CN101718824A - 一种用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置 - Google Patents
一种用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)试验装置；该装置具备特高压交流和特高压直流GIL单元段高电压大电流下带电考核，特高压交流和特高压直流GIL用大尺寸同轴圆柱SF6气体间隙绝缘特性试验，特高压交流和特高压直流GIL用支柱绝缘子和盆式绝缘子闪络特性试验的能力，能够满足特高压交流和特高压直流GIL的基础研究和带电考核的需要。该装置包括左右两个由高压接线端、高压均压环、硅橡胶复合绝缘子高压套管、塔型筒组成的竖直放置的高电压和大电流引入端；以及由4节接地外壳和中间高压导杆同轴布置成的水平单元筒、3个盆式绝缘子和1个支柱绝缘子组成的水平直线段。
Description
技术领域
本发明涉及高电压输电线路与绝缘技术领域，具体涉及一种用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置。
背景技术
气体绝缘金属封闭输电线路(GIL：Gas Insulated Metal Enclosed Transmission Line)作为一种采用SF6气体或SF6和N2混合气体绝缘、外壳与导杆同轴布置的新型输电线路，具有输电容量大、占地少、可靠性高、免维护、寿命长、与环境相互影响小等优点。该技术的研发始于20世纪60年代，目的是实现与架空输电线路输电容量相当的地下输电线路。美国CGIT Systems.Inc.公司的前身High Voltage Power Corporation公司1972年在美国新泽西州Hudson电厂安装了世界上首个GIL，迄今仍在可靠运行。
高压输电线的绝大多数段落采用架空线路形式，但由于变电站(包括换流站)位置、线路沿途地形、线路用地等方面的原因，对输电线路走廊选取、设计也提出了更高的要求。GIL技术上的优势，使其替代架空线路或高压电缆后可解决特殊气候、特殊环境和特殊地段的输电线路架设问题，通过合理规划和设计，不仅可以大大减少系统造价，而且可以提高系统可靠性。据IEEE/PES变电站委员会GIS(气体绝缘金属封闭组合电器)分委会2004年的统计，全世界的73-1200kV气体绝缘输电线路总长约198km。截止目前为止，全世界范围内应用的GIL都为交流GIL，尚未见直流GIL的应用报道，特高压交流GIL也只有美国CGIT Systems.Inc.公司有成型的产品。近年来，特高压交流和特高压直流输电工程的迅速发展，对特高压交流和特高压直流GIL的应用提出了要求。为合理设计特高压交直流GIL的绝缘尺寸，优化绝缘子的外形和结构参数，并对设计的特高压交流和特高压直流GIL线路进行高电压和大电流下的带电考核，需要研制出可以用于特高压交直流GIL单元段高电压和大电流带电考核、特高压交直流下GIL大尺寸同轴圆柱SF6间隙绝缘特性试验、以及特高压交直流GIL用绝缘子闪络特性试验的装置。
为研究SF6气体绝缘特性和设计绝缘性能优异的交直流气体绝缘金属封闭组合电器(GIS：Gas Insulated Switchgear)和交流GIL，国内外多家相关研究机构和电力公司设计了用于SF6气体绝缘试验的容器或装置，但这些试验装置或容器都存在不足之处，无法满足特高压交直流GIL的带电考核和相关试验研究的需要。如德国慕尼黑大学W.Boeck研究小组设计的直径2m，长5m的大型立式SF6气体绝缘试验容器，总体积为17m3，该装置只能进行GIL相关电极间隙和绝缘子的试验研究，无法与GIL单元段对接进行带电考核。日本关西电力公司则直接采用未改进的GIS母线段进行GIL和GIS用绝缘子闪络特性试验，但该装置采用一端引入高电压的结构，无法对GIL单元段进行大电流的考核。美国麻省理工技术学院的研究者设计了同轴水平放置的SF6绝缘试验装置，可以进行同轴圆柱SF6气体间隙绝缘特性试验，但无法安放盆式绝缘子并进行相关试验；由于该装置采用静电加速器产生直流高压的形式，虽然能对特高压直流GIL单元段高电压下的带电考核，但无法对特高压交流GIL单元段进行高电压下的带电考核，同时该装置一端引入高电压的结构，也无法对特高压交直流GIL单元段进行大电流的考核。申请号为200810112990.2的中国发明专利公开了一种用于直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的试验研究装置，该装置可以用于SF6气体间隙绝缘特性、绝缘子沿面闪络特性、以及金属导电微粒试验，同样这种一端引入高电压的结构无法进行GIL单元段的电流考核，且由于装置尺寸小，高压套管能够耐受的电压等级低，无法进行特高压交直流下大尺寸同轴圆柱SF6气体间隙和特高压交直流GIL用绝缘子的试验研究。
