CN113242673A - 一种高压套管及高压输电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高压套管及高压输电系统，涉及输电技术领域，利用空气强迫对流原理对高压套管进行降温，实现高压套管的高效散热。本发明的高压套管包括导电杆和空气强迫对流装置，导电杆内形成有风道，风道包括进风口和出风口，空气强迫对流装置包括风机，风机可将外部空气通过进风口吹入风道内。本发明的高压套管用于高压输电。

Description

一种高压套管及高压输电系统

技术领域

本发明涉及输电技术领域，尤其涉及一种高压套管及高压输电系统。

背景技术

在高压输电过程中，用于高压输电的高压设备需要长时间的承受高电压，大电流以及强机械负荷的叠加作用，内部存在很高的电、热以及机械应力。其中，高压套管作为高压设备中常用的重要部件，其内部的导电杆也需要承受高电压以及大电流，会在高压套管内部产生一定的热量。由于导电杆内部持续产热，在导电杆外的绝缘套又会导致热量无法有效散出，从而引起高压套管的温度升高，导致高压套管出现绝缘失效的情况。

为了解决高压套管内部温度过高的问题，常见的解决方式有两种，一种是在传统自然冷却的基础上对高压套管的体积和尺寸进行改动，通过将导电杆做粗，增大其比热容和散热面积，降低发热量；另一种是采取液体冷却方式，如利用换流阀冷却系统，将换流阀冷却系统中的冷却液体引入到高压套管的导电杆内，对导电杆进行充分冷却，然后冷却液体再从导电杆内流动至换流阀冷却系统中。

上述解决方式中，如果采用增大体积和尺寸的方式，则会出现高压套管的尺寸增大、重量增大，制造成本也会增加。如果选用冷媒介质进行液体冷却，由于冷却液体需要在换流阀冷却系统和导电杆之间流动，在流动过程中可能存在冷却液体泄漏到套管内部及换流阀阀厅中的风险，安全隐患较大。

发明内容

本发明提供一种高压套管及高压输电系统，能够在保持高压套管原有尺寸和避免冷却液体泄漏的前提下，实现高压套管的高效散热。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种高压套管，包括导电杆和空气强迫对流装置，导电杆内形成有风道，风道包括进风口和出风口，空气强迫对流装置包括风机，风机可以将外部空气通过进风口吹入风道内。

本发明实施例提供的高压套管，因为导电杆内形成有风道，而风道又包括进风口和出风口，使得内外空气可以通过进风口和出风口进行流通。同时，还包括有空气强迫对流装置，空气强迫对流装置中的风机可以通过进风口将外部空气吹入风道内，使得导电杆内部发生空气强迫对流现象，加快内部空气流动，将内部的热量带出，从而避免高压套管的温度过高，出现绝缘失效的问题。相比现有技术而言，本申请实施例提供的高压套管，通过风机将外界的空气吹入导电杆内部的风道中，利用空气的强迫对流对导电杆进行降温，在保持高压套管原有尺寸和避免冷却液体泄漏的前提下，实现高压套管的高效散热。

进一步地，空气强迫对流装置也可以包括传感器和控制器，传感器可以用于检测风机的风压、风机轴承温度和导电杆的温度，控制器则可以根据检测的风机的风压、风机轴承温度和导电杆的温度控制风机的运行状态。

进一步地，传感器可以包括温度传感器，具体的，温度传感器可以包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器及第四温度传感器。第一温度传感器位于风机和进风口之间，用于检测吹入风道内的气流的温度，第二温度传感器位于出风口外，用于检测从风道内流出的气流的温度，第三温度传感器设置在导电杆外壁，且设置于导电杆的轴向的中部位置，用于检测导电杆上的温度；第四温度传感器位于风机的轴承处，用于检测风机的轴承温度。

