CN110661220B - 一种微粒捕捉结构及高压导体绝缘支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压绝缘技术领域，具体涉及一种微粒捕捉结构及高压导体绝缘支撑结构。微粒捕捉结构包括：薄壁筒体，使用时套在高压导体的外侧，且与外筒体之间形成微粒捕捉间隙；薄壁筒体的筒壁上设有多个捕捉孔；薄壁筒体的一端具有用于与绝缘支撑连接的连接结构，另一端设有外翻唇边，外翻唇边的外侧面上在与捕捉孔周向对应的位置处设有绝缘层。薄壁筒体与外筒体之间形成微粒捕捉间隙即微粒陷阱，当导电微粒重新获得活动性能而浮起时，微粒陷阱开口附近的导电微粒将朝向微粒陷阱开口处即薄壁筒体远离连接结构的一端移动，导电微粒将首先撞击在绝缘层上，发生撞击后导电微粒被绝缘层折射而落回微粒陷阱内被重新捕获，因此能够避免微粒逃逸。

Description

一种微粒捕捉结构及高压导体绝缘支撑结构

技术领域

本发明涉及高压绝缘技术领域，具体涉及一种微粒捕捉结构及高压导体绝缘支撑结构。

背景技术

气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）具有较高的运行稳定性和可靠性，因此被广泛应用于高压输电工程中。但是在生产、装配以及输电过程中GIL内部会产生金属导电微粒，导电微粒的存在会大大降低GIL的绝缘水平，甚至引起绝缘事故。目前主要通过在GIL内部布设微粒陷阱对导电微粒进行捕捉抑制，比如申请公布号为CN109686513A的发明专利申请文件就公开了一种内部设计有微粒陷阱的GIL，该GIL包括壳体、高压导体、支撑布置在壳体与高压导体之间的支柱绝缘子以及固定在支柱绝缘子外端处的微粒捕捉器，微粒捕捉器与壳体之间间隔布置而形成微粒陷阱，导电微粒通过微粒捕捉器上的捕捉孔和微粒陷阱端部的开口进入微粒陷阱内而被微粒陷阱捕获。导电微粒趋向微粒陷阱运动时，容易停止在微粒陷阱两端的开口位置，或者是停止在距离开口处10-20mm的地方，而当GIL中施加较高电压或遭受较高过电压作用时，微粒陷阱内部电场将相应增强，此时导电微粒可能会重新获得活动性能、浮起并逸出，特别是直流电场或外施电压极性突然反转的情况时，可能会出现微粒逃逸现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微粒捕捉结构，以解决现有微粒捕捉器在使用时出现微粒逃逸的问题；本发明还提供了一种高压导体绝缘支撑结构，以解决现有技术中GIL内部产生的导电微粒容易从微粒陷阱逃逸的问题。

为实现上述目的，本发明微粒捕捉结构的技术方案是：

微粒捕捉结构包括：薄壁筒体，使用时套在高压导体的外侧，且与外筒体之间形成微粒捕捉间隙；薄壁筒体的筒壁上设有多个捕捉孔；所述薄壁筒体的一端具有用于与绝缘支撑连接的连接结构，另一端设有外翻唇边，外翻唇边的外侧面上在与捕捉孔周向对应的位置处设有绝缘层。

本发明的有益效果是：薄壁筒体与外筒体之间形成微粒捕捉间隙即微粒陷阱，产生的导电微粒从捕捉孔和微粒陷阱端部的开口进入微粒陷阱内，部分导电微粒可能停止在微粒陷阱开口的附近位置，当导电微粒重新获得活动性能浮起时，微粒陷阱开口附近的导电微粒将朝向微粒陷阱开口处即薄壁筒体远离连接结构的一端移动，由于薄壁筒体远离连接结构的一端设有外翻唇边，且在外翻唇边的外侧面上在与捕捉孔周向对应的位置处设有绝缘层，因此当导电微粒朝向微粒陷阱开口处移动时将首先撞击在绝缘层上，发生撞击后导电微粒被绝缘层折射而落回微粒陷阱内被重新捕获，因此能够避免微粒逃逸。

