CN105048369B - 一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构，包括空心管状的载流导体、衬管以及传热导体和导热液体。衬管采用空心管状结构，沿平行载流导体方向布置在载流导体外部，衬管截面的圆心与载流导体截面的圆心重合，衬管与载流导体之间通过空气隔开。传热导体沿平行载流导体方向布置在载流导体的内部，根据套管的电压等级和运行条件，确定传热导体的结构、数量及排列方式；导热液体布置在载流导体与其内部传热导体之间，将载流导体产生的热量传递至传热导体。该散热结构可实现超/特高压干式套管内部温度分布的均匀化，显著降低套管中心载流导体、芯子、护套等的温度分布，提高超/特高压干式套管长期运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于超/特高压交、直流输电设备的电气绝缘结构设计与优化设计领域，具体涉及一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构。
背景技术
超/特高压干式套管在长期运行中承受着全电压、全电流以及强机械负荷的作用，内部存在很高的电、热及机械应力。超/特高压干式套管的电、热性能相互影响，实际运行中所发生的套管电气绝缘失效与其热性能有直接联系。超/特高压干式套管运行电压等级高，电能传输功率大，套管中心载流导体的载流量大、发热量高，套管内部均热问题突出，实际运行经验表明大部分干式套管的绝缘失效是由套管内部温度过高而导致其绝缘材料发生热膨胀所引起。目前，针对超/特高压干式套管中心载流导体散热结构的研究不多，本专利所提出的散热结构尚未见有公开报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构，该结构可实现套管内部的有效散热，显著降低套管中心载流导体、芯子、护套等的温度分布，提高超/特高压干式套管的运行可靠性。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
包括衬管以及导热液体，所述衬管采用管状结构，衬管沿平行所述载流导体方向设置在所述载流导体的外部，所述载流导体与衬管之间通过空气隔开，所述载流导体的内部设置有若干个传热导体，传热导体沿平行所述载流导体方向排列布置，导热液体充满在所述载流导体与传热导体之间。
所述载流导体的截面以及衬管的截面为圆环，衬管截面的圆环中心与载流导体截面的圆环中心重合。
所述载流导体与衬管之间空气间隙在2mm至10mm之间。
所述衬管不参与载流或参与载流，衬管与所述载流导体等电位。
根据所述套管的电压等级和运行条件确定传热导体的结构、数量及排列方式。
所述传热导体截面为圆型，传热导体包括实心和空心两种结构。
所述传热导体数量为1至5个。
所述传热导体不参与载流或参与载流，传热导体与所述载流导体等电位。
所述导热液体通过设置在所述载流导体端部的连接金具封闭。
所述导热液体采用流动性好、传热系数高且不导电的液体。
本发明所述超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构中，衬管布置在套管中心载流导体的外部，通过空气与载流导体隔开，起隔热作用；传热导体与导热液体共同作为散热媒介，配置在套管中心载流导体的内部，通过温度场的仿真分析与试验验证，可以证明本发明的所述散热结构合理，实现了套管内部温度分布的均匀化，显著降低和改善了套管中心载流导体、衬管、芯子、护套等的温度分布，提高了超高压干式套管以及特高压干式套管长期运行的可靠性，对提高超/特高压干式套管的稳定性和可靠性具有重要意义。
进一步的，本发明所述散热结构中，传热导体可以根据套管电压等级、运行条件调整结构、数量及排列方式，适用范围广泛。
附图说明
图1为干式套管整体结构示意图；
图2为本发明中干式套管中心载流导体散热结构的示意图之一；
图3为本发明中干式套管中心载流导体散热结构的示意图之二；
图中，1为护套；2为载流导体；3为芯子；4为连接金具；5为均压环；6为均压球；7为盖板；8为传热导体；9为导热液体；10为衬管；11为空气。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
如图1所示，超/特高压干式套管主要由护套1、载流导体2、芯子3、连接金具4、均压环5、均压球6以及盖板7等构成。其中，载流导体2位于所述干式套管的中心，载流导体2外侧为芯子3，芯子3外侧为护套1，载流导体2伸出盖板7与套管端部的连接金具4相连，均压环5通过支架与所述连接金具4相连，均压球6安装在套管尾部，与载流导体2相连。
