CN109346249B - 一种母线支撑绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种母线支撑绝缘子，适用于GIS或者GIL设备，包括所述GIS或者GIL设备的壳体、所述GIS或者GIL设备的母线、及母线支撑绝缘子本体；其中，所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸、均压电极及电极保护层；所述母线支撑绝缘子本体设有若干层所述环氧树脂浸纸；任意两层环氧树脂浸纸间设有所述均压电极；所述环氧树脂浸纸与所述均压电极卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线上；所述环氧树脂浸纸与所述均压电极被所述电极保护层包覆，能有效减缓界面效应，降低局部放电的发生概率，进而有效降低绝缘子的故障率，提高其运行可靠性。

Description

一种母线支撑绝缘子

技术领域

本发明涉及绝缘子技术领域，尤其涉及一种母线支撑绝缘子。

背景技术

目前，现有技术的GIS/GIL母线支撑绝缘子为环氧树脂浇注的盆式绝缘子和支柱绝缘子(三柱或单柱)，其中盆式绝缘子的应用相对更为广泛。现有技术的GIS/GIL母线支撑绝缘子(参见图1)盆式绝缘子与母线交接部分较少，因此在安装固定时需要专门的母线接头，为了保持相对固定，需要将接头提前嵌进绝缘子中，对生产和安装工艺要求高，容易产生对中不良而导致接头局部过热。采用盆式绝缘子支撑方式其母线支撑坚固可靠、电场分布较均匀、但成本相对支柱绝缘子较高，但可以按照气室分隔的需要设计成隔离盆式绝缘子(隔盆，盆子表面不开孔，盆子两侧气室不连通)或连通盆式绝缘子(通盆，盆子表面开孔，盆子两侧气室连通)，并可根据需要设计成三相共箱盆式绝缘子或单相盆式绝缘子。支柱绝缘子支撑方式具有母线支撑可靠和成本相对低的特点，但支柱绝缘子不能用来隔离气室、且对支柱高度及外形的设计要求高，容易出现局部电场集中，需要开展绝缘结构优化。

现在，GIS/GIL母线绝缘支撑件均使用环氧浇注的盆式绝缘子和支柱绝缘子。在500kV及以下电压等级，虽然时有因绝缘支撑件而引发的设备故障，但总体运行情况良好，故障率较低，已有成熟的使用经验。但在交流750kV及以上电压等级，以及直流GIS/GIL的应用还存在由于交流电压升高和直流电压极性效应带来的电气绝缘问题。盆式绝缘子与母线安装固定位置存在“环氧-SF6-导体”三结合点的介质分界面效应导致的电场畸变，即所谓的“界面效应”，且在较高的运行电压下，该电场畸变效应会被放大，较易引发局部放电。

发明内容

本发明实施例提供一种母线支撑绝缘子，能够应用到GIS或者GIL设备中，能有效减缓界面效应，降低局部放电的发生概率，进而有效降低绝缘子的故障率。

本发明一实施例提供一种母线支撑绝缘子，适用于GIS或者GIL设备，包括所述GIS或者GIL设备的壳体、所述GIS或者GIL设备的母线、及母线支撑绝缘子本体；其中，所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸、均压电极及电极保护层；所述母线支撑绝缘子本体设有若干层所述环氧树脂浸纸；任意两层环氧树脂浸纸间设有所述均压电极；所述环氧树脂浸纸与所述均压电极卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线上；所述环氧树脂浸纸与所述均压电极被所述电极保护层包覆。

进一步的，所述母线支撑绝缘子本体与所述GIS或者GIL设备的壳体相接触；所述GIS或者GIL设备的母线贯穿所述母线支撑绝缘子本体。

进一步的，所述母线支撑绝缘子本体为纺锤体结构。

与现有技术相比，本发明实施例公开的一种母线支撑绝缘子，适用于GIS或者GIL设备，包括所述GIS或者GIL设备的壳体、所述GIS或者GIL设备的母线、及母线支撑绝缘子本体；其中，所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸、均压电极及电极保护层；所述母线支撑绝缘子本体设有若干层所述环氧树脂浸纸；任意两层环氧树脂浸纸间设有所述均压电极；所述环氧树脂浸纸与所述均压电极卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线上；所述环氧树脂浸纸与所述均压电极被所述电极保护层包覆。通过设置若干层环氧树脂浸纸，及每层环氧树脂浸纸间均设有均压电极，以使每层环氧树脂浸纸的内、外表面分别形成等电位面，能有效减缓界面效应；且环氧树脂浸纸与均压电极形成整体上多层台阶构成的梯形，母线支撑绝缘子沿面电位和局部电场分布均匀，不存在局部场强集中点，能有效减少沿母线支撑绝缘子表面放电的可能性，通过在环氧树脂浸纸与均压电极周围设置电极保护层，以避免均压电极裸漏在气体中引发放电，降低局部放电的发生概率。采用区别于现有技术的绝缘子工艺流程，不容易出现局部应力集中的现象，能有效降低内部应力集中导致绝缘子爆裂的可能性。再是，通过采用母线贯穿支撑绝缘子本体的结构形式，不必设计母线接头，从而避免接头过热的风险。综上，本发明提供的母线支撑绝缘子能有效降低绝缘子的故障率，提高其运行可靠性。