对连接结构作进一步限定，所述薄壁筒体的远离外翻唇边的一端设有连接翻边，连接翻边构成所述连接结构。连接翻边加工简单，且与绝缘支撑连接方便。

对绝缘层的延伸方向作进一步限定，所述绝缘层呈条形且沿薄壁筒体周向延伸。微粒陷阱开口为环绕薄壁筒体的环形开口，导电微粒由微粒陷阱开口处向外逸出，使绝缘层呈条形且沿薄壁筒体周向延伸以保证绝缘层能够在微粒陷阱开口处对导电微粒进行折射。

进一步地，绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角不小于60°。导电微粒由微粒陷阱开口处向外逸出时主要集中在微粒陷阱开口的一部分区域，该区域对应在薄壁筒体圆周方向上的长度所对应的圆心角大概为60°，因此使绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角不小于60°，以保证绝缘层能够对大多数导电微粒进行折射。

所述捕捉孔为长条孔而使薄壁筒体的部分筒壁形成格栅结构，格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角不小于60°，所述绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角不小于格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角。使绝缘层在薄壁筒体周向上的覆盖范围不小于格栅结构在薄壁筒体周向上的覆盖范围，从而保证绝缘层具有足够的折射范围。

在上述任一方案的基础上，对绝缘层的厚度作进一步限定，所述绝缘层的厚度不小于0.5mm。保证绝缘层具有可靠的绝缘性能。

所述捕捉孔为长条孔而使薄壁筒体的部分筒壁形成格栅结构，格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角不小于60°。将捕捉孔设为长条孔能够使导电微粒的通过空间尽可能的大，方便导电微粒通过捕捉孔进入微粒陷阱中；使格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角不小于60°则是为了提供尽可能多的通道，以保证绝大多数导电微粒都能够通过捕捉孔而被微粒陷阱捕获。

对长条孔的延伸方向作进一步限定，所述长条孔的长边沿薄壁筒体的周向延伸。保证薄壁筒体具有较高的结构强度。

综合考虑微粒捕捉效果、制造工艺、薄壁筒体的结构强度等因素，对长条孔的尺寸及布置方式作进一步限定，所述长条孔的布置满足：H≥1.5t，5t≤L≤15t，L1≥H+2t，L2≥L+2t，其中H表示长条孔的宽度，L表示长条孔的长度，L1表示在薄壁筒体轴向上的相邻两长条孔之间的孔距，L2表示位于薄壁筒体同一圆周上的相邻两长条孔之间的孔距，t为薄壁筒体的壁厚。

本发明高压导体绝缘支撑结构的技术方案是：

高压导体绝缘支撑结构包括：封闭外筒体；绝缘支撑，安装在封闭外筒体内，中心位置具有高压导体插装结构；微粒捕捉结构，包括薄壁筒体，薄壁筒体与封闭外筒体之间形成微粒捕捉间隙，薄壁筒体的筒壁上设有多个捕捉孔；所述薄壁筒体的一端与绝缘支撑连接，另一端设有外翻唇边，外翻唇边的外侧面上在与捕捉孔周向对应的位置处设有绝缘层，在高压导体滑动至最小行程位置时所述外翻唇边的外边沿与高压导体圆弧边沿的距离S满足S≥2*a+20mm，其中a表示高压导体的最大滑动行程，以使微粒捕捉结构能够覆盖绝缘支撑两侧的滑动电连接处。

本发明的有益效果是：薄壁筒体与外筒体之间形成微粒捕捉间隙即微粒陷阱，产生的导电微粒从捕捉孔和微粒陷阱端部的开口进入微粒陷阱内，部分导电微粒可能停止在微粒陷阱开口的附近位置，当导电微粒重新获得活动性能浮起时，微粒陷阱开口附近的导电微粒将朝向微粒陷阱开口处即薄壁筒体远离连接结构的一端移动，由于薄壁筒体远离连接结构的一端设有外翻唇边，且在外翻唇边的外侧面上在与捕捉孔周向对应的位置处设有绝缘层，因此当导电微粒朝向微粒陷阱开口处移动时将首先撞击在绝缘层上，发生撞击后导电微粒被绝缘层折射而落回微粒陷阱内被重新捕获，因此能够避免微粒逃逸。

