CN110729684A - 一种超/特高压sf6气体绝缘穿墙套管及其绝缘支撑结构 - Google Patents

一种超/特高压sf6气体绝缘穿墙套管及其绝缘支撑结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管及其绝缘支撑结构，包括套管内屏蔽电极、第一中心载流导体和空气复合绝缘子，套管内屏蔽电极安装于空气复合绝缘子，第一中心载流导体沿套管内屏蔽电极以及空气复合绝缘子的轴心设置，套管内屏蔽电极外部的两侧均设有至少一个支柱绝缘子，支柱绝缘子分别设置于套管内屏蔽电极外部的两侧并位于第一中心载流导体与空气复合绝缘子之间。该结构可实现对套管内部中心导体的电气绝缘和机械支撑作用，有效降低支柱绝缘子发生闪络放电等故障几率，显著减小套管中心导体的形变，提高超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管长期运行的安全可靠性。

Description

一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管及其绝缘支撑结构
技术领域
本发明属于超/特高压交、直流输电设备的电气绝缘结构设计与优化设计领域，具体涉及一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管及其绝缘支撑结构。
背景技术
超/特高压穿墙套管在长期运行中承受着全电压、全电流以及强机械负荷的作用，内部存在很大的电、热及机械应力。超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管结构简单、散热性能好、通流能力强、运行维护方便，但其整体尺寸长、重量大、挠度大，需对中心导体进行可靠机械支撑。传统的套管支撑结构布置在中心导体和穿墙法兰之间，由于穿墙法兰接地，支撑结构承受较高电压，因此发生过多起闪络事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管及其绝缘支撑结构，以解决现有技术中超/特高压穿墙套管发生闪络的问题。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构，包括套管内屏蔽电极、第一中心载流导体和空气复合绝缘子，套管内屏蔽电极安装于空气复合绝缘子，第一中心载流导体沿套管内屏蔽电极以及空气复合绝缘子的轴心设置，套管内屏蔽电极外部的两侧均设有至少一个支柱绝缘子，支柱绝缘子位于第一中心载流导体与空气复合绝缘子之间。第一支柱绝缘子和第二支柱绝缘子用于支撑第一中心载流导体，以及用于第一中心载流导体与空气复合绝缘子之间的电气绝缘。
支柱绝缘子与第一中心载流导体以及空气复合绝缘子固定安装。
支柱绝缘子固定安装于第一中心载流导体，支柱绝缘子与空气复合绝缘子可滑动接触。
套管内屏蔽电极为单层屏蔽电极、双层屏蔽电极或多层屏蔽电极。
位于套管内屏蔽电极外部一侧的支柱绝缘子为单支柱绝缘子、双支柱绝缘子或三支柱绝缘子。
位于套管内屏蔽电极外部另一侧的支柱绝缘子为单支柱绝缘子、双支柱绝缘子或三支柱绝缘子。
一种具有上述绝缘支撑结构的超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管。
超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管两端还布置有端部屏蔽罩和均压环，超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管内部充满SF6气体。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构中，套管内屏蔽电极外部的两侧均设有至少一个支柱绝缘子，支柱绝缘子位于第一中心载流导体与空气复合绝缘子之间。支柱绝缘子用于支撑第一中心载流导体，以及用于第一中心载流导体与空气复合绝缘子之间的电气绝缘。该绝缘支撑结构改善了第一中心载流导体受力情况，能够显著减小第一中心载流导体的形变，降低支柱绝缘子发生闪络放电等故障的几率，提高超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的运行可靠性。
附图说明
图1(a)为本发明超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的整体示意图。
图1(b)为本发明超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的纵剖图(穿墙安装后)。
图1(c)为图1(b)中A部放大图。
图1(d)为图1(b)中B部放大图。
图2为本发明实施例中采用三支柱绝缘子时安装部的示意图。
图3为本发明实施例中支柱绝缘子表面电场分布。
图4为传统超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构示意图。
图5为图4所示的传统绝缘支撑结构的支柱绝缘子表面电场分布。
图中，1为套管内屏蔽电极，2为支柱绝缘子，3为第一中心载流导体，4为端部屏蔽罩，5为均压环，6为空气复合绝缘子，7为第二中心载流导体，8为接地法兰，9为单支柱绝缘子，10为金属屏蔽罩，11-墙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
如图1(a)～图1(d)以及图2所示，本发明超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构，包括套管内屏蔽电极1、第一中心载流导体3和空气复合绝缘子6，套管内屏蔽电极1安装于空气复合绝缘子6，第一中心载流导体3沿套管内屏蔽电极1以及空气复合绝缘子6的轴心设置，套管内屏蔽电极1外部的两侧均设有至少一个支柱绝缘子2，支柱绝缘子2位于第一中心载流导体3与空气复合绝缘子6之间。支柱绝缘子2用于支撑第一中心载流导体3，以及用于第一中心载流导体3与空气复合绝缘子6之间的电气绝缘。该绝缘支撑结构可实现对超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管内部的中心载流导体的电气绝缘和机械支撑，显著减小中心载流导体的形变，降低支柱绝缘子发生闪络放电等故障的几率，提高超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的运行可靠性。
作为本发明优选的实施方案，套管内屏蔽电极1外部的两侧的支柱绝缘子2可固定，也可跟随中心载流导体沿轴向在一定范围内滑动。即支柱绝缘子2与第一中心载流导体3以及空气复合绝缘子6固定安装。或者，支柱绝缘子2固定安装于第一中心载流导体3，支柱绝缘子2与空气复合绝缘子6可滑动接触。
作为本发明优选的实施方案，套管内屏蔽电极1为单层屏蔽电极、双层屏蔽电极或多层屏蔽电极。
作为本发明优选的实施方案，套管内屏蔽电极1可以为：一个接地屏蔽电极，或一个接地屏蔽电极和一个中间屏蔽电极，或多屏蔽电极。
作为本发明优选的实施方案，位于套管内屏蔽电极1外部一侧的支柱绝缘子2为单支柱绝缘子、双支柱绝缘子或三支柱绝缘子。位于套管内屏蔽电极1外部另一侧的支柱绝缘子2为单支柱绝缘子、双支柱绝缘子或三支柱绝缘子。支柱绝缘子2并不限于一个，根据实际的中心载流导体和支柱绝缘子的力学性能及电场强度确定支柱绝缘子的布置位置、数量和结构型式。L1、L2分别位于套管内屏蔽电极1外部一侧的支柱绝缘子2和位于套管内屏蔽电极1外部另一侧的支柱绝缘子2分别与套管内屏蔽电极1间的距离，L1、L2可根据实际需要进行调整。
如图1所示，本发明的超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管具有上述绝缘支撑结构的，超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管两端还布置有端部屏蔽罩4和均压环5，超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管内部充满SF6气体。
选取典型特高压SF6气体绝缘穿墙套管和典型支柱绝缘子进行了研究，通过应力场和电场的仿真分析与试验研究，当支柱绝缘子布置在套管内屏蔽电极外时，可以降低支柱绝缘子所承受的电压，减小支柱绝缘子表面电场强度，不易发生闪络故障，实现了套管内部绝缘支撑结构合理化、电场分布均匀化，抑制了中心载流导体的形变，提高了超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管长期运行的可靠性，证明了本发明的超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构合理可行。
具体如图3所示，本实施例超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管中的支柱绝缘子2均采用三支柱绝缘子，在雷电冲击电压2300kV下，当三支柱绝缘子距离套管内屏蔽电极1的距离L1＝L2＝1.2m时，支柱绝缘子表面最大场强为3.8kV/mm。由此可以看出，本发明的绝缘支撑结构对提高超/特高压气体绝缘穿墙套管的运行可靠性和稳定性有重要意义。
如图4所示，目前传统的超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构把支柱绝缘子(图中所示以单支柱绝缘子9为例)布置在第二中心载流导体7与接地法兰8之间，单支柱绝缘子9承受电压较高。如图5所示，在雷电冲击电压2300kV下，该超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管中，单支柱绝缘子9表面场强基本都在4.5kV/mm以上。

