CN111415790B - 一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子 - Google Patents

一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子 Download PDF

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Abstract

本申请属于电力技术设备生产制造技术领域,特别是涉及一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子。现有的直流GIL大多使用盆式绝缘子,但是盆式绝缘子需要放入密闭腔室中,使得其安装复杂,费时费力。本申请提供一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,包括支柱绝缘件,所述支柱绝缘件一端与微粒捕集器相连接,所述支柱绝缘件另一端与中心导体相连接;所述支柱绝缘件包括第一支柱、第二支柱和第三支柱,所述第一支柱包括第一凸弧面和第二凸弧面、所述第二支柱包括第三凸弧面和第四凸弧面,所述第三支柱包括第五凸弧面和第六凸弧面。提高直流条件下稳定性,耐压高,抑制电荷积聚;同时安装简单方便,起到支撑作用。

Description

一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子
技术领域
本申请属于电力技术设备生产制造技术领域,特别是涉及一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子。
背景技术
气体绝缘金属封闭输电线路(Gas-insulated transmission lines,简称GIL)包括直流GIL和交流GIL。在直流电压下,GIL同轴圆柱气体间隙中电场恒定,电场分布取决于绝缘材料电导率,绝缘材料的电导率又在很大程度上受温度、湿度、电场强度及加压时间等诸多因素的影响。
制约直流GIL的关键就在于其内部的绝缘子,绝缘子包括支柱绝缘子和盆式绝缘子。支柱绝缘子是一种特殊的绝缘控件,能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间支柱绝缘子多用于电线杆,慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多悬状的绝缘体,它是为了增加爬电距离的,通常由硅胶或陶瓷制成,就叫绝缘子。绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用,即支撑导线和防止电流回地,这两个作用必须得到保证,绝缘子不应该产生由于环境和电负荷条件发生变化导致的闪络击穿而失效,否则绝缘子就会失去作用,会损害整条线路的使用和运行寿命。
现有的直流GIL大多使用盆式绝缘子,但是盆式绝缘子需要放入密闭腔室中,使得其安装复杂,费时费力。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于现有的直流GIL大多使用盆式绝缘子,但是盆式绝缘子需要放入密闭腔室中,使得其安装复杂,费时费力的问题,本申请提供了一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子。
2.技术方案
为了达到上述的目的,本申请提供了一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,包括支柱绝缘件,所述支柱绝缘件一端与微粒捕集器相连接,所述支柱绝缘件另一端与中心导体相连接;
所述支柱绝缘件包括相互连接的第一支柱、第二支柱和第三支柱,所述第一支柱包括第一凸弧面和第二凸弧面、所述第二支柱包括第三凸弧面和第四凸弧面,所述第三支柱包括第五凸弧面和第六凸弧面,所述第一凸弧面与所述第三凸弧面相连接,所述第四凸弧面与所述第五凸弧面相连接,所述第六凸弧面与所述第二凸弧面相连接。
可选地,所述第一凸弧面与所述第三凸弧面连接处呈凹弧面,所述第四凸弧面与所述第五凸弧面处呈凹弧面,所述第六凸弧面与所述第二凸弧面处呈凹弧面。
可选地,所述第一支柱与所述微粒捕集器相连接,所述第二支柱与所述微粒捕集器相连接,所述第三支柱与所述微粒捕集器相连接。
可选地,所述第一支柱上设置有接地顶针。
可选地,所述第二支柱和第三支柱上均设置有滑动轮。
可选地,所述第一支柱、第二支柱和第三支柱的柱头上均设置有铝板,所述铝板呈长条形。
可选地,所述第一支柱、第二支柱和第三支柱上均设置有预留孔。
可选地,所述第一支柱、第二支柱和第三支柱均为环氧树脂-氧化铝绝缘件。
可选地,所述微粒捕集器中间镂空,所述微粒捕集器呈圆筒状。
可选地,所述第一支柱包括第一导体筒,所述第一导体筒内设置有第一导向环,所述第二支柱包括第二导体筒,所述第二导体筒内设置有第二导向环,所述第三支柱包括第三导体筒,所述第三导体筒内设置有第三导向环。
3.有益效果
与现有技术相比,本申请提供的一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子:
本申请提供的一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,通过讲支柱绝缘件分别与中心导体和微粒捕集器相连接,形成三支柱绝缘子,利用凸起的弧面顺应电场线变化,从而达到降低垂直表面方向上的电场强度,从而达到降低表面电荷积聚量,提高直流条件下稳定性。本申请涉及的支柱绝缘子可以应用于直流气体绝缘金属封闭输电线路,耐压高,抑制电荷积聚;同时安装简单方便,起到支撑作用。
附图说明
图1是本申请的一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子的平面结构示意图;
图2是本申请的支柱绝缘件结构示意图;
图3是本申请的一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子的局部结构示意图;
图4是本申请的一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子与普通交流支柱绝缘子的表面电场强度对比示意图;
图5是本申请的一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子与普通交流支柱绝缘子的表面法向电场强度对比示意图;
图6是本申请的一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子与普通交流支柱绝缘子的表面电荷密度对比示意图;
图中:1-支柱绝缘件、2-微粒捕集器、3-中心导体、4-第一支柱、5-第二支柱、6-第三支柱、7-第一凸弧面、8-第二凸弧面,9-第三凸弧面、10-第四凸弧面、11-第五凸弧面、12-第六凸弧面、13-接地顶针、14-滑动轮、15-第一导向环。
具体实施方式