对连接结构作进一步限定，所述薄壁筒体的远离外翻唇边的一端设有连接翻边，连接翻边构成所述连接结构。连接翻边加工简单，且与绝缘支撑连接方便。

对绝缘层的延伸方向作进一步限定，所述绝缘层呈条形且沿薄壁筒体周向延伸。微粒陷阱开口为环绕薄壁筒体的环形开口，导电微粒由微粒陷阱开口处向外逸出，使绝缘层呈条形且沿薄壁筒体周向延伸以保证绝缘层能够在微粒陷阱开口处对导电微粒进行折射。

进一步地，绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角不小于60°。导电微粒由微粒陷阱开口处向外逸出时主要集中在微粒陷阱开口的一部分区域，该区域对应在薄壁筒体圆周方向上的长度所对应的圆心角大概为60°，因此使绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角不小于60°，以保证绝缘层能够对大多数导电微粒进行折射。

所述捕捉孔为长条孔而使薄壁筒体的部分筒壁形成格栅结构，格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角不小于60°，所述绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角不小于格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角。使绝缘层在薄壁筒体周向上的覆盖范围不小于格栅结构在薄壁筒体周向上的覆盖范围，从而保证绝缘层具有足够的折射范围。

在上述任一方案的基础上，对绝缘层的厚度作进一步限定，所述绝缘层的厚度不小于0.5mm。保证绝缘层具有可靠的绝缘性能。

所述捕捉孔为长条孔而使薄壁筒体的部分筒壁形成格栅结构，格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角不小于60°。将捕捉孔设为长条孔能够使导电微粒的通过空间尽可能的大，方便导电微粒通过捕捉孔进入微粒陷阱中；使格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角不小于60°则是为了提供尽可能多的通道，以保证绝大多数导电微粒都能够通过捕捉孔而被微粒陷阱捕获。

对长条孔的延伸方向作进一步限定，所述长条孔的长边沿薄壁筒体的周向延伸。保证薄壁筒体具有较高的结构强度。

综合考虑微粒捕捉效果、制造工艺、薄壁筒体的结构强度等因素，对长条孔的尺寸及布置方式作进一步限定，所述长条孔的布置满足：H≥1.5t，5t≤L≤15t，L1≥H+2t，L2≥L+2t，其中H表示长条孔的宽度，L表示长条孔的长度，L1表示在薄壁筒体轴向上的相邻两长条孔之间的孔距，L2表示位于薄壁筒体同一圆周上的相邻两长条孔之间的孔距，t为薄壁筒体的壁厚。

附图说明

图1为本发明的高压导体绝缘支撑结构的具体实施例在使用状态下的结构示意图；

图2为微粒捕捉结构的示意图；

图3为图2中A-A处剖视图；

图4为图2中P处的放大示意图；

图5为显示格栅结构在薄壁筒体周向上的覆盖范围的示意图；

图6为长条孔的布置形式的平面示意图；

图中：1-封闭外筒体；2-高压导体；3-电连接触座；4-盆式绝缘子；5-微粒捕捉结构；501-薄壁筒体；502-连接翻边；503-外翻唇边；504-捕捉孔；505-绝缘层；6-微粒捕捉间隙。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的高压导体绝缘支撑结构的具体实施例：

如图1所示，高压导体绝缘支撑结构包括封闭外筒体1，封闭外筒体1内设有用于支撑高压导体的盆式绝缘子4，盆式绝缘子4的中心位置连接有电连接触座3，电连接触座3具有用于供高压导体2插装的插装结构。高压导体绝缘支撑结构还包括微粒捕捉结构5，微粒捕捉结构5安装在封闭外筒体1内。

微粒捕捉结构5包括薄壁筒体501，薄壁筒体501的一端设有连接翻边502，连接翻边502夹装在封闭外筒体1的筒体法兰与盆式绝缘子4之间。薄壁筒体501的外径小于封闭外筒体1的内径而与封闭外筒体1之间形成微粒捕捉间隙6即微粒陷阱。薄壁筒体501的筒壁上设有多个捕捉孔504，捕捉孔504为长条孔，长条孔的长边沿薄壁筒体501的周向延伸。多个长条孔按照一定方式布设而使薄壁筒体501的部分筒壁形成格栅结构，格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角β为60°，如图5所示。

