CN106098195B - 一种全新的干式复合绝缘高压套管组件 - Google Patents

一种全新的干式复合绝缘高压套管组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全新的干式复合绝缘高压套管组件，其包括：干式复合绝缘高压套管主体和传感器子组件；所述干式复合绝缘高压套管主体包括：导体，环绕导体的绝缘套筒，位于绝缘套筒外表面的法兰，以及第一、第二和第三半导体釉带部，第一和第二非半导体釉带部，第一和第二环形肋部；所述传感器子组件包括：传感器，光纤网络和控制单元，所述光纤网络一端耦接所述传感器，另一端耦接控制单元。本发明的有益效果在于局放水平大幅下降，克服了电磁型传感器易受干扰的缺陷，提高了在线监测的精度，降低了维护成本。

Description

一种全新的干式复合绝缘高压套管组件
技术领域
本发明涉及高压绝缘设备领域，更具体地，涉及一种全新的干式复合绝缘高压套管组件。
背景技术
高压套管是电力系统中高压线路穿越墙壁、设备壳体，设备之间联接或设备接地时承担载流与绝缘作用的设备原件，其应用十分广泛，按用途分为变压器套管、穿墙套管、GIS出线套管、变压器与充油设备连接用油/油套管、变压器与GIS连接用油/SF6套管等。现有技术中，在电厂中，套管是重要的元件。套管的绝缘失效表现为套管损坏和与之相连接的设备损坏。在某些情况下，套管中的介电失效导致高压设备的全部损坏，对高压设备附近的人员造成巨大的安全威胁。高压设备绝缘的局放是介电常数劣化的表征，并且其评估能够为设备和电力系统产生重要的影响。因此，高压系统中的局放评估是辅助完成高压设备预防性维护的预警性工具。然而，包含高架输电线路和变电站的高压能源系统一般被认为是复杂的电磁环境，因此其控制元件，传感器和传输介质必须能够免疫高压感应，无线电干扰，闪电，电磁脉冲，并且还不能够有爆炸的风险。目前，能够满足这些设计要求的系统通常结构复杂，成本高昂，可靠性随时间下降速度持续加快。
发明内容
(1)要解决的技术问题
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于，提供一种全新的干式复合绝缘高压套管组件，其能够减小套管主体的局放水平，并能够免疫高压感应，无线电干扰，闪电，电磁脉冲，无爆炸风险，结构简单，成本效益明显。
(2)技术方案
本发明的目的通过以下的技术方案得以实现。
一种全新的干式复合绝缘高压套管组件，其包括：干式复合绝缘高压套管主体和传感器子组件；所述干式复合绝缘高压套管主体包括：导体，环绕导体的绝缘套筒，位于绝缘套筒外表面的法兰，以及第一半导体釉带部，其位于绝缘套筒的外表面上，与绝缘套筒的第一端部隔开，该第一半导体釉带部包括具有不同电阻率的多个半导体釉子带部；第二半导体釉带部，其位于绝缘套筒的外表面上，与第一半导体釉带部相反的一侧，与绝缘套筒的第二端部隔开，该第二半导体釉带部包括具有不同电阻率的多个半导体釉子带部；第三半导体釉带部，其位于绝缘套筒的内壁；第一非半导体釉带部，其位于至第一半导体釉带部与导体伸出绝缘套筒第一端部的露出部之间；第二非半导体釉带部，其位于至第二半导体釉带部与导体伸出绝缘套筒第二端部的露出部之间；第一环形肋部，其位于第一半导体釉带部与第一非半导体釉带部之间；第二环形肋部，其位于第二半导体釉带部与第二非半导体釉带部之间；所述传感器子组件包括：传感器，光纤网络和控制单元，所述光纤网络一端耦接所述传感器，另一端耦接控制单元。
优选地，传感器包括天线和放大器电路，所述天线环绕在所述第一环形肋部的凹槽内，并与放大器电路的一端相连接，放大器电路与光纤网络的供能光纤相耦接，并由供能光纤供能，放大器电路还与光纤网络的信号光纤相耦接，用来将所述天线俘获的局放信号发送至控制单元。
进一步优选地，所述放大器电路包括光电变换器和发光二极管，光电变换器与供能光纤相耦接，用于将光能转换为电能；发光二极管与信号光纤相耦接，用于将电信号转换为光信号。