Claims (8)

1.一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构，其特征在于，包括套管内屏蔽电极(1)、第一中心载流导体(3)和空气复合绝缘子(6)，套管内屏蔽电极(1)安装于空气复合绝缘子(6)，第一中心载流导体(3)沿套管内屏蔽电极(1)以及空气复合绝缘子(6)的轴心设置，套管内屏蔽电极(1)外部的两侧均设有至少一个支柱绝缘子(2)，支柱绝缘子(2)位于第一中心载流导体(3)与空气复合绝缘子(6)之间。
2.根据权利要求1所述的一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构，其特征在于，支柱绝缘子(2)与第一中心载流导体(3)以及空气复合绝缘子(6)固定安装。
3.根据权利要求1所述的一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构，其特征在于，支柱绝缘子(2)固定安装于第一中心载流导体(3)，支柱绝缘子(2)与空气复合绝缘子(6)可滑动接触。
4.根据权利要求1所述的一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构，其特征在于，套管内屏蔽电极(1)为单层屏蔽电极、双层屏蔽电极或多层屏蔽电极。
5.根据权利要求1所述的一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构，其特征在于，位于套管内屏蔽电极(1)外部一侧的支柱绝缘子(2)为单支柱绝缘子、双支柱绝缘子或三支柱绝缘子。
6.根据权利要求5所述的一种超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管的绝缘支撑结构，其特征在于，位于套管内屏蔽电极(1)外部另一侧的支柱绝缘子(2)为单支柱绝缘子、双支柱绝缘子或三支柱绝缘子。
7.一种具有权利要求1-6任意一项所述的绝缘支撑结构的超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管。
8.根据权利要求7所述的超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管，其特征在于，超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管两端还布置有端部屏蔽罩(4)和均压环(5)，超/特高压SF6气体绝缘穿墙套管内部充满SF6气体。
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