考虑到停止在微粒陷阱开口附近的导电微粒容易由微粒陷阱开口向外逸出，在薄壁筒体501的远离连接翻边502的一端设置有外翻唇边503，并在外翻唇边503的外侧面上在与捕捉孔504周向对应的位置处设有绝缘层505，通过绝缘层505对导电微粒进行折射，如图2至图4所示，绝缘层505呈条形且沿薄壁筒体501周向延伸，绝缘层505绕薄壁筒体501周向延伸长度所对应的圆心角α为120°。绝缘层505在薄壁筒体501周向上的覆盖范围大于格栅结构在薄壁筒体501周向上的覆盖范围，从而保证绝缘层505具有足够的折射范围。绝缘层505的厚度为0.5mm，可采用硅橡胶、环氧树脂或其他绝缘材料，采用粘接或浇注的方式进行固定。

在高压导体2滑动至最小行程位置时，如图1所示，外翻唇边503的外边沿与高压导体2圆弧边沿的距离S满足S≥2*a+20mm，其中a表示高压导体2的最大滑动行程，以使微粒捕捉结构5能够覆盖绝缘支撑两侧的滑动电连接处。例如，特高压GIL高压导体的行程为±40mm，则a=40mm，S≥100mm。

捕捉孔504的布置形式如图6所示，综合考虑微粒捕捉效果、制造工艺、薄壁筒体的结构强度等因素，将捕捉孔504按照以下原则布置：H≥1.5t，5t≤L≤15t，L1≥H+2t，L2≥L+2t，其中H表示长条孔的宽度，L表示长条孔的长度，L1表示在薄壁筒体501轴向上的相邻两长条孔之间的孔距，L2表示位于薄壁筒体501同一圆周上的相邻两长条孔之间的孔距，t为薄壁筒体的壁厚。

本发明的高压导体绝缘支撑结构在使用时，薄壁筒体501与封闭外筒体1之间形成微粒捕捉间隙6即微粒陷阱，微粒陷阱在系统中形成一个低电场区，产生的导电微粒通过捕捉孔504和微粒陷阱端部的开口进入微粒陷阱内而被捕获，当高压导体上的电压升高时，微粒陷阱内部电场也将相应增强，停止在微粒陷阱开口附近的导电微粒将重新获得活动性能而浮起，并朝向微粒陷阱开口处即薄壁筒体501远离连接翻边502的一端移动，导电微粒将首先撞击在绝缘层505上，发生撞击后导电微粒被绝缘层505折射而落回微粒陷阱内被重新捕获，从而避免导电微粒从微粒陷阱中逃离。

上述实施例中，采用盆式绝缘子作为绝缘支撑，在微粒捕捉结构的薄壁筒体的远离外翻唇边的一端设置有连接翻边，连接翻边夹装在封闭外筒体的筒体法兰与盆式绝缘子之间而实现薄壁筒体与绝缘支撑的连接。在其他实施例中，当绝缘支撑为三柱式绝缘支撑时，可以在薄壁筒体的筒壁上沿周向间隔设置三个连接孔，使三个连接孔与绝缘支撑的三支柱一一对应连接而将薄壁筒体固定在绝缘支撑外侧，此时连接孔即构成连接薄壁筒体与绝缘支撑的连接结构。

上述实施例中，绝缘层呈条形且沿薄壁筒体周向延伸。在其他实施例中，绝缘层还可以为分段式结构，使多个绝缘层段环绕薄壁筒体周向依次布置，相邻两绝缘层段之间具有交叉重叠部分，以避免相邻绝缘层段之间存在绝缘盲区。

上述实施例中，绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角α为120°。在其他实施例中，α还可以为60°、90°、180°、360°等，当α为360°时，绝缘层布满一周形成环状。由于导电微粒由微粒陷阱开口处向外逸出时主要集中在微粒陷阱开口的一部分区域，该区域对应在薄壁筒体圆周方向上的长度所对应的圆心角大概为60°，因此使绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角α不小于60°，以保证绝缘层能够对大多数导电微粒进行折射。当然，绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角α也可以小于60°，比如为45°、30°等，此时绝缘层的折射效果相对较差。优选地，使绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角α大于或等于格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角β，以保证绝缘层具有足够的折射范围。