进一步优选地，所述天线频率带宽匹配局放发射频率范围，使用30MHz至300MHz的甚高频范围。
进一步优选地，所述控制单元与电网管理的调度系统相连接，所述控制单元包括在线运算部件，其在线判断干式复合绝缘高压套管的劣化程度，并向电网管理的调度系统发送报警信息。
优选地，所述绝缘套筒包括衬底部，其由高强度氧化铝瓷制成；所述干式复合绝缘高压套管主体进一步包括导电胶和热绝缘环氧玻璃粘接材料，所述导电胶将法兰连接至第一半导体釉带部，所述热绝缘环氧玻璃粘接材料填充在衬底部与法兰的基部之间的空间内。
进一步优选地，其中第一半导体釉带部的多个半导体釉子带部的数量为两个和/或第二半导体釉带部的多个半导体釉子带部的数量为两个。
进一步优选地，其中第三半导体釉带部从绝缘套筒的第一端部向绝缘套筒的第二端部延伸。
进一步优选地，第一半导体釉带部的多个半导体釉子带部的电阻率沿自法兰朝绝缘套筒第一端部的方向增大；第二半导体釉带部的多个半导体釉子带部的电阻率沿自法兰朝绝缘套筒第二端部的方向增大。
(3)有益效果
本发明的有益效果在于：
1.由于本发明采用了不用电阻率的材料包覆绝缘套筒的外层，使得套管主体的绝缘套筒的局放水平得以大幅下降，有利于提高套管的整体寿命，降低使用成本；
2.使用由光纤供电的传感器子组件，克服了电磁型传感器易受干扰的缺陷，并且使用频率范围大，适用性强，并且通过使用放大电路使得传感器的灵敏度有了明显改善，提高了在线监测的精度。
3.在组件中嵌入了专家模块，能够在线直接判断套管组件的老化程度，减少了预防性维护的次数，降低了维护成本，并且可以预测套管失效的时间，便于制定精确的维护计划。
附图说明
图1是依照本发明优选实施例构成的一种全新的干式复合绝缘高压套管组件的透视图；
图2是依照本发明优选实施例构成的一种全新的干式复合绝缘高压套管组件的侧视图；
图3是是依照本发明优选实施例构成的一种全新的干式复合绝缘高压套管组件的传感器子组件的示意图。
图中：1-干式复合绝缘高压套管主体；2-第一端部；3-第二端部；10-导体；20-绝缘套筒；21-第一环形肋部；24-第二环形肋部；25-第一非半导体釉带部；26-第二非半导体釉带部；27-衬底部；28-凸出部；30-法兰；31-基部；32-延伸部；33-孔；40-导电胶；50-轮环；51-间隔部；52-热绝缘环氧玻璃粘接材料；61-第一半导体釉带部；62-第二半导体釉带部；63-第一半导体釉子带部；64-第二半导体釉子带部；65-第三半导体釉子带部；66-第四半导体釉子带部；71-供能光纤；72-天线；73-信号光纤；74-发光二极管。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本发明，并能够实施本发明。在不违背本发明原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
参考图1和2，示出了一种全新的干式复合绝缘高压套管组件，其包括：干式复合绝缘高压套管主体1和传感器子组件。
所述干式复合绝缘高压套管主体1包括：导体10，环绕导体10的绝缘套筒20，位于绝缘套筒20外表面的法兰30，第一半导体釉带部61，第二半导体釉带部62，第三半导体釉带部，第一非半导体釉带部25，第二非半导体釉带部26，第一环形肋部21，第二环形肋部24。
绝缘套筒20具有第一端部2和第二端部3。所述绝缘套筒20包括衬底部27，其由高强度氧化铝瓷制成。衬底27包括凸出部28，用来相对于衬底部27保持法兰30的位置。轮环50位于衬底部27内部，用来将导体10安装在绝缘套筒20内部。轮环50由导体材料制成，譬如由不锈钢制成。间隔部51位于绝缘套筒20的端部处。
