CN108597698B - 一种放电路径可控的均压环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压安全领域，具体涉及一种放电路径可控的均压环。一种放电路径可控的均压环，包括：均压环本体为中空环体，并位于设置于地面的柱状绝缘子的顶部，所述中空环体的外环壁设置放电孔；探针设置于放电孔中；绝缘气动回路包括依次连接的气缸、压力管道和气泵；气缸固定设置在中空环体的内部，由缸筒、端盖、活塞、进气孔和探针连接杆组成；活塞连接探针连接杆并通过端盖的中心位置和放电孔连接探针，气泵设置于中空环体外部，并为绝缘气动回路提供动力；压力管道连接气泵和气缸；系统控制柜电连接气泵。本发明的放电路径可控的均压环在巡视人员进入阀厅、直流场、交流场并靠近电气设备时，能够通过控制放电路径来保证巡视人员的安全。

Description

一种放电路径可控的均压环

技术领域

本发明涉及高压安全领域，具体涉及一种放电路径可控的均压环。

背景技术

随着电压等级的提高，尤其是特高压工程的建设，一方面，系统过电压水平越来越高，输变电设备要求的绝缘距离越来越大，所需的空气间隙距离也是越来越长，另一方面，输变电设备端部金具的尺寸越来越大，以±1100kV直流为例，其最大均压环的管径达到了3.8m，均压球直径超过了2.5m，此类金具对周围接地体组成的间隙的放电特性表现出放电电压高，放电位置随机，放电路径随机等特点。在特高压工程阀厅或直流场，由于放电路径的不可控，为保证巡视人员的安全，目前采取的措施或做法是进一步加大间隙的距离或在巡视人员途径地区建设屏蔽巡视走道，但是上述的做法经济性较差。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种放电路径可控的均压环，从而实现巡视人员进入阀厅、直流场、交流场并接近电气设备或输变电设备发生意外放电，通过控制放电尖端的突出和缩回来引导放电路径，最终保证巡视人员的安全。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种放电路径可控的均压环，包括：

支柱绝缘子，其为竖直放置于地面的柱状绝缘子；

均压环本体，其为呈圆环状且表面平滑的中空环体，并设置于所述支柱绝缘子的顶端，所述中空环体的外环壁上设置有一个放电孔；

探针，其设置于所述放电孔中，并朝向所述均压环本体的外部；

绝缘气动回路，其包括依次连接的气缸、压力管道和气泵；其中，

气缸，其固定设置于所述中空环体的内部；所述气缸由缸筒、端盖、活塞、进气孔和探针连接杆组成；所述缸筒由所述活塞分隔为缸筒A和缸筒B，对应所述缸筒的端部分别设有端盖A和端盖B；所述活塞连接所述探针连接杆的一端，所述探针连接杆的另一端穿过所述端盖B的中心位置和所述放电孔连接所述探针；所述缸筒A的筒壁上设置有进气孔A，所述缸筒B的筒壁上设置有进气孔B；

气泵，其设置有进气口、出气口A和出气口B，并为所述绝缘气动回路提供动力；

压力管道，其连接所述气泵的出气口和所述气缸的进气孔；所述出气口A通过阀门A经所述压力管道连接所述进气孔A，所述出气口B通过阀门B经所述压力管道连接所述进气孔B；

系统控制柜，其设置于所述均压环本体的外部，所述系统控制柜与所述气泵电连接，用于控制所述阀门A和所述阀门B的开闭。

进一步的，所述端盖B的中心位置与所述放电孔重合。

进一步的，所述活塞7上还设置有活塞密封圈，以保证密封性。

进一步的，所述气缸的内壁还设置有限位块，以限制所述活塞的移动范围和所述探针突出的长度。

进一步的，所述探针的直径为3-5mm。

进一步的，所述气缸采用高分子材料，所述压力管道采用内外表面具有憎水性的绝缘管，以保证与所述均压环本体之间是绝缘的。

进一步的，所述气泵的进气口经所述压力管道连接空气干燥净化装置，对空气进行过滤和干燥。

进一步的，所述系统控制柜还与所述空气干燥净化装置电连接。

进一步的，所述气缸通过多个固定架与所述中空环体的外环内壁固定连接。

本发明的有益效果：

本发明采用放电路径可控的均压环，通过对均压环放电路径的控制，在巡视人员进入阀厅、直流场、交流场并靠近电气设备，或在输变电设备发生意外放电的情况下，能够通过控制放电路径来保证巡视人员的巡视路径以及安全；而且相对于现有技术中的措施，可控均压环的设计更加经济和可靠。

附图说明

图1为本发明所述放电路径可控的均压环正常工作状态示意图；

图2为本发明所述放电路径可控的均压环在控制放电路径状态下的工作状态示意图；

图3为本发明所述放电路径可控的均压环的气缸的内部示意图；

图4为本发明所述放电路径可控的整个系统的整体示意图；

其中，1-均压环本体，2-气缸，3-探针，4-探针连接杆，5-固定架，6-进气孔A，7-活塞，8-压力管道，9-支柱绝缘子，10-气泵，11-进气孔B，12-空气干燥净化装置，13-系统控制柜，14-限位块，15-缸筒A，16-缸筒B。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种放电路径可控的均压环，如图1至图4所示，包括：