上述实施例中，格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角β为60°。在其他实施例中，β也可以为70°、90°、120°、180°等，使β不小于60°以保证导电颗粒能够顺利通过捕捉孔落下。当然，β也可以为45°、30°等，此时可能会出现部分导电微粒落在薄壁筒体的筒壁上而无法被微粒陷阱捕捉的问题。

上述实施例中，绝缘层的厚度为0.5mm。在其他实施例中，绝缘层的厚度还可以大于0.5mm，比如为0.8mm、1mm等。绝缘层的厚度也可以小于0.5mm，比如为0.4mm、0.3mm等，可采用自喷绝缘漆的方式方便、经济的实现薄绝缘层。

上述实施例中，捕捉孔为长条孔且长条孔的长边沿薄壁筒体的周向延伸，这样设置的目的是保证薄壁筒体具有较高的结构强度。在其他实施例中，长条孔的长边也可以沿薄壁筒体的轴向延伸，此时薄壁筒体的结构强度相对较低。

本发明还提供了一种微粒捕捉结构的实施例，其具体结构与上述高压导体绝缘支撑结构的各实施例中微粒捕捉结构的结构相同，此处不再重复描述。

Claims (10)

1.一种微粒捕捉结构，其特征是，包括：

薄壁筒体，使用时套在高压导体的外侧，且与外筒体之间形成微粒捕捉间隙；薄壁筒体的筒壁上设有多个捕捉孔；

所述薄壁筒体的一端具有用于与绝缘支撑连接的连接结构，另一端设有外翻唇边，外翻唇边的外侧面上在与捕捉孔周向对应的位置处设有绝缘层，使用时外翻唇边与外筒体之间形成环形开口；

薄壁筒体包括纵向延伸段，所述捕捉孔设置在纵向延伸段上，所述连接结构和外翻唇边分别位于纵向延伸段的纵向两端。

2.根据权利要求1所述的微粒捕捉结构，其特征是，所述薄壁筒体的远离外翻唇边的一端设有连接翻边，连接翻边构成所述连接结构。

3.根据权利要求1所述的微粒捕捉结构，其特征是，所述绝缘层呈条形且沿薄壁筒体周向延伸。

4.根据权利要求3所述的微粒捕捉结构，其特征是，绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角不小于60°。

5.根据权利要求3所述的微粒捕捉结构，其特征是，所述捕捉孔为长条孔而使薄壁筒体的部分筒壁形成格栅结构，格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角不小于60°，所述绝缘层绕薄壁筒体周向延伸的长度所对应的圆心角不小于格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的微粒捕捉结构，其特征是，所述绝缘层的厚度不小于0.5mm。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的微粒捕捉结构，其特征是，所述捕捉孔为长条孔而使薄壁筒体的部分筒壁形成格栅结构，格栅结构在圆周方向上所覆盖的弧长对应的圆心角不小于60°。

8.根据权利要求7所述的微粒捕捉结构，其特征是，所述长条孔的长边沿薄壁筒体的周向延伸。

9.根据权利要求8所述的微粒捕捉结构，其特征是，所述长条孔的布置满足：H≥1.5t，5t≤L≤15t，L1≥H+2t，L2≥L+2t，其中H表示长条孔的宽度，L表示长条孔的长度，L1表示在薄壁筒体轴向上的相邻两长条孔之间的孔距，L2表示位于薄壁筒体同一圆周上的相邻两长条孔之间的孔距，t为薄壁筒体的壁厚。

10.高压导体绝缘支撑结构，其特征是，包括：

封闭外筒体；

绝缘支撑，安装在封闭外筒体内，中心位置具有高压导体插装结构；

微粒捕捉结构，为权利要求1-9任意一项所述的微粒捕捉结构；

在高压导体滑动至最小行程位置时所述微粒捕捉结构的薄壁筒体的外翻唇边的外边沿与高压导体圆弧边沿的距离S满足S≥2*a+20mm，其中a表示高压导体的最大滑动行程，以使微粒捕捉结构能够覆盖其所在侧的绝缘支撑侧的滑动电连接处。

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