综上所述，目前国内外没有可以同时满足特高压交流和特高压直流GIL单元段高电压大电流下带电考核，特高压交流和特高压直流GIL用大尺寸同轴圆柱SF6气体间隙绝缘特性试验，特高压交流和特高压直流GIL用支柱绝缘子和盆式绝缘子闪络特性试验的装置。现有的试验装置有的仅能用于SF6气体间隙绝缘特性和绝缘子闪络特性的试验，不能用于GIL单元段的带电考核；有的仅能用于GIL单元段高电压下的带电考核不能用于GIL大电流下的带电考核；有的电压能够耐受的电压等级低无法满足特高压交直流GIL大尺寸同轴圆柱SF6气体间隙绝缘特性和相关大尺寸绝缘子闪络特性试验的研究。
而本发明的特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置能够克服上述不足，很好地满足了特高压交直流GIL高电压和大电流下带电考核和基础研究的需要。
发明内容
特高压交流和特高压直流GIL在特高压交流和特高压直流工程中有着广泛的应用前景，但在设计和研制特高压交流和特高压直流GIL时，绝缘尺寸和临界场强设计值的提出，需要对长间隙SF6气体和大尺寸绝缘子在特高压交流和特高压直流下的绝缘特性及其影响因素进行基础研究；新研制出来的特高压交流GIL和特高压直流GIL线段单元在入网运行前，需要对其高电压和大电流的长期带电考核。为此，本发明提出了以下试验装置。
依据本发明的用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置，包括由1号高压接线端、1号高压均压环、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管、1号塔型筒组成的竖直放置的高电压和大电流引入端；由2号高压接线端、2号高压均压环、2号硅橡胶复合绝缘子高压套管、2号塔型筒组成的竖直放置的高电压和大电流引入端；以及由1号盆式绝缘子、2号盆式绝缘子、3号盆式绝缘子、1号支柱绝缘子、1号水平单元筒、2号水平单元筒、3号水平单元筒和4号水平单元筒组成的水平安装的直线单元；1～4号水平单元筒由高压中间导杆和接地外壳组成；1～3号盆式绝缘子将整个装置分为4个气室单元，包括由1号高压接线端、1号高压均压环、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管、1号塔型筒构成一个气室单元；2号高压接线端、2号高压均压环、2号硅橡胶复合绝缘子高压套管、2号塔型筒构成一个气室单元；1号水平单元筒、2号水平单元筒、3号水平单元筒和1号支柱绝缘子构成一个气室单元；4号水平单元筒构成一个气室单元；四个气室单元分别安装有带温度补偿SF6气体密度计，可以独立的进行充放气操作。
其中，所述2号水平单元筒使用特高压交流GIL单元段或特高压直流GIL单元段替代时，用于特高压交流GIL单元段或特高压直流GIL单元段的高电压或大电流长期带电考核。
其中，将所述1号高压接线端、1号高压均压环、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管、1号塔型筒、1号盆式绝缘子、1号水平单元筒和1号支柱绝缘子拆除后，在2号水平单元筒内安装试验用同轴圆柱电极，并在2号水平单元筒的一端安装上装置端盖后，用于特高压交直流下大尺寸同轴圆柱电极SF6气体间隙绝缘试验。
其中，将所述1号高压接线端、1号高压均压环、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管、1号塔型筒、1号盆式绝缘子、1号水平单元筒和1号支柱绝缘子拆除后，在2号水平单元筒内安装上试验用支柱绝缘子和试验用盆式绝缘子，并在2号水平单元筒的一端安装上装置端盖后，用于特高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试验。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路装置采用两端高电压和大电流引入端的设计，能对安装在其上的特高压交流和特高压直流GIL单元段进行大电流的带电考核。