在下文中,将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述,依照这些详细的描述,所属领域技术人员能够清楚地理解本申请,并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下,各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式,或者替代某些实施例中的某些特征,获得其它优选的实施方式。
直流下的表面电荷积聚会影响到绝缘子的运行稳定性,在电压发生极性反转时容易导致沿面闪络。
参见图1~6,本申请提供一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,包括支柱绝缘件1,所述支柱绝缘件1一端与微粒捕集器2相连接,所述支柱绝缘件1另一端与中心导体3相连接;
所述支柱绝缘件1包括相互连接的第一支柱4、第二支柱5和第三支柱6,所述第一支柱4包括第一凸弧面7和第二凸弧面8、所述第二支柱5包括第三凸弧面9和第四凸弧面10,所述第三支柱6包括第五凸弧面11和第六凸弧面12,所述第一凸弧面7与所述第三凸弧面9相连接,所述第四凸弧面10与所述第五凸弧面11相连接,所述第六凸弧面12与所述第二凸弧面8相连接。
可选地,所述第一凸弧面7与所述第三凸弧面9连接处呈凹弧面,所述第四凸弧面10与所述第五凸弧面11处呈凹弧面,所述第六凸弧面12与所述第二凸弧面8处呈凹弧面。
可选地,所述第一支柱4与所述微粒捕集器2相连接,所述第二支柱5与所述微粒捕集器2相连接,所述第三支柱6与所述微粒捕集器2相连接。
可选地,所述第一支柱4上设置有接地顶针13。
可选地,所述第二支柱5和第三支柱6上均设置有滑动轮14。
可选地,所述第一支柱4、第二支柱5和第三支柱6的柱头上均设置有铝板,所述铝板呈长条形。
可选地,所述第一支柱4、第二支柱5和第三支柱6上均设置有预留孔。
可选地,所述第一支柱4、第二支柱5和第三支柱6均为环氧树脂-氧化铝绝缘件。
可选地,所述微粒捕集器2中间镂空,所述微粒捕集器2呈圆筒状,可实现对管道内微粒的有效收集。
支柱绝缘件1为三个支柱突出结构,该滑动轮14安装在第二支柱5和第三支柱6底部的,实现支柱绝缘件1的滑动,避免支柱绝缘件1装入过程中对管道内腔的划伤。接地顶针13与壳体形成接地配合,实现绝缘子的可靠接地。
所述支柱绝缘件1为环氧树脂-氧化铝绝缘件,包括如下重量份的组分:环氧树脂93~115份、氧化铝305~356份、固化剂35~60份。
例如,环氧树脂100份、氧化铝330份、固化剂50份。
或者,环氧树脂93份、氧化铝305份、固化剂35份。
或者,环氧树脂115份、氧化铝356份、固化剂60份等。
所述支柱绝缘件1也可为环氧树脂-氧化硅绝缘件,包括如下重量份的组分:环氧树脂93~115份、氧化硅305~356份、固化剂35~70份。
例如,环氧树脂100份、氧化硅330份、固化剂50份。
或者,环氧树脂93份、氧化硅305份、固化剂35份。
或者,环氧树脂115份、氧化硅356份、固化剂70份等。
该支柱绝缘子的制备方法包括:
1、混料阶段,将环氧树脂100份、氧化铝330份进行混合,混合温度为130℃;
2、加料阶段,将固化剂50份加入到混料阶段混合后的原料中,进行搅拌;
3、模中固化阶段,固化温度为130℃,固化时间为12h;
4、脱模固化,工件进行脱模后处于温箱中进行固化,固化时间为16h。
可选地,所述第一支柱4包括第一导体筒,所述第一导体筒内设置有第一导向环15,所述第二支柱5包括第二导体筒,所述第二导体筒内设置有第二导向环,所述第三支柱6包括第三导体筒,所述第三导体筒内设置有第三导向环。这里的第一导向环15、第二导向环和第三导向环结构和作用相同,该第一导向环15可以防止导体在深入第一导体筒内时划伤导体,使得出现金属粉末或者尖角。
支柱绝缘件1上预留位置预留5mm的孔,使用氩弧焊将放入的导电杆与支柱绝缘件1筒体焊接在一起,在焊接过程中应间歇点焊,防止温度过高灼烧环氧树脂-氧化铝绝缘件本体。
微粒捕集器2与支柱绝缘件1固定后,在第一支柱4、第二支柱5和第三支柱6柱头上连接长条形铝板,将铝板焊接在壳体上,在焊接过程中,应注意点焊时间适宜,防止出现焊漏或虚接的情况。
以上焊接完成后,对支柱绝缘件1进行防护,吸尘器辅助进行打磨处理。
不同于盆式绝缘子,GIL中大量应用到支柱绝缘子,直流支柱绝缘子具有易安装及可靠性高的特点,在原有交流支柱绝缘子基础上,提高了支柱绝缘子沿面距离,适当调整沿面曲率,使原有三接头处法向电场集中的区域过渡到绝缘子中部,这样可以大大降低运行过程中三接头处的表面电荷,提高运行稳定性。
利用仿真手段对上述两种支柱绝缘子进行验证,对中间的导体部分施加直流电压126kV,同时令外壳接地。可得直流支柱的形态改变对电势分布调控有着明显的效果。
其表面的电场强度如图4所示,可见直流三支柱的表面电场最大值降低了很多,从交流三支柱的3.3kV/mm降低到了2.9kV/mm。同时,在最大值所在位置之外,直流三支柱的表面电场也并未比交流三支柱高出太多。这保证了直流三支柱的在直流高压下的耐压能力强于交流三支柱。
其表面的法向电场强度(垂直于表面的电场强度)如图5所示,可见直流三支柱的表面法向电场最大值降低了很多,从交流三支柱的2kV/mm以上降低到了1.5kV/mm左右。由此可说明直流三支柱的法向电场强度得到了削弱,有助于提升其在直流高压下的运行稳定性。
其加压10小时积聚的表面电荷密度如图6所示,可见直流三支柱的表面电荷密度最大值大大降低,从交流三支柱的
Figure GDA0003074145910000051
降低到了
Figure GDA0003074145910000052
由于表面电荷直接关系到电压极性反转后耐压能力的下降,越少的表面电荷,则影响越小,耐压能力下降越少。可见直流三支柱具有更强的极性反转后的耐压能力,能更好地适应直流工作环境。
要说明的是,本申请并不局限于GIL,对于GIS也适用。
本申请提供的一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,通过讲支柱绝缘件分别与中心导体和微粒捕集器相连接,形成三支柱绝缘子,利用凸起的弧面顺应电场线变化,从而达到降低垂直表面方向上的电场强度,从而达到降低表面电荷积聚量,提高直流条件下稳定性。本申请涉及的支柱绝缘子可以应用于直流气体绝缘金属封闭输电线路,耐压高,抑制电荷积聚;同时安装简单方便,起到支撑作用。
图4中:水平轴为绝缘子表面位置,纵轴为电场强度。
图5中:水平轴为绝缘子表面位置,纵轴为法向电场强度。
图6中:水平轴为绝缘子表面位置,纵轴为表面电荷密度。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述,但是所属领域技术人员应当理解,在本申请公开的原理和范围内,可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定,并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (9)