均压环本体1，其为呈圆环状且表面平滑的中空环体的金具；所述均压环本体1设置于竖直放置于地面的支柱绝缘子9的顶端，所述支柱绝缘子9呈柱状，所述均压环本体1在电气设备中的作用一般为均压或防止端部起电晕；本实施例中的均压环本体1的表面平滑并且能够正常起到均压作用；在所述中空环体的外环壁的表面设置有1个放电孔；所述放电孔中设置有探针3，所述放电孔的直径大小与所述探针3的直径相关。

探针3，其设置于所述中空环体的外环壁的放电孔中，并位于所述均压环本体1的内部；所述探针3的直径一般设置为3-5mm，当探针3从所述放电孔中被带动至相对于均压环本体1表面突出的位置后，在高压的环境下即成为放电尖端，如图2所示；当不需要放电尖端时，所述探针3缩回均压环本体1的内部，使所述均压环本体1重新形成一个光滑平面，恢复其均压和防电晕功能。所述放电孔的直径与所述探针3的直径在所述探针3能灵活伸出和缩回所述放电孔的前提下，其差值尽可能小；

绝缘气动回路，其包括依次连接的气缸2、压力管道8和气泵10：所述气缸2采用高分子复合材料，使其具有良好的耐气压性能和优异的绝缘强度，并且能够耐受足够强度的工作电压、操作过电压和雷电冲击电压，且在该种环境下能够长期运行。

气缸2，所述气缸2由缸筒、端盖、活塞7、进气孔和探针连接杆4组成，如图3所示。所述缸筒的内腔由活塞7分隔为缸筒A15和缸筒B16，相应的两个缸筒的端部分别设置有端盖A和端盖B；所述活塞7的中央位置连接所述探针连接杆4的一端，所述探针连接杆4的另一端穿过所述端盖B的中心位置连接所述探针3，并且所述探针3和所述探针连接杆4连接成一条直线；所述端盖B中心位置与所述放电孔重合，本实施例中所述气缸2被设置在垂直于所述放电孔所在均压环本体1曲面的切平面的直线上，即所述气缸2位于放电孔所在均压环本体1弧面的法线上，并由多个固定架5固定在所述均压环本体1的外环内壁上；每个固定架5的一端均固定连接所述气缸2的腰部，另一端均固定到所述均压环本体1的内壁上。所述缸筒A15的筒壁上设置有进气孔A6，所述缸筒B16的筒壁上设置有进气孔B11。所述活塞7在缸筒中需做平稳的往复滑动，为防止所述活塞7两侧的缸筒A15和缸筒B16之间相互窜气，在所述活塞7上还可设置活塞密封圈以保证密封性。为了控制所述探针3突出的行程长度，在所述气缸2的内部所述活塞7的两侧的气缸内壁上还固定设置有限位块14，以限制所述活塞的移动范围，进而保证探针3不会突出太长，并可以根据实际需要通过修改和重新设置限位块的位置以改变所述探针3突出的长度。

气泵10，其主要作用是为所述活塞7的往复平移运动提供动力，能够使所述探针3伸出或缩回均压环本体1的表面；本实施例中，所述气泵10可以选用电动气泵，即以电力为动力的气泵，通过电力不停压缩空气产生气压，并输送气体至所述气缸2中。

压力管道8，所述压力管道8连接所述气泵10和所述气缸2，本实施例中，具体的连接管路为：所述气泵10的进气口连接空气干燥净化装置12，出气口A通过阀门A连接所述气缸的进气孔A6，出气口B通过阀门B连接所述气缸的进气孔B11；所述压力管道8的主要作用是将所述气泵10的气压传递至所述气缸2中，所述压力管道8采用直径8mm左右的绝缘管，保证能够承受一定的气体压力并使所述气缸2的可靠动作，并且所述绝缘管的内外表面均具有一定的憎水性，使其绝缘性能优良能够承受一定幅值的工作电压、操作冲击电压和雷电冲击电压。

所述空气干燥净化装置12包括空气过滤单元和干燥控制单元，考虑到对所述绝缘气动回路绝缘的要求，在空气进入所述气泵10之前首先需要通入所述空气干燥净化装置12中进行过滤和干燥，以避免长时间累积在绝缘的压力管道8中积水或其他影响绝缘的杂质的产生；保证了输入绝缘气动回路中空气的质量以及气路的洁净。

系统控制柜13，其设置于所述均压环本体1的外部，所述系统控制柜13中设置有操作开关，所述操作开关电连接并控制所述气泵10、阀门A、阀门B和空气干燥净化装置12的开启与关闭；