2.本发明通过拆除包括1号高压接线端、1号高压均压环、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管、1号塔型筒、1号盆式绝缘子、1号水平单元筒、1号支柱绝缘子后，安装上试验用同轴圆柱电极或试验用支柱绝缘子和盆式绝缘子，可以用于特高压交直流下大尺寸同轴圆柱电极SF6气体间隙绝缘试验或特高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试验。
3.本装置的硅橡胶复合绝缘子高压套管能引入667kV以上交流相电压和±800kV以上正负极性直流电压，因此可以用于针对特高压交直流GIL大尺寸同轴圆柱SF6气体间隙、特高压交直流GIL用绝缘子和GIL单元段进行全电压和大电流下的试验和带电考核。
4.本装置的2号水平单元筒单元为试验筒单元，中间导杆电极采用2号和3号支柱绝缘子支撑，外壳试验电极采用三个密封的可调式定位杆，可以保证不同尺寸的试验用同外壳电极和试验用中间导杆电极同轴布置，而且不会发生气体泄漏，可调式定位杆上标有刻度，可以通过滑动其位置进行准确调节。
附图说明
为了使本发明的内容被更清楚的理解，并便于具体实施方式的描述，下面给出与本发明相关的附图说明如下：
图1为依据本发明的特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置总体结构示意图，此结构可以直接用于特高压交流和特高压直流GIL单元段大高电压及大电流的带电考核。
图2为如图1所示的依据本发明的特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置拆装成为用于大尺寸同轴圆柱SF6气体间隙绝缘试验时的结构。
图3为如图1所示的依据本发明的特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置拆装成为用于特高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试验时的结构。
其中，图中各附图标记所代表的部件为：
1-1号高压均压环，2-2号高压均压环，3-1号高压接线端，4-2号高压接线端，5-1号硅橡胶复合绝缘子高压套管，6-2号硅橡胶复合绝缘子高压套管，7-1号塔型筒，8-2号塔型筒，9-1号盆式绝缘子，10-2号盆式绝缘子，11-3号盆式绝缘子，12-高压中间导杆，13-接地外壳，14-1号支柱绝缘子，15-1号水平单元筒，16-2号水平单元筒，17-3号水平单元筒，18-4号水平单元筒，19-装置支撑座连接端，20-装置支撑座，21-2号支柱绝缘子，22-3号支柱绝缘子，23-试验用同轴圆柱外壳电极，24-试验用同轴圆柱中间导杆电极，25-试验用支柱绝缘子，26-试验用盆式绝缘子，27-装置端盖，28-可调式定位杆。
具体实施方式
下面具体描述依据本发明的用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置的组成和结构。如图1为装置整体结构图，图2为装置拆装成用于特高压交直流下大尺寸同轴圆柱电极SF6气体间隙绝缘试验的结构图，图3为装置拆装成用于特高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试验的结构图。
如图1所示，依据本发明的试验装置从左至右，由1号高压接线端3、1号高压均压环1、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管5、1号塔型筒7组成的竖直放置的高电压和大电流引入端，所述1号硅橡胶符复合绝缘子套管5可以引入667kV以上交流相电压和±800kV以上正负极性直流电压；由1号盆式绝缘子9、2号盆式绝缘子10、3号盆式绝缘子11、1号支柱绝缘子14、1号水平单元筒15、2号水平单元筒16、3号水平单元筒17和4号水平单元筒18组成的水平安装的直线单元；由2号高压接线端4、2号高压均压环2、2号硅橡胶复合绝缘子高压套管6、2号塔型筒8组成的竖直放置的高电压和大电流引入端，所述2号硅橡胶复合绝缘子套管6可以引入667kV以上交流相电压和±800kV以上正负极性直流电压；1～4号水平单元筒由高压中间导杆12和接地外壳13组成，每个水平单元筒上都有预留的支撑座连接端19，根据安装需要可以在支撑座连接端19上安装装置支撑座20。
如图1所示，若将2号水平单元筒16用特高压交流GIL单元段或特高压直流GIL试验段替代。在1号高压接线端3或2号高压接线端4施加特高压交流电压或特高压直流电压时，可以进行GIL单元段的高电压下的带电考核试验；把1号高压接线端3和2号高压接线端4同时接到特高压交流或特高压直流大电流回路中时，可以进行GIL单元段的大电流下的带电考核试验。
