CN110783721A - ±160kV低温超导套管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种±160kV低温超导套管，它涉及一种超导套管。高韧性干式电容芯子的常温端穿过法兰，法兰与法兰盘之间设有防转模块，防污型绝缘套两端分别与法兰、联结板连接，防污型绝缘套和高韧性干式电容芯子之间设置有绝缘层；芯子通过引线与测量端子焊接，芯子上装配有疏流环，芯子内部穿设有导电杆，导电杆端部焊有接线柱，导电杆伸出端穿入的隔热组件固定于联结板上，隔热组件与隔离垫之间形成有隔温层。本发明实现高机械强度干式结构，无油无气，密封性好，免维护，满足室温到过冷液氮温区、±160kV高压运行及试验环境，实现超导向常导、低温向常温、高压向低压过渡，也实现了超导和常规线路连接过渡，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种超导套管，具体涉及一种包括超导向常导、低温向常温、高压向低压过渡，实现超导和常规线路连接过渡的±160kV低温超导套管。
背景技术
随着输电电网容量的不断增长和电网间互联程度的不断提高，目前很多电网的短路故障电流水平已经超出或即将超出现有线路断路器能够应对的范围，给电网安全运行带来了很大隐患。为了提高电力系统的稳定性、安全性、可靠性和电能质量，开发出了电力线路的超导装置，考虑到加工工艺的控制、局部放电和低温性能，干式电容套管的结构更容易满足超导终端的电场控制。随着电压等级的提升，对产品结构、性能可靠性及稳定性更显得尤为重要，所以研发高电压等级的低温超导套管势在必行。基于此，设计一种新型的±160kV低温超导套管尤为必要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种±160kV低温超导套管，结构设计合理，实现超导向常导、低温向常温、高压向低压过渡，也实现超导和常规线路连接过渡，满足超导终端的电场控制，有效提高电力系统的稳定性、安全性、可靠性，易于推广使用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：±160kV低温超导套管，包括接线板、导电杆、均压罩、隔热组件、联结板、密封件、紧固件、高韧性干式电容芯子、防污型绝缘套、隔温层、绝缘层、疏流环、法兰、测量端子、防转模块、法兰盘、隔离垫、接线柱、均压球、在线监测装置和绝缘接口，高韧性干式电容芯子上设置有常温端和低温端，高韧性干式电容芯子的常温端穿过法兰设置，法兰与法兰盘固定连接，法兰与法兰盘之间设置有防转模块，法兰上固定有防污型绝缘套，防污型绝缘套上固定有联结板，防污型绝缘套两端分别与法兰和联结板连接，法兰上通过阀门安装有在线监测装置、绝缘接口，防污型绝缘套和高韧性干式电容芯子之间设置有绝缘层；所述高韧性干式电容芯子通过引线与测量端子连接，高韧性干式电容芯子上装配有疏流环，高韧性干式电容芯子的常温端通过螺纹固定有紧固件，紧固件上通过螺栓固定有密封件，高韧性干式电容芯子的芯子内部穿设有导电杆，导电杆端部焊接有接线柱，接线柱上固定有均压球，导电杆的伸出端穿入有隔热组件，隔热组件通过螺栓固定于联结板上，隔热组件与隔离垫之间形成有隔温层，联结板上固定有均压罩，导电杆上还通过抱箍螺栓安装有接线板。
作为优选，所述的高韧性干式电容芯子内置直流电容屏和交流电容屏，分别从直流电容屏、交流电容屏引出引线焊接测量端子，测量端子设有多个，包括电压端子和末屏端子；高韧性干式电容芯子特殊处理装配有疏流环，防止静电电荷聚集。
