏蔽组件刚度以及改善屏蔽末端电场分布。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种高压开关设备用进出线充气套管，包括穿有中心导体的绝缘管，该绝缘管上端连接有外屏蔽，绝缘管下端连接GIS或断路器的绝缘盆子，所述中心导体的下端连接GIS或断路器绝缘盆子上的触头组件，中心导体的上端连接外部进出线构成主导电回路，中心导体与绝缘管径向之间设有同轴的双层屏蔽组件，其特征在于，所述双层屏蔽组件为一个与绝缘管闭环连接的整体式弧形屏蔽结构；所述与中心导体的下端连接的触头组件为自力型触头装置。
上述方案中，所述整体式弧形屏蔽结构包括与中心导体同轴的中间屏蔽和接地屏蔽，中间屏蔽置于接地屏蔽内，由上下两部分组成，中间屏蔽下部的上端与中间屏蔽上部通过过渡法兰连接，接地屏蔽的上端与过渡法兰之间通过上绝缘支持件连接；接地屏蔽的下端与一个接地法兰连接，该接地法兰与中间屏蔽下部的下端之间通过下绝缘支持件连接，同时接地法兰与绝缘管的下端连接；中间屏蔽上部末端采用弧形结构。
所述自力型触头装置包括一个自力型触头及其与GIS或断路器绝缘盆子连接的导体座和过渡导体，自力型触头通过一个过渡导体与导体座连接，导体座中心设有导向件插入中心导体下端的内孔中，实现中心导体的导向连接；导体座底面设有导体座屏蔽。该导体座屏蔽可直接采用GIS或断路器绝缘盆子上的屏蔽。所述自力型触头，外部采用兼做触头屏蔽的弧形结构。
所述绝缘管下端连接GIS或断路器的绝缘盆子是通过套管过渡筒实现的。
本发明的优点在于采用了整体式弧形屏蔽组件和自力型触头：
1、整体式弧形屏蔽组件的特点：
事实上，以往的进出线套管中，中心导体和套管的刚度及其之间的连接刚度很好，其相对位置容易保证，而屏蔽本身的刚度较低，其相对于中心导体和套管的位置(同轴度)不是很好保证。本发明所采用的整体式弧形屏蔽组件，将套管的中间屏蔽分成上下两部分，其中中间屏蔽下部通过过渡法兰10和两层绝缘支持件与接地屏蔽、接地法兰形成一个整体，使得各部件受力均衡，大幅度提高了整个组件的刚度，使得该组件在装配、运输、运行中均不会产生发生位移或变形，从而有效保证了中心导体、屏蔽组件和套管之间的相对位置(同轴度)。
中间屏蔽上部通过过渡法兰与下部的组合体连接，末端采用采用弧线型设计，所有弧线均是在经过仔细的电场模拟计算后确定的，解决了屏蔽末端在电场设计中常见的电力线比较集中、电位梯度大、电场强度大的问题，从而较大幅度降低该部件的高度(约1.5～2.0米)，使套管的总体电场水平有较大改善，电场强度降低了约20％。另外，该中间屏蔽上部采用弧形结构后，不需再焊接末端屏蔽环，可直接加工而成，制造更加精确、方便、快捷，运输更方便，成本更低廉。
2、主导电回路的特点：
用自力型触头代替梅花触头，用导向件和自力型触头共同为中心导体定位，大大简化了产品结构，提高了产品的可靠性；触头外部采用弧形设计，兼做触头屏蔽；通流能力大幅度提高，轻松通过8800A电流，实际通流能力可以达到10000A以上。生产组织方便，加工容易，装配简单，可靠性高，具有很好的经济性。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明充气套管的结构示意图。
图2是图1中的整体式弧形屏蔽组件结构示意图。
图3是图1中的主导电回路结构示意图。
图4是自力型触头工作原理示意图。
图1至图3：1、中心导体；2、下绝缘支持件；3、上绝缘支持件；4、绝缘管；5、接线端子；6、外屏蔽；7、法兰；8、套管上法兰；9、中间屏蔽上部；10、过渡法兰；11、中间屏蔽下部；12、接地屏蔽；13、套管下法兰；14、接地法兰；15、套管过渡筒；16、导向件；17、自力型触头；18、过渡导体；19、导体座；20、导体座屏蔽。
具体实施方式
如图1所示，一种高压开关设备用进出线充气套管，包括穿有中心导体1的绝缘管4，该绝缘管上端连接有外屏蔽6，绝缘管下端连接GIS或断路器的绝缘盆子，中心导体1的下端连接GIS或断路器绝缘盆子上的自力型触头17，中心导体的上端连接外部进出线构成主导电回路，中心导体与套管径向之间设有同轴的双层屏蔽组件，该双层屏蔽组件为一个与绝缘管4闭环连接的整体式弧形屏蔽组件。