附图说明

图1是本发明现有技术的GIS/GIL母线支撑绝缘子的剖面图；

图2是本发明实施例一提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图；

图3是本发明实施例二提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图；

图4是本发明实施例三提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图；

图5是本发明实施例四提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图；

图6是本发明实施例四提供的一种母线支撑绝缘子的干弧距离示意图；

图7是本发明实施例五提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图；

图8是本发明实施例六提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图；

其中，1、GIS或者GIL设备的壳体；11、母线接头；12、盆式绝缘子；2、GIS或者GIL设备的母线；3、母线支撑绝缘子本体；31、环氧树脂浸纸；32、均压电极；33、电极保护层；34、增爬伞裙；41、第一通气槽；42、第二通气槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2，是本发明实施例一提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图。

实施例一提供的母线支撑绝缘子，包括所述GIS或者GIL设备的壳体1、所述GIS或者GIL设备的母线2、及母线支撑绝缘子本体3；所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸31、均压电极32及电极保护层33；所述母线支撑绝缘子本体3设有若干层所述环氧树脂浸纸31；任意两层环氧树脂浸纸31间设有所述均压电极32；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线2上；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32被所述电极保护层33包覆。

进一步的，所述母线支撑绝缘子本体3与所述GIS或者GIL设备的壳体1相接触；所述GIS或者GIL设备的母线2贯穿所述母线支撑绝缘子本体3。

进一步的，所述母线支撑绝缘子本体3为纺锤体结构。

优选地，所述均压电极32为铝箔，所述电极保护层33为纯环氧树脂或者环氧树脂浸纸；所述母线2与所述壳体1间充有绝缘气体；其中，本实施例中采用SF₆气体，能有效提高绝缘子的绝缘强度。

其中，母线支撑绝缘子的均压电极层数、厚度、每层的轴向长度、端部台阶长度、以及由纯环氧树脂或环氧树脂浸纸制成的电极保护层的厚度、形状、位置，需要通过绝缘设计校核来确定。一般的，电极均压的母线支撑绝缘子的核心设计参数可通过有限元仿真计算软件(如Maxwell)进行电位和电场分布计算，针对计算结果开展设计优化后来确定。

需要说明的是，本实施例的母线支撑绝缘子的工艺流程为根据设计图纸要求先在卷绕机的母线模具上卷绕对应层数、长度和厚度的皱纹纸，每卷制完成一层，按照设计尺寸要求增加一层铝箔均压电极，待全部卷制完成后进入环氧浸渍炉，进行干燥、抽真空处理后，开始环氧真空浸渍，待浸渍完成后进行高温固化，固化完成后按照图纸设计的外形进行车削，车削后应为类似如图2所示的纺锤体结构，经打磨后最终成型；其中，打磨步骤能有效提高母线支撑绝缘子表观质量。

在一种可选的实施例中，若卷绕时各层皱纹纸长度相等，且全部超出均压电极长度，卷绕完成后是未浸渍环氧的同轴圆柱体，则该母线支撑绝缘子的电极保护层33为不与均压电极接触的环氧树脂浸纸。