法兰30由不锈钢之类的非磁性材料制成，其安装至一固定面，使得干式复合绝缘高压套管主体1的一端位于固定面的一侧，另一端位于固定面的另一侧。法兰30包括基部31，延伸部32和孔33。基部31呈圆柱形或者锥形，并且平行于绝缘套筒20；延伸部32从基部31延伸，并且呈盘形；孔33至少为六个，用来将所述干式复合绝缘高压套管主体1安装至一固定面。
第一半导体釉带部61位于绝缘套筒20的外表面上，与绝缘套筒20的第一端部2隔开，该第一半导体釉带部61包括具有不同电阻率的第一半导体釉子带部63和第二半导体釉子带部64。第一半导体釉子带部63的电阻率大于第二半导体釉子带部64的电阻率。类似于第一半导体釉带部61，第二半导体釉带部62位于绝缘套筒20的外表面上，与第一半导体釉带部61相反的一侧，与绝缘套筒20的第二端部3隔开，该第二半导体釉带部62包括具有不同电阻率的第三半导体釉子带部65和第四半导体釉子带部66。第三半导体釉子带部65的电阻率大于第四半导体釉子带部66的电阻率。第三半导体釉带部位于绝缘套筒20的内壁，从绝缘套筒20的第一端部2向绝缘套筒的第二端部3延伸。
尽管图1只示出了第一半导体釉子带部63和第二半导体釉子带部64，第三半导体釉子带部65和第四半导体釉子带部66，实际上可以使用多于两个的子带。
第一非半导体釉带部25位于至第一半导体釉带部61与导体10伸出绝缘套筒20第一端部2的露出部之间。第二非半导体釉带部26，其位于至第二半导体釉带部62与导体10伸出绝缘套筒20第二端部3的露出部之间。
第一环形肋部21位于第一半导体釉带部61与第一非半导体釉带部25之间。第二环形肋部24位于第二半导体釉带部62与第二非半导体釉带部26之间。
所述干式复合绝缘高压套管主体1进一步包括导电胶40和热绝缘环氧玻璃粘接材料52，所述导电胶40施加在法兰靠近半导体釉带部61和62的法兰30的端部处，导电胶40将法兰30连接至第一半导体釉带部61，所述热绝缘环氧玻璃粘接材料52填充在衬底部27与法兰30的基部31之间的空间内，法兰30通过热绝缘环氧玻璃粘接材料52安装至衬底部27。
所述传感器子组件包括：传感器，光纤网络和控制单元，所述光纤网络一端耦接所述传感器，另一端耦接控制单元。
参考图1和3，传感器包括天线72和放大器电路，所述天线72环绕在所述第一环形肋部21的凹槽内，并与放大器电路的一端相连接，放大器电路与光纤网络的供能光纤71相耦接，并由供能光纤供能，放大器电路还与光纤网络的信号光纤73相耦接，用来将所述天线72俘获的局放信号发送至控制单元。
所述放大器电路包括光电变换器PV和发光二极管74，光电变换器PV与供能光纤71相耦接，用于将光能转换为电能。发光二极管74与信号光纤73相耦接，用于将电信号转换为光信号。
所述天线72频率带宽匹配局放发射频率范围，使用30MHz至300MHz赫兹的甚高频范围。
所述控制单元与电网管理的调度系统相连接，所述控制单元包括在线运算部件，其在线判断干式复合绝缘高压套管的劣化程度，并向电网管理的调度系统发送报警信息。
本发明的有益效果在于：由于本发明采用了不用电阻率的材料包覆绝缘套筒的外层，使得套管主体的绝缘套筒的局放水平得以大幅下降，有利于提高套管的整体寿命，降低使用成本；使用由光纤供电的传感器子组件，克服了电磁型传感器易受干扰的缺陷，并且使用频率范围大，适用性强，并且通过使用放大电路使得传感器的灵敏度有了明显改善，提高了在线监测的精度；在组件中嵌入了专家模块，能够在线直接判断套管组件的老化程度，减少了预防性维护的次数，降低了维护成本，并且可以预测套管失效的时间，便于制定精确的维护计划。
尽管在上文中参考特定的实施例对本发明进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本发明公开的原理和范围内，可以针对本发明公开的配置和细节做出许多修改。本发明的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包括的全部修改。

Claims (10)