如图2所示，整体式弧形屏蔽组件的中间屏蔽与接地屏蔽12同轴，装在接地屏蔽内部，由上下两部分组成。中间屏蔽下部11的上端与中间屏蔽上部9通过过渡法兰10连接，同时过渡法兰10和上绝缘支持件3的上端连接，中间屏蔽下部11的下端与下绝缘支持件2的下端连接；接地屏蔽12的上端与上绝缘支持件3的下端连接，接地屏蔽12的下端与接地法兰14连接，接地法兰14与下绝缘支持件2的上端连接，形成一个闭环组成了整体式弧形屏蔽组件。该组件通过接地法兰14与套管下法兰13及套管过渡筒15相连，中心导体1从整个组件的中心穿过，套管4、中心导体1与整体式弧形屏蔽组件同轴。
本发明采用两层绝缘支持件分别连接接地屏蔽和中间屏蔽上部和尾部，使之形成一个整体式的屏蔽组件，然后将该组件与接地法兰相连接；中间屏蔽上部9末端采用弧形结构。该结构解决了加工、运输和安装的问题，减小了绝缘支持件的负荷，使两层屏蔽之间的相对位置(同轴度)及中间屏蔽(内屏蔽)与中心导体的相对位置(同轴度)得到有效约束，使其零件之间的相对位置(同轴度)在安装和运输过程中发生变化的可能性微乎其微。采用该组件的1100kV进出线充气套管制造成本也较低。
如图1、图3所示，主导电回路是这样形成的：外部进出线通过接线端子5与中心导体1连接，中心导体1的上端通过法兰7与套管上法兰8连接，外屏蔽6与法兰7连接，中心导体1的下端与自力型触头17连接，导向件16插入中心导体1下端的内孔导向，自力型触头17通过过渡导体18、导体座19与GIS连接，导体座屏蔽20直接采用GIS的屏蔽，装在导体座19的底面。
本发明主导电回路自力型触头17的工作原理(参见图4)是：采用一种导电能力强、弹性好的材料，一端加工螺纹，用于和过渡导体18连接；另一端加工成一组大约几十个触指，以此取代梅花触头中的几十个触片；自力型触头17的每个触指有两个触点，梅花触头的每个触片只有一个触点，这样，当自力型触头17的触指数量梅花触头的触片数量相同时，其触点数量相当于梅花触头的两倍，而电连接通流能力主要取决于触点数量，所以采用了该自力型触头17后，主导电回路的通流能力得以大幅提高；通过8800A电流时尚有很大裕度，实际通流能力可以达到10000A以上。上述触指组与中心导体1的接触点处于同一个圆周A上，且该圆周的直径比中心导体1在该接触处的直径B小了一个特定的值C＝B-A，这样在自力型触头17和中心导体1装配后，每个触指都会因受中心导体1的挤压而向外扩张C/2，从而使接触点均处在圆周B上，并因材料变形产生一个对中心导体1的压力，该压力保证了触指和中心导体1可靠接触，其作用相当于梅花触头中的触指弹簧；自力型触头17的外部结构依据电场需要，设计成相应的弧线形，兼做屏蔽，以取代梅花触头的屏蔽；上述自力型触头17在一个零件上实现了传统梅花触头的所有功能，从而用一个零件代替了4～6种约50～70个零件，大大简化了产品结构，提高了产品的可靠性，提高了效率，降低了成本。
Claims (6)
1、一种高压开关设备用进出线充气套管，包括穿有中心导体的绝缘管，该绝缘管上端连接有外屏蔽，绝缘管下端连接GIS或断路器的绝缘盆子，所述中心导体的下端连接GIS或断路器绝缘盆子上的触头组件，中心导体的上端连接外部进出线构成主导电回路，中心导体与绝缘管径向之间设有同轴的双层屏蔽组件，其特征在于，所述双层屏蔽组件为一个与绝缘管闭环连接的整体式弧形屏蔽结构；所述与中心导体的下端连接的触头组件为自力型触头装置。
2、如权利要求1所述的高压开关设备用进出线充气套管，其特征在于，所述整体式弧形屏蔽结构包括与中心导体同轴的中间屏蔽和接地屏蔽，中间屏蔽置于接地屏蔽内，由上下两部分组成，中间屏蔽下部的上端与中间屏蔽上部通过过渡法兰连接，接地屏蔽的上端与过渡法兰之间通过上绝缘支持件连接；接地屏蔽的下端与一个接地法兰连接，该接地法兰与中间屏蔽下部的下端之间通过下绝缘支持件连接，同时接地法兰与绝缘管的下端连接；中间屏蔽上部末端采用弧形结构。
3、如权利要求1所述的高压开关设备用进出线充气套管，其特征在于，所述自力型触头装置包括一个自力型触头及其与GIS或断路器绝缘盆子连接的导体座和过渡导体，自力型触头通过一个过渡导体与导体座连接；导体座中心设有导向件插入中心导体下端的内孔中，实现中心导体与触头的导向连接；导体座底面设有导体座屏蔽。
4、如权利要求3所述的高压开关设备用进出线充气套管，其特征在于，所述自力型触头，外部采用兼做触头屏蔽的弧形结构。
5、如权利要求3所述的高压开关设备用进出线充气套管，其特征在于，所述导体座屏蔽可直接采用GIS或断路器绝缘盆子上的屏蔽。
6、如权利要求1或2或3所述的高压开关设备用进出线充气套管，其特征在于，所述绝缘管下端连接GIS或断路器的绝缘盆子是通过一个套管过渡筒实现的。
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