在另一种可选的实施例中，若卷绕时各层皱纹纸长度与对应层的铝箔长度相等，卷绕完成后是未浸渍环氧的同轴圆锥体，则该母线支撑绝缘子的电极保护层33为纯环氧树脂。

在本发明实施例一的母线支撑绝缘子，通过包括所述GIS或者GIL设备的壳体1、所述GIS或者GIL设备的母线2、及母线支撑绝缘子本体3，所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸31、均压电极32及电极保护层33，所述母线支撑绝缘子本体3设有若干层所述环氧树脂浸纸31，任意两层环氧树脂浸纸31间设有所述均压电极32，所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线2上，所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32被所述电极保护层33包覆，以使每层环氧树脂浸纸31的内、外表面分别形成等电位面，实现高电位母线2和低电位壳体1之间电压分布的逐渐过渡和均匀化，能有效减缓“环氧-SF₆-导体”三结合点的电场畸变，减缓界面效应；且母线支撑绝缘子本体3在母线2和壳体1之间存在同轴电极屏，使各层分别强制等电位，因此高电位的母线2和接地的壳体1之间的电位分布是相对均匀的，不存在局部场强集中点，能有效减少沿支撑绝缘子表面沿面放电的可能性，同时通过在环氧树脂浸纸31与均压电极32周围设置电极保护层33，以避免均压电极32裸漏在绝缘气体中引发放电，降低局部放电的发生概率；由于该母线支撑绝缘子采用先在母线上卷绕皱纸和均压电极32，后环氧树脂真空浸渍的工艺流程，在浸渍时环氧树脂内部的热应力可以很大程度上被多层皱纸分散和吸收，因此不容易出现局部应力集中的现象，能有效降低内部应力集中导致绝缘子爆裂的可能性；同时，通过采用母线2贯穿母线支撑绝缘子本体3的结构形式，不必设计母线接头，从而避免接头过热的风险。综上，本发明提供的母线支撑绝缘子能有效降低绝缘子的故障率，提高其运行可靠性。

参见图3，是本发明实施例二提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图。

实施例二提供的母线支撑绝缘子，在上述实施例一的结构基础上，所述母线支撑绝缘子包括所述GIS或者GIL设备的壳体1、所述GIS或者GIL设备的母线2、及母线支撑绝缘子本体3；所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸31、均压电极32及电极保护层33；所述母线支撑绝缘子本体3设有若干层所述环氧树脂浸纸31；任意两层环氧树脂浸纸31间设有所述均压电极32；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线2上；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32被所述电极保护层33包覆；所述母线支撑绝缘子本体3与所述GIS或者GIL设备的壳体1的接触面的壳体侧设有第一通气槽41；其中，所述第一通气槽41为轴向贯穿的通槽。

母线支撑绝缘子在母线2和接地壳体1之间的界面是完全贴合和密封的，因此母线支撑绝缘子本体3两侧的气室是被分隔开的，可设置通气槽，实现两侧气室的气体连通，以使母线支撑绝缘子本体3两侧气室的绝缘气体压力保持一致。

本发明实施例二，采用带铝箔电极的多层同轴环氧树脂浸纸31的纺锤体结构来进行支撑，通过在母线支撑绝缘子本体3与壳体1接触面的壳体侧开槽来实现气室连通。开槽位置为地电位区域，因此不影响绝缘子的电位分布均匀性，不会导致电场集中的现象，能有效降低绝缘子故障的可能性。

参见图4，是本发明实施例三提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图。

实施例三提供的气室连通的母线支撑绝缘子，在上述实施例一的结构基础上，所述母线支撑绝缘子包括所述GIS或者GIL设备的壳体1、所述GIS或者GIL设备的母线2、及母线支撑绝缘子本体3；所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸31、均压电极32及电极保护层33；所述母线支撑绝缘子本体3设有若干层所述环氧树脂浸纸31；任意两层环氧树脂浸纸31间设有所述均压电极32；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线2上；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32被所述电极保护层33包覆；所述母线支撑绝缘子本体3与所述壳体1的接触面的母线支撑绝缘子本体侧设有第二通气槽42；其中，所述第二通气槽42为轴向贯穿槽。

本发明实施例三，采用带铝箔电极的多层同轴环氧树脂浸纸31的纺锤体结构来进行支撑，通过在母线支撑绝缘子本体3与壳体1接触面的母线支撑绝缘子侧开槽来实现气室连通。由于该母线支撑绝缘子在轴向位置较厚，因此该位置开槽对母线支撑绝缘子本体3的机械性能影响小，并且开槽位置靠近地电位区域，因此不影响绝缘子的电位分布均匀性，不会导致电场集中的现象。

参见图5，是本发明实施例四提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图。

实施例四提供的母线支撑绝缘子，在上述实施例一的结构基础上，所述母线支撑绝缘子包括所述GIS或者GIL设备的壳体1、所述GIS或者GIL设备的母线2和母线支撑绝缘子本体3；所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸31、均压电极32、电极保护层33及增爬伞裙34；所述母线支撑绝缘子本体3设有若干层所述环氧树脂浸纸31；任意两层环氧树脂浸纸31间设有所述均压电极32；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线2上；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32被所述电极保护层33包覆；所述母线支撑绝缘子本体3的外侧面上设有若干层环形的所述增爬伞裙34。

其中，所述增爬伞裙34与所述母线支撑绝缘子本体3为浇注一体结构。

需要说明的是，所述增爬伞裙34由纯环氧树脂或不与均压电极接触的环氧树脂浸纸制成，其具体材料按环氧树脂浸纸31与均压电极32的尺寸而定，其原理与实施例一基本相同。

进一步的，增爬伞裙的工艺流程与实施例一基本相同，不同点在于母线支撑绝缘子固化完成后按照图纸设计的外形车削成环形的增爬伞裙，后经打磨后最终成型；其中，该增爬伞裙可以是直径相等的单伞，也可以是不等直径的大伞和小伞的组合。