作为优选，所述的高韧性干式电容芯子通过在微机控制机床上，将柔性超韧环氧树脂浸渍纳米级超韧玻璃纤维，通过工艺固化成型，满足室温到过冷液氮温区、±160kV高压运行及试验环境。
作为优选，所述的法兰通过芯子台卡接在高韧性干式电容芯子外围指定位置，所述法兰盘穿过高韧性干式电容芯子的低温端与法兰安装牢固，两者之间设置的防转模块能避免芯子旋转。
作为优选，所述的防污型绝缘套采用六伞——三组合模式的绝缘套，具有耐腐蚀、耐污秽等级高的特点。
作为优选，所述的高韧性干式电容芯子与外围的防污型绝缘套之间的绝缘层通过绝缘接口填充，保证套管电气性能。
作为优选，所述的导电杆为超导材料制成的导电杆，导电杆上焊接接线柱，两者一起从高韧性干式电容芯子低温端穿入，具有隔热和抽空一起的隔热组件通过与联结板连接，导电杆与高韧性干式电容芯子之间通过顶部的隔热组件、底部的隔离垫处理形成有真空绝热结构的隔温层，降低高压出线的整体漏热。
本发明的有益效果：本装置实现了高机械强度的干式结构，无油无气，密封性好，免维护，耐污能力强，且满足室温到过冷液氮温区、±160kV高压运行及试验环境，实现了超导向常导、低温向常温、高压向低压过渡，也实现了超导和常规线路连接过渡。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明防污型绝缘套的六伞——三组合伞型结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：±160kV低温超导套管，包括接线板1、导电杆2、均压罩3、隔热组件4、联结板5、密封件6、紧固件7、高韧性干式电容芯子8、防污型绝缘套9、隔温层10、绝缘层11、疏流环12、法兰13、测量端子14、防转模块15、法兰盘16、隔离垫17、接线柱18、均压球19、在线监测装置20和绝缘接口21，高韧性干式电容芯子8上设置有常温端和低温端，高韧性干式电容芯子8的常温端穿过法兰13设置，法兰13与法兰盘16固定连接，法兰13与法兰盘16之间设置有防转模块15，法兰13上固定有防污型绝缘套9，防污型绝缘套9上固定有联结板5，防污型绝缘套9两端分别与法兰13和联结板5连接，法兰13上通过阀门安装有在线监测装置20、绝缘接口21，防污型绝缘套9和高韧性干式电容芯子8之间设置有绝缘层11；所述高韧性干式电容芯子8通过引线与测量端子14连接，高韧性干式电容芯子8上装配有疏流环12，紧固件7通过螺纹锁紧于高韧性干式电容芯子8上，密封件6通过螺栓与紧固件7连接，高韧性干式电容芯子8的芯子内部穿设有导电杆2，导电杆2端部焊接有接线柱18，接线柱18上固定有均压球19，导电杆2的伸出端穿入有隔热组件4，隔热组件4通过螺栓固定于联结板5上，隔热组件4与隔离垫17之间形成有隔温层10，均压罩3固定在联结板5上，既起到均压作用，又留有隐藏隔热组件4的位置，节省了一部分套管空间，接线板1通过抱箍螺栓校紧于导电杆2上。
值得注意的是，所述的高韧性干式电容芯子8在微机控制机床上，将柔性超韧环氧树脂浸渍纳米级超韧玻璃纤维，通过特殊工艺固化成型，满足室温到过冷液氮温区、±160kV高压运行及试验环境，主要功能包括超导向常导、低温向常温、高压向低压过渡，实现超导和常规线路连接过渡；且高韧性干式电容芯子8内置直流电容屏和交流电容屏，分别从直流电容屏、交流电容屏引出引线焊接测量端子14，测量端子14设有多个，包括电压端子和末屏端子；高韧性干式电容芯子8特殊处理装配有疏流环12，防止静电电荷聚集。
所述的法兰13通过芯子台卡接在高韧性干式电容芯子8外围指定位置，所述法兰盘16穿过高韧性干式电容芯子8的低温端与法兰安装牢固，两者之间设有防转模块15，避免芯子有角度旋转。