如图2所示，1号高压接线端3、1号高压均压环1、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管5、1号塔型筒7、1号盆式绝缘子9、1号水平单元筒15、1号支柱绝缘子14拆除后，在2号水平单元筒16内安装2号支柱绝缘子21和3号支柱绝缘子22，试验用中间导杆电极24固定在2号支柱绝缘子21和3号支柱绝缘子22上，试验用外壳电极通过三个呈120°对称分布的与装置外壳采用密封圈连接的可调式定位杆28固定，通过调节定位杆28可以保证试验用外壳电极23和试验用中间导杆电极24同轴布置，可调式定位杆28带有标准刻度，通过滑动可以改变与装置外壳的相对位置；试验用外壳电极23和试验用中间导杆电极24安装后，在2号水平单元筒16的一端安装上装置端盖27，可以用于特高压交直流下大尺寸同轴圆柱电极SF6气体间隙绝缘试验。
如图3所示，1号高压接线端3、1号高压均压环1、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管5、1号塔型筒7、1号盆式绝缘子9、1号水平单元筒15、1号支柱绝缘子14拆除后，在2号水平单元筒16内安装上试验用支柱绝缘子25和试验用盆式绝缘子26，并在2号水平单元筒16的一端安装上装置端盖17后，可以用于特高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试验。
上面通过特别的实施例内容描述了本发明，但是本领域技术人员还可意识到变型和可选的实施例的多种可能性，例如，通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此，可以理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本发明中，本发明的范围仅仅被附上的专利权利要求书及其同等物限制。
Claims (4)
1.一种用于特高压交直流气体绝缘金属封闭输电线路试验装置，包括由1号高压接线端、1号高压均压环、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管、1号塔型筒组成的竖直放置的高电压和大电流引入端；由2号高压接线端、2号高压均压环、2号硅橡胶复合绝缘子高压套管、2号塔型筒组成的竖直放置的高电压和大电流引入端；以及由1号盆式绝缘子、2号盆式绝缘子、3号盆式绝缘子、1号支柱绝缘子、1号水平单元筒、2号水平单元筒、3号水平单元筒和4号水平单元筒组成的水平安装的直线单元；1～4号水平单元筒由高压中间导杆和接地外壳组成；1～3号盆式绝缘子将整个装置分为4个气室单元，包括由1号高压接线端、1号高压均压环、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管、1号塔型筒构成一个气室单元；2号高压接线端、2号高压均压环、2号硅橡胶复合绝缘子高压套管、2号塔型筒构成一个气室单元；1号水平单元筒、2号水平单元筒、3号水平单元筒和1号支柱绝缘子构成一个气室单元；4号水平单元筒构成一个气室单元；四个气室单元分别安装有带温度补偿SF6气体密度计，可以独立的进行充放气操作。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述2号水平单元筒使用特高压交流GIL单元段或特高压直流GIL单元段替代时，用于特高压交流GIL单元段或特高压直流GIL单元段的高电压或大电流长期带电考核。
3.如权利要求1-2所述的装置，其特征在于将所述1号高压接线端、1号高压均压环、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管、1号塔型筒、1号盆式绝缘子、1号水平单元筒和1号支柱绝缘子拆除后，在2号水平单元筒内安装试验用同轴圆柱电极，并在2号水平单元筒的一端安装上装置端盖后，用于特高压交直流下大尺寸同轴圆柱电极SF6气体间隙绝缘试验。
4.如权利要求1-3所述的装置，其特征在于将所述1号高压接线端、1号高压均压环、1号硅橡胶复合绝缘子高压套管、1号塔型筒、1号盆式绝缘子、1号水平单元筒和1号支柱绝缘子拆除后，在2号水平单元筒内安装上试验用支柱绝缘子和试验用盆式绝缘子，并在2号水平单元筒的一端安装上装置端盖后，用于特高压交直流GIL用绝缘子绝缘性能试验。
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