参见图6，是本发明实施例四提供的一种母线支撑绝缘子的干弧距离示意图。

在本发明实施例四中，对于沿面干弧距离不够的情况，通过将母线绝缘子本体3的电极保护层33外侧车削成带有增爬伞裙34的形状来增加干弧距离。此时，干弧距离为电极保护层33和增爬伞裙34与绝缘气体交界面的轮廓线的总长度，相当于增加了所有伞裙外轮廓线长度之和的干弧距离，从而有效增加绝缘子的沿面干弧距离，以避免绝缘子的沿面闪络。

参见图7，是本发明实施例五提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图。

实施例五提供的一种母线支撑绝缘子，在上述实施例一的结构基础上，所述母线支撑绝缘子包括所述GIS或者GIL设备的壳体1、所述GIS或者GIL设备的母线2和母线支撑绝缘子本体3；所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸31、均压电极32、电极保护层33及增爬伞裙34；所述母线支撑绝缘子本体3设有若干层所述环氧树脂浸纸31；任意两层环氧树脂浸纸31间设有所述均压电极32；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线2上；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32被所述电极保护层33包覆；所述母线支撑绝缘子本体3的外侧面上设有若干层环形的所述增爬伞裙34；所述母线支撑绝缘子本体3与所述GIS或者GIL设备的壳体1的接触面的壳体侧设有第一通气槽41；其中，所述第一通气槽41为轴向贯穿的通槽。

实施例五的母线支撑绝缘子结构与实施例二、实施例四基本相同，不同点仅在于母线支撑绝缘子设有增爬伞裙34及母线支撑绝缘子本体3与壳体1的接触面的壳体侧增设第一通气槽41。该母线支撑绝缘子用通气的贯通槽来实现绝缘子两侧气室的气体连通，使母线支撑绝缘子本体3两侧气室的绝缘气体压力保持一致，不仅具有气室连通功能，而且避免了绝缘子的沿面闪络，进而能降低故障率，有效提高运行的安全性。

参见图8，是本发明实施例六提供的一种母线支撑绝缘子的剖面图。

实施例六提供的一种母线支撑绝缘子，在上述实施例一的结构基础上，所述母线支撑绝缘子包括所述GIS或者GIL设备的壳体1、所述GIS或者GIL设备的母线2和母线支撑绝缘子本体3；所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸31、均压电极32、电极保护层33及增爬伞裙34；所述母线支撑绝缘子本体3设有若干层所述环氧树脂浸纸31；任意两层环氧树脂浸纸31间设有所述均压电极32；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线2上；所述环氧树脂浸纸31与所述均压电极32被所述电极保护层33包覆；所述母线支撑绝缘子本体3的外侧面上设有若干层环形的所述增爬伞裙34；所述母线支撑绝缘子本体3与所述壳体1的接触面的母线支撑绝缘子本体侧设有第二通气槽42；其中，所述第二通气槽42为轴向贯穿槽。

实施例六的母线支撑绝缘子结构与实施例二、实施例四基本相同，不同点仅在于母线支撑绝缘子设有增爬伞裙34及母线支撑绝缘子本体3与壳体1的接触面的母线支撑绝缘子本体侧增设第二通气槽42。该母线支撑绝缘子用通气的贯通槽来实现绝缘子两侧气室的气体连通，使母线支撑绝缘子本体3两侧气室的绝缘气体压力保持一致，不仅具有气室连通功能，而且避免了绝缘子的沿面闪络，进而能降低故障率，有效提高运行的安全性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种母线支撑绝缘子，适用于GIS或者GIL设备，其特征在于，包括所述GIS或者GIL设备的壳体、所述GIS或者GIL设备的母线、及母线支撑绝缘子本体；其中，所述母线支撑绝缘子本体包括环氧树脂浸纸、均压电极及电极保护层；所述母线支撑绝缘子本体设有若干层所述环氧树脂浸纸；任意两层环氧树脂浸纸间设有所述均压电极；所述环氧树脂浸纸与所述均压电极卷绕在所述GIS或者GIL设备的母线上；所述环氧树脂浸纸与所述均压电极被所述电极保护层包覆；

所述母线支撑绝缘子本体与所述GIS或者GIL设备的壳体相接触；所述GIS或者GIL设备的母线贯穿所述母线支撑绝缘子本体；

所述母线支撑绝缘子本体为纺锤体结构。