所述的防污型绝缘套9采用六伞——三组合模式的绝缘套，打破常规大小伞型结构模式，结构更新颖，形状如图2所示，具有耐腐蚀、耐污秽等级高的特点。
所述的高韧性干式电容芯子8与外围的防污型绝缘套9之间的绝缘层11通过绝缘接口2填充，保证套管电气性能。
此外，所述的导电杆2为超导材料制成的导电杆，导电杆2上焊接接线柱18，两者一起从高韧性干式电容芯子8低温端穿入，具有隔热和抽空一起的隔热组件4通过紧固装置与联结板5连接，导电杆2与高韧性干式电容芯子8之间通过顶部的隔热组件4、底部的隔离垫17处理形成有真空绝热结构的隔温层10，降低高压出线的整体漏热。
本具体实施方式的具体实施步骤为：
(1)在微机机床上，将柔性超韧环氧树脂浸渍纳米级超韧玻璃纤维，通过特殊工艺缠绕固化成型为高韧性干式电容芯子8；
(2)将高韧性干式电容芯子8竖立，其常温端穿过法兰13，直流屏引线、交流屏引线对应穿入各自的法兰端子座内；
(3)安装防转模块15，将法兰盘16从低温端穿过，通过紧固装置将法兰13和法兰盘16连接在一起；
(4)焊接安装测量端子14；
(5)将疏流环12焊接在高韧性干式电容芯子8上；
(6)将紧固件7通过螺纹固定于高韧性干式电容芯子8常温端，把密封件6通过螺栓紧固紧固件7上；
(7)将防污型绝缘套9穿过高韧性干式电容芯子8常温端，通过紧固装置固定于法兰13上；
(8)将联结板5通过紧固装置固定于防污型绝缘套9上；
(9)将焊接有接线柱18的导电杆2，从高韧性干式电容芯子8低温端穿入芯子内；
(10)将隔热组件4从导电杆2伸出端穿入，用紧固螺栓固定于联结板5上；
(11)将均压罩3安装于导电杆2上，并通过紧固装置固定；
(12)安装接线板1，通过抱箍螺栓校紧于导电杆2上；
(13)将均压球19紧固于接线柱18上；
(14)在法兰13上通过阀门安装在线监测装置20和绝缘接口21；
(15)通过绝缘接口21，对套管填充绝缘层11；
(16)最后用特殊设备对套管进行隔层隔热处理，形成隔温层10。
值得注意的是，所述的步骤(1)中先将环氧树脂通过调试、配比辅料、加热，使其韧性化，在微机机床上，将提前处理好的柔性超韧环氧树脂浸渍纳米级超韧玻璃纤维，通过控制径向绝缘厚度和轴向两端梯差，实现径向场强和轴向场强的均匀分布，完成缠绕，再通过控制固化温度，成型为高韧性干式电容芯子8。
所述的步骤(16)中隔温层10的实现：套管底部的隔离垫17与上端隔热组件4，将低温端环境、常温端环境与套管内部隔离，套管导电杆2选用超导材料制作而成，随温度变化导电率也随之变化，从而控制套管载流能力，两者之间的隔层隔热装置通过抽真空设备，形成隔温层10，保证内部是整体的真空绝缘结构，此结构既实现了超导，又降低高压出线的整体漏热。
本具体实施方式的超导套管为干式电容型结构，内部无需填充任何绝缘介质，完全避免其它套管漏油漏气的病症，该结构的绝缘套管具有超高的机械强度，同时还有抗高低温的韧性；采用串并联电容极板原理，实现了交直流特效；特殊的疏流环设计，避免了电荷集中分布；新颖的绝缘套使其具备了较强的抗污闪能力，耐污能力强；套管的隔热装置实现了真空绝缘结构，降低高压出线的整体漏热；从而保证电能安全可靠传输，满足室温到过冷液氮温区、±160kV高压运行及试验环境，实现了超导向常导、低温向常温、高压向低压过渡，也实现了超导和常规线路连接过渡，具有广阔的市场应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.