1.一种直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,其特征在于:包括支柱绝缘件(1),所述支柱绝缘件(1)一端与微粒捕集器(2)相连接,所述支柱绝缘件(1)另一端与中心导体(3)相连接;
所述支柱绝缘件(1)包括相互连接的第一支柱(4)、第二支柱(5)和第三支柱(6),所述第一支柱(4)包括第一凸弧面(7)和第二凸弧面(8)、所述第二支柱(5)包括第三凸弧面(9)和第四凸弧面(10),所述第三支柱(6)包括第五凸弧面(11)和第六凸弧面(12),所述第一凸弧面(7)与所述第三凸弧面(9)相连接,所述第四凸弧面(10)与所述第五凸弧面(11)相连接,所述第六凸弧面(12)与所述第二凸弧面(8)相连接;所述第一凸弧面(7)与所述第三凸弧面(9)连接处呈凹弧面,所述第四凸弧面(10)与所述第五凸弧面(11)处呈凹弧面,所述第六凸弧面(12)与所述第二凸弧面(8)处呈凹弧面。
2.如权利要求1所述的直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,其特征在于:所述第一支柱(4)与所述微粒捕集器(2)相连接,所述第二支柱(5)与所述微粒捕集器(2)相连接,所述第三支柱(6)与所述微粒捕集器(2)相连接。
3.如权利要求1所述的直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,其特征在于:所述第一支柱(4)上设置有接地顶针(13)。
4.如权利要求1所述的直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,其特征在于:所述第二支柱(5)和第三支柱(6)上均设置有滑动轮(14)。
5.如权利要求1所述的直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,其特征在于:所述第一支柱(4)、第二支柱(5)和第三支柱(6)的柱头上均设置有铝板,所述铝板呈长条形。
6.如权利要求1所述的直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,其特征在于:所述第一支柱(4)、第二支柱(5)和第三支柱(6)上均设置有预留孔。
7.如权利要求1~6中任一项所述的直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,其特征在于:所述第一支柱(4)、第二支柱(5)和第三支柱(6)均为环氧树脂-氧化铝绝缘件。
8.如权利要求7所述的直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,其特征在于:所述微粒捕集器(2)中间镂空,所述微粒捕集器(2)呈圆筒状。
9.如权利要求7所述的直流气体绝缘金属封闭输电线路用支柱绝缘子,其特征在于:所述第一支柱(4)包括第一导体筒,所述第一导体筒内设置有第一导向环(15),所述第二支柱(5)包括第二导体筒,所述第二导体筒内设置有第二导向环,所述第三支柱(6)包括第三导体筒,所述第三导体筒内设置有第三导向环。
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