CN106128659A - 一种特高压电瓷外绝缘出线套管 - Google Patents

一种特高压电瓷外绝缘出线套管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种特高压电瓷外绝缘出线套管，可用于特高压GIS、管母、断路器等设备。包括瓷套、接地法兰和设置于瓷套中央的导电杆，导电杆与接地法兰之间设置有筒状的接地电极,瓷套至少具有两个相邻的子套管，子套管之间通过过渡件固定为一体，接地电极与导电杆之间设置有贯穿下方子套管的筒状中间电极，中间电极与接地电极和导电杆之间为绝缘。本发明结构可明显提高套管电气性能，尤其对套管的湿闪络电压、抗弯强度等均有显著改善，同时降低了特高压瓷套的制造难度及制造成本。

Description

一种特高压电瓷外绝缘出线套管
技术领域
本发明涉及一种特高压套管，尤其是一种可用于母线、GIS、断路器及其相近设备上的瓷外套出线套管。
背景技术
目前550kV及以上特高压断路器及GIS用出线套管，外绝缘有电瓷和复合两种，对于以电瓷为外绝缘的出线套管，瓷套基本都是塔型结构（也称锥形），对于750kV产品，高度在7m以上。由于电瓷套管制造过程中，其成型及烧成阶段的工艺特点，烧制的电瓷元件高度不超过2m，所以550kV及以上的瓷套是由若干个单节瓷套通过无机粘接二次烧成，瓷件越高，烧成难度越高，制造成本也越高。
现有高压电瓷出线套管如图1所示，出线上下都胶装有法兰（下法兰1，上法兰2），出线套管是用导电杆3将断路器或GIS等设备的特高压、大电流穿越接地法兰（下法兰1），将电能引入、引出系统。导电杆3与接地法兰之间形成一个高压电极，中间的绝缘介质是SF6气体，为了满足及提高电气性能，使出线套管通过相应的电气性能试验，接地法兰（下法兰1）内侧设置有一个接地电极4，而相应的，导电杆3就是高压电极，导电杆3与接地电极4之间形成一个比较均匀的同轴电场，其最大场强出现在导电杆3的表面，同轴电场计算方法：
E=U/［r1×ln（r2/r1）］
E ——导电杆表面场强；
U ——试验电压；
r1——导电杆截面半径；
r2——接地电极内屏蔽半径；
为了寻求规律，我们选用750kV套管的工频电压和雷电冲击电压，并选取不同r1、r2进行对比计算，数据如下：
根据以上计算结果对比，为了降低场强，通常的做法是增大r1及r2，因此瓷套的直径就会比较大。另外，由于接地电极不会做得太高，一般不会超过瓷套高度的20%（太高会导致接地电极与瓷套外绝缘表面间电位差过大而击穿），所以外绝缘的电压分布是很不均匀的，下端不到20%的瓷套高度占外绝缘电压分布的50%以上，而在淋雨状态下，宝塔状的外形使得下端的雨水又非常密集，因此下端非常容易发生湿闪络。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种特高压电瓷外绝缘出线套管，通过对瓷套进行分段并增设中间电极，改善外绝缘的电位分布，提高湿闪络电压及污秽条件下的闪络电压，提高设备安全性。
为了解决以上技术问题，本发明提供的一种特高压电瓷外绝缘出线套管，包括瓷套、接地法兰和设置于瓷套中央的导电杆，所述导电杆与接地法兰之间设置有筒状的接地电极,其特征在于：所述瓷套至少具有两个相邻的子套管，子套管之间通过过渡件固定为一体，接地电极与导电杆之间设置有贯穿下方子套管的筒状中间电极，所述中间电极与接地电极和导电杆之间为绝缘。
为了进一步解决以上技术问题，本发明还具有如下特征：
1、过渡件呈板状结构，子套管分别通过法兰固定在过渡件的两侧。
2、所述过渡件为金属材质，过渡件的外围设置有均压环。
3、所述中间电极的上端通过所述过渡件固定，中间电极的下端延伸至接地电极下端或接地电极下端以下。
4、导电杆与中间电极之间形成同轴电场，中间电极与接地电极之间形成同轴电场。
5、所述瓷套内部填充有绝缘气体。
6、所述绝缘气体为六氟化硫。