如图2、图3所示，超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构包括衬管10、传热导体8以及导热液体9。衬管10为空心管状结构，与载流导体2等电位，位于载流导体2的外部，沿平行于载流导体2的方向布置，衬管截面的圆心与载流导体截面的圆心重合，衬管10与载流导体2之间通过空气11隔开，空气间隙在2mm至10mm之间，起隔热作用(通过空气间隙可有效隔离载流导体产生的热量，降低与衬管直接接触的芯子3的温度分布)；载流导体2为空心管状，载流导体2的内部设置传热导体8，传热导体8作为散热通道，沿平行于载流导体2的方向布置，其截面为圆型，与载流导体2等电位，包括实心和空心两种结构；导热液体9布置在载流导体2与其内部传热导体8之间，载流导体2与传热导体8之间充满导热液体9，利用连接金具4将导热液体9封闭在载流导体2内，导热液体9采用流动性好、传热系数高且不导电的液体，利用导热液体9将载流导体2所产生的热量传递至传热导体8，且使载流导体2中心与两端温度均匀，降低载流导体2的温度分布，传热导体8则将导热液体9传递而来的热量经连接金具4传递至套管外界的空气中，实现降低载流导体和衬管温度的功效。
实际应用中，可根据套管的电压等级和运行条件，确定传热导体8的结构、数量及排列方式。传热导体8采用空心结构，则成本低，质量轻，安装方便，但是散热效果劣于实心结构。传热导体8通常可在1至5个中选择确定(图2中为4个)。传热导体8的排列方式取决于载流导体2的内直径，传热导体8的直径和数量(图2中为矩形排列)。
Claims (8)
1.一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构，其特征在于：包括衬管(10)以及导热液体(9)，所述衬管(10)采用空心管状结构，衬管(10)沿平行所述载流导体(2)方向设置在所述载流导体(2)的外部，所述载流导体(2)与衬管(10)之间通过空气(11)隔开，所述载流导体(2)为空心管状，内部设置有若干个传热导体(8)，传热导体(8)沿平行所述载流导体(2)方向排列布置，导热液体(9)充满在所述载流导体(2)与传热导体(8)之间；所述导热液体(9)通过设置在载流导体(2)端部的连接金具(4)封闭；传热导体将导热液体传递而来的热量经连接金具传递至套管外界的空气中，实现降低载流导体和衬管温度；
所述载流导体(2)的截面以及衬管(10)的截面为圆环，衬管截面的圆环中心与载流导体截面的圆环中心重合；
衬管(10)与所述载流导体(2)等电位，传热导体(8)与所述载流导体(2)等电位。
2.根据权利要求1所述一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构，其特征在于：所述载流导体(2)与衬管(10)之间空气间隙在2mm至10mm之间。
3.根据权利要求1所述一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构，其特征在于：所述衬管(10)不参与载流或参与载流。
4.根据权利要求1所述一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构，其特征在于：根据所述套管的电压等级和运行条件确定传热导体(8)的结构、数量及排列方式。
5.根据权利要求1或4所述一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构，其特征在于：所述传热导体(8)截面为圆型，传热导体(8)包括实心和空心两种结构。
6.根据权利要求1或4所述一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构，其特征在于：所述传热导体(8)数量为1至5个。
7.根据权利要求1所述一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构，其特征在于：所述传热导体(8)不参与载流或参与载流。
8.根据权利要求1所述一种超/特高压干式套管中心载流导体的散热结构， 其特征在于：所述导热液体(9)采用流动性好、传热系数高且不导电的液体。
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