当巡视人员需要进入阀厅或户内的高压场或直流场巡视时，通过操作所述系统控制柜13，启动气泵10和空气干燥净化装置12，对气缸2内的进气孔A6进行增压，同时通过系统控制柜13打开与进气孔B11连接的阀门B，在气体压力作用下，活塞7带动所述探针3突出所述均压环本体1的表面2-3mm，此时巡视人员可进入预巡视场地中；此时的尖端放电将从突出的探针3开始发展，放电路径由所述探针3的端部对其周围接地体，如墙壁。在这种状态下，均压环本体1的表面将出现电晕，并在一定程度上降低均压环本体1对墙壁的放电电压，为使其在可控范围内，所述探针3突出均压环本体1表面的长度不能超过3mm。在输变电设备发生意外故障，整个系统产生操作过电压并产生均压环或其他设备放电的情况下，所述探针3对墙壁的放电路径的放电电压最低，放电路径上会发生所述均压环本体1对墙壁的预设放电，而不会对巡视人员放电，从而保证了巡视人员的安全。

当巡视人员退出预巡视场地后，通过操作系统控制柜13的开关，打开所述进气孔A6的阀门A，同时关闭进气孔B11的阀门B，通过所述气泵10对所述进气孔B11增加压力，使所述探针3缩回所述均压环本体1内部，恢复均压环的完好状态后，停止整个系统的工作，使均压环本体1的表面重新形成一个平滑的表面，恢复其均压和防止电晕的作用。

本实施例中，所述压力管道8从所述均压环本体1的内环壁设置的开口引出所述均压环本体1，并连接到所述气泵10，如图4所示；在实际应用中，所述支柱绝缘子9也可采用中空的绝缘子，并在所述支柱绝缘子9与所述均压环本体1接触连接处设置一个开口，将所述压力管道8经过该开口引出所述均压环本体1，并经过所述支柱绝缘子9的内部中空管道引出并连接所述气泵10，使得所述压力管道8的布线更加方便和隐蔽。

考虑到系统中各装置的绝缘需求，目前针对所述气缸2和气泵10相关的控制为绝缘气动回路，在其应用中也可选择远程电动方式或激光能量传输方式以完成控制和绝缘的需要；本发明针对的是电气设备的端部形状为圆环的均压环，在实际应用中，本发明的可控放电路径也可以应用到端部形状为半球形或圆柱形等形状的均压环上。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种放电路径可控的均压环，其特征在于，包括：

支柱绝缘子(9)，其为竖直放置于地面的柱状绝缘子；

均压环本体(1)，其为呈圆环状且表面平滑的中空环体，并设置于所述支柱绝缘子(9)的顶端，所述中空环体的外环壁上设置有放电孔；

探针(3)，其设置于所述放电孔中，并朝向所述均压环本体(1)的外部；

绝缘气动回路，其包括依次连接的气缸(2)、压力管道(8)和气泵(10)；其中，

气缸(2)，其固定设置于所述中空环体的内部；所述气缸(2)由缸筒、端盖、活塞(7)、进气孔和探针连接杆(4)组成；所述缸筒由所述活塞(7)分隔为缸筒A(15)和缸筒B(16)，对应所述缸筒的端部分别设有端盖A和端盖B；所述活塞(7)连接所述探针连接杆(4)的一端，所述探针连接杆(4)的另一端穿过所述端盖B的中心位置和所述放电孔连接所述探针(3)；所述缸筒A(15)的筒壁上设置有进气孔A(6)，所述缸筒B(16)的筒壁上设置有进气孔B(11)；

气泵(10)，其设置有进气口、出气口A和出气口B，并为所述绝缘气动回路提供动力；

压力管道(8)，其连接所述气泵(10)的出气口和所述气缸(2)的进气孔；所述出气口A通过阀门A经所述压力管道(8)连接所述进气孔A(6)，所述出气口B通过阀门B经所述压力管道(8)连接所述进气孔B(11)；

系统控制柜(13)，其设置于所述均压环本体(1)的外部，所述系统控制柜(13)与所述气泵(10)电连接，用于控制所述阀门A和所述阀门B的开闭；

所述端盖B的中心位置与所述放电孔重合；

所述气缸(2)的内壁还设置有限位块(14)，以限制所述活塞的移动范围和所述探针(3)突出的长度。

2.根据权利要求1所述的放电路径可控的均压环，其特征在于，所述活塞(7)上还设置有活塞密封圈，以保证密封性。

3.根据权利要求1所述的放电路径可控的均压环，其特征在于，所述探针(3)的直径为3-5mm。

4.根据权利要求1所述的放电路径可控的均压环，其特征在于，所述气缸(2)采用高分子材料，所述压力管道(8)采用内外表面具有憎水性的绝缘管，以保证与所述均压环本体(1)之间是绝缘的。

5.根据权利要求1所述的放电路径可控的均压环，其特征在于，所述气泵(10)的进气口经所述压力管道(8)连接空气干燥净化装置(12)，对空气进行过滤和干燥。

6.根据权利要求5所述的放电路径可控的均压环，其特征在于，所述系统控制柜(13)还与所述空气干燥净化装置(12)电连接。

7.根据权利要求1所述的放电路径可控的均压环，其特征在于，所述气缸(2)通过多个固定架(5)与所述中空环体的外环内壁固定连接。