1.一种全新的干式复合绝缘高压套管组件，其包括：干式复合绝缘高压套管主体(1)和传感器子组件；
其特征在于，
所述干式复合绝缘高压套管主体(1)包括：导体(10)，环绕导体(10)的绝缘套筒(20)，位于绝缘套筒(20)外表面的法兰(30)，以及
第一半导体釉带部(61)，其位于绝缘套筒(20)的外表面上，与绝缘套筒(20)的第一端部(2)隔开，该第一半导体釉带部(61)包括具有不同电阻率的多个半导体釉子带部(63，64)；
第二半导体釉带部(62)，其位于绝缘套筒(20)的外表面上，与第一半导体釉带部(61)相反的一侧，与绝缘套筒(20)的第二端部(3)隔开，该第二半导体釉带部(62)包括具有不同电阻率的多个半导体釉子带部(65，66)；
第三半导体釉带部，其位于绝缘套筒(20)的内壁；
第一非半导体釉带部(25)，其位于至第一半导体釉带部(61)与导体(10)伸出绝缘套筒(20)第一端部(2)的露出部之间；
第二非半导体釉带部(26)，其位于至第二半导体釉带部(62)与导体(10)伸出绝缘套筒(20)第二端部(3)的露出部之间；
第一环形肋部(21)，其位于第一半导体釉带部(61)与第一非半导体釉带部(25)之间；
第二环形肋部(24)，其位于第二半导体釉带部(62)与第二非半导体釉带部(26)之间；
所述传感器子组件包括：传感器，光纤网络(71，73)和控制单元，所述光纤网络(71，73)一端耦接所述传感器，另一端耦接控制单元。
2.根据权利要求1的干式复合绝缘高压套管组件，其特征在于，传感器包括天线(72)和放大器电路，所述天线(72)环绕在所述第一环形肋部(21)的凹槽内，并与放大器电路的一端相连接，放大器电路与光纤网络的供能光纤(71)相耦接，并由供能光纤供能，放大器电路还与光纤网络的信号光纤(73)相耦接，用来将所述天线(72)俘获的局放信号发送至控制单元。
3.根据权利要求2的干式复合绝缘高压套管组件，其特征在于，所述放大器电路包括光电变换器(PV)和发光二极管(74)，光电变换器(PV)与供能光纤(71)相耦接，用于将光能转换为电能；发光二极管(74)与信号光纤(73)相耦接，用于将电信号转换为光信号。
4.根据权利要求3的干式复合绝缘高压套管组件，其特征在于，所述天线(72)频率带宽匹配局放发射频率范围，使用30MHz至300MHz的甚高频范围。
5.根据权利要求1的干式复合绝缘高压套管组件，其特征在于，所述控制单元与电网管理的调度系统相连接，所述控制单元包括在线运算部件，其在线判断干式复合绝缘高压套管的劣化程度，并向电网管理的调度系统发送报警信息。
6.根据权利要求1的干式复合绝缘高压套管组件，其特征在于，所述绝缘套筒(20)包括衬底部(27)，其由高强度氧化铝瓷制成；所述干式复合绝缘高压套管主体(1)进一步包括导电胶(40)和热绝缘环氧玻璃粘接材料(52)，所述导电胶(40)将法兰(30)连接至第一半导体釉带部(61)，所述热绝缘环氧玻璃粘接材料(52)填充在衬底部(27)与法兰(30)的基部(31)之间的空间内。
7.根据权利要求1的干式复合绝缘高压套管组件，其特征在于，其中第一半导体釉带部(61)的多个半导体釉子带部的数量为两个和/或第二半导体釉带部(62)的多个半导体釉子带部的数量为两个。
8.根据权利要求1的干式复合绝缘高压套管组件，其特征在于，其中第三半导体釉带部从绝缘套筒(20)的第一端部(2)向绝缘套筒的第二端部(3)延伸。
9.根据权利要求1的干式复合绝缘高压套管组件，其特征在于，第一半导体釉带部(61)的多个半导体釉子带部的电阻率沿自法兰朝绝缘套筒(20)第一端部(2)的方向增大。
10.根据权利要求1的干式复合绝缘高压套管组件，其特征在于，第二半导体釉带部(62)的多个半导体釉子带部的电阻率沿自法兰朝绝缘套筒(20)第二端部(3)的方向增大。
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