本发明特高压瓷出线套管，将瓷套分成两段（也可以是两段以上）,中间用过渡板联接，在过渡板上安装与接地电极和导电杆绝缘的筒状中间电极，使导电杆与中间电极之间、中间电极与接地电极之间分别形成同轴电场，电容量分别为C1、C2。通过调整、优化导电杆截面半径r1、接地电极内屏蔽半径r2、中间电极内屏蔽半径r3，以及中间电极和接地电极的高度，使C1、C2基本相等。这样，通过电容分压就可以将瓷套中间法兰的电位钳制在0.5倍的Un（设备额定电压），可以明显改善外绝缘的电位分布，提高湿闪络电压及污秽条件下的闪络电压。
此外，由于过渡板的遮挡作用，上瓷套的雨水经由过渡板直接落地，不会淋落在下瓷套的伞盘上，相当于降低了雨量，也有利于湿闪络电压的提高。
在同样的瓷套内径及导电杆直径的前提下，增加中间电极后，导电杆表面的场强降低接近一半，显著提高内绝缘的电气性能，或者在保持内绝缘性能相同时，可明显减小瓷套直径。
在同样瓷套高度及瓷套直径的前提下，本发明在提高湿闪络电压及内绝缘电气性能的同时，瓷套的生产难度大大降低。由于可以通过单节瓷套进行分解及组装，套管的安装和运输也更加方便、安全，上下瓷件借助过渡板联结，对瓷套抗弯受力时的力的分解有很好的改善，提高套管的抗弯性能。此创新结构尤其适合于750kV及以上特高压产品，可靠性显著提高的同时，制造成本也能明显下降。
附图说明
图1为现有特高压电瓷外绝缘出线套管结构示意图。
图2为本发明特高压电瓷外绝缘出线套管结构示意图。
图中标号示意如下：
1-下法兰，2-上法兰，3-导电杆，4-接地电极，5-上瓷套，6-下瓷套，7-过渡板，8-中间电极，9-均压环。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
如图2所示，本实施例特高压电瓷外绝缘出线套管，具有上瓷套5和下瓷套6，上下瓷套通过中间法兰固定在过渡板7上，过渡板7上安装有均压环，瓷套内充有六氟化硫（绝缘气体）。上瓷套5的顶端设置上法兰2，下瓷套6的底端设置下法兰1（下法兰1接地，因此下法兰1也称作接地法兰），接地电极4（可借助过渡板）安装在下法兰1上，该接地电极4与下法兰1等电位。过渡板上固定有中间电极8，该中间电极8位于导电杆3和接地电极4之间，并且中间电极8与导电杆3和接地电极4绝缘。中间电极8、过渡板7和中间法兰为等电位。中间电极、接地电极、导电杆三者同轴，当导电杆通电后，导电杆与中间电极之间形成同轴电场，电容量为C1；中间电极与接地电极之间形成同轴电场，电容量为C2。
通过调整导电杆直径、中间电极内径及高度、接地电极内径及高度，使两部分的电容值C1和C2接近相等，通过仿真计算验证电场场强在绝缘允许范围之内。
例如以下计算实例：
导电杆直径 中间电极直径 中间电极高度 接地电极直径 接地电极高度 C1 C2
180 mm 385 mm 5000 mm 530 mm 2100 mm 1316 pF 1317 pF
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种特高压电瓷外绝缘出线套管，包括瓷套、接地法兰和设置于瓷套中央的导电杆，所述导电杆与接地法兰之间设置有筒状的接地电极,其特征在于：所述瓷套至少具有两个相邻的子套管，子套管之间通过过渡件固定为一体，接地电极与导电杆之间设置有贯穿下方子套管的筒状中间电极，所述中间电极与接地电极和导电杆之间为绝缘。
2.根据权利要求1所述的特高压电瓷外绝缘出线套管，其特征在于：所述过渡件呈板状结构，子套管固定在过渡件的两侧。
3.根据权利要求2所述的特高压电瓷外绝缘出线套管，其特征在于：所述过渡件为金属材质，过渡件的外围设置有均压环。
4.根据权利要求2所述的特高压电瓷外绝缘出线套管，其特征在于：子套管分别通过法兰固定在过渡件的两侧。
5.根据权利要求1所述的特高压电瓷外绝缘出线套管，其特征在于：所述中间电极的上端通过所述过渡件固定，中间电极的下端延伸至接地电极下端或接地电极下端以下。
6.根据权利要求1-5任一项所述的特高压电瓷外绝缘出线套管，其特征在于：导电杆与中间电极之间形成同轴电场，中间电极与接地电极之间形成同轴电场。
7.根据权利要求1-6任一项所述的特高压电瓷外绝缘出线套管，其特征在于：所述瓷套内部填充有绝缘气体。
8.根据权利要求7所述的特高压电瓷外绝缘出线套管，其特征在于：所述绝缘气体为六氟化硫。
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