±160kV低温超导套管，其特征在于，包括接线板(1)、导电杆(2)、均压罩(3)、隔热组件(4)、联结板(5)、密封件(6)、紧固件(7)、高韧性干式电容芯子(8)、防污型绝缘套(9)、隔温层(10)、绝缘层(11)、疏流环(12)、法兰(13)、测量端子(14)、防转模块(15)、法兰盘(16)、隔离垫(17)、接线柱(18)、均压球(19)、在线监测装置(20)和绝缘接口(21)，高韧性干式电容芯子(8)上设置有常温端和低温端，高韧性干式电容芯子(8)的常温端穿过法兰(13)设置，法兰(13)与法兰盘(16)固定连接，法兰(13)与法兰盘(16)之间设置有防转模块(15)，法兰(13)上固定有防污型绝缘套(9)，防污型绝缘套(9)上固定有联结板(5)，防污型绝缘套(9)两端分别与法兰(13)和联结板(5)连接，法兰(13)上通过阀门安装有在线监测装置(20)、绝缘接口(21)，防污型绝缘套(9)和高韧性干式电容芯子(8)之间设置有绝缘层(11)；所述高韧性干式电容芯子(8)通过引线与测量端子(14)连接，高韧性干式电容芯子(8)上装配有疏流环(12)，高韧性干式电容芯子(8)的常温端通过螺纹固定有紧固件(7)，紧固件(7)上通过螺栓固定有密封件(6)，高韧性干式电容芯子(8)的芯子内部穿设有导电杆(2)，导电杆(2)端部焊接有接线柱(18)，接线柱(18)上固定有均压球(19)，导电杆(2)的伸出端穿入有隔热组件(4)，隔热组件(4)通过螺栓固定于联结板(5)上，隔热组件(4)与隔离垫(17)之间形成有隔温层(10)，联结板(5)上固定有均压罩(3)，导电杆(2)上还通过抱箍螺栓安装有接线板(1)。
2.根据权利要求1所述的±160kV低温超导套管，其特征在于，所述的高韧性干式电容芯子(8)内置直流电容屏和交流电容屏，直流电容、交流电容分别通过引出到测量端子(14)上。
3.根据权利要求1所述的±160kV低温超导套管，其特征在于，所述的高韧性干式电容芯子(8) 通过在微机控制机床上，将柔性超韧环氧树脂浸渍纳米级超韧玻璃纤维，通过控制径向绝缘厚度和轴向两端梯差，实现径向场强和轴向场强的均匀分布，完成缠绕，再通过控制固化温度成型，满足室温到过冷液氮温区、±160kV高压运行及试验环境。
4.根据权利要求1所述的±160kV低温超导套管，其特征在于，所述的法兰(13)通过芯子台卡接在高韧性干式电容芯子(8)外围，所述法兰盘(16)穿过高韧性干式电容芯子(8)的低温端与法兰安装牢固，两者之间设置的防转模块能避免芯子旋转。
5.根据权利要求1所述的±160kV低温超导套管，其特征在于，所述的防污型绝缘套(9)采用六伞——三组合模式的绝缘套，耐腐蚀、耐污秽。
6.根据权利要求1所述的±160kV低温超导套管，其特征在于，所述的高韧性干式电容芯子(8)与外围的防污型绝缘套(9)之间的绝缘层(11)通过绝缘接口(2)填充，保证套管电气性能。
7.根据权利要求1所述的±160kV低温超导套管，其特征在于，所述的导电杆(2)为超导材料制成的导电杆，导电杆上焊有接线柱，两者一起从高韧性干式电容芯子(8)低温端穿入，具有隔热和抽空一起的隔热组件(4)通过与联结板(5)连接，导电杆(2)与高韧性干式电容芯子(8)之间通过顶部的隔热组件(4)、底部的隔离垫(17)形成有真空绝热的隔温层(10)，降低高压出线的整体漏热。
8.根据权利要求1所述的±160kV低温超导套管，其特征在于，所述的均压罩(3)固定在联结板(5)上，起到均压作用，且均压罩(3)内留有隐藏隔热组件(4)的位置，节省套管空间。
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