进一步地，空气强迫对流装置还可以包括通风管路，通风管路包括有进风管路和出风管路，风机可以通过进风管路与进风口连接。进而将外界空气吹入到导电杆内的风道中。

进一步地，风机的数量可以为多个。

进一步地，导电杆内的风道包括进风风道和出风风道，进风风道的第一端和出风风道的第一端位于导电杆的第一端，进风口位于进风风道的第一端，出风口位于出风风道的第一端，而且进风风道的第二端和出风风道的第二端在导电杆的第二端的内侧连通。

进一步地，也可以在导电杆内设置空冷管，空冷管沿轴向延伸，空冷管的第二端和导电杆的第二端的内侧有间隙，空冷管内部形成进风风道，空冷管和导电杆之间的空间形成出风风道。

进一步地，在具有空冷管的时候，在出风风道内设置有浮动支撑部，浮动支撑部卡接在空冷管和导电杆之间。

进一步地，可以在导电杆内沿轴向方向设置隔板，隔板的第二端与导电杆的第二端的内侧有间隙，这样，隔板就将导电杆内部分隔成进风风道和出风风道。

进一步地，在导电杆的第一端具有多个孔，多个孔沿着轴向方向延伸，在导电杆的第二端的内侧相互连通，多个孔形成进风风道和出风风道。

进一步地，在进风风道的侧壁上设有多个短路通道，短路通道可以将进风风道和出风风道连通。

另一方面，本发明实施例提供了一种高压输电系统，包括连接在一起的高压母线、均压球以及上一方面中的高压套管。

本发明实施例提供的高压输电系统，因为包括第一方面提供的高压套管，能够利用空气强迫对流对高压套管进行降温。与现有技术相比，在保持高压套管原有尺寸以及避免冷却液体泄漏的前提下，实现高压套管的高效散热。

进一步地，均压球可以包括第一均压球和第二均压球，高压母线的第一端和高压套管的第一端连接于第一均压球内，高压母线的第二端则位于第二均压球内；风机位于第一均压环内或第二均压环内。

进一步地，高压输电系统还包括位于均压罩，均压罩位于高压套管的第一端；风机位于均压罩内。

进一步地，高压输电系统还包括多个均压环，多个均压环位于高压套管的第一端；风机位于多个均压环之间。

进一步地，上述高压输电系统还可以包括高电位取能装置，高电位取能装置的输出端连接空气强迫对流装置，用于从高压母线上提取电能，并给空气强迫对流装置供电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的高压套管的连接关系示意图；

图2为本发明实施例提供的高压套管中导电杆与通风管路连接的一种连接示意图；

图3为本发明实施例提供的高压套管中导电杆与通风管路连接的另一种连接示意图；

图4为本发明实施例提供的高压套管中导电杆与通风管路连接的又一种连接示意图；

图5为本发明实施例提供的高压套管中导电杆内部结构图；

图6为本发明实施例提供的高压套管中导电杆内设有空冷管的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的高压套管中导电杆内设有空冷管的另一种结构示意图；

图8为本发明实施例提供的高压套管中导电杆另一种内部结构图；

图9为图8提供的导电杆的A向剖视图；

图10为本发明实施例提供的高压套管中导电杆又一种内部结构图；

图11为本发明实施例提供的高压输电系统中风机设于第二均压球时的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的高压输电系统中第二均压球内的局部图；

图13为本发明实施例提供的高压输电系统中风机位于高压套管端部的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的高压输电系统中风机位于高压套管端部的均压环的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的高压套管系统中风机位于高压套管端部的均压罩内的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的高压输电系统中感应取电装置的结构示意图；

图17为发明实施例提供的高压输电系统中感应取电装置的原理示意图。

附图标记：

01-高压套管；011-绝缘套；012-法兰面；02-高压母线；021-通孔；031-第一均压球；032-第二均压球；04-隔板；05-金具；07-均压环；08-屏蔽壳；09-均压罩；1-导电杆；11-进风风道；111-进风口；12-出风风道；121-出风口；2-空冷管；21-短路通道；22-导流片；3-通风管路；31-进风管路；32-出风管路；4-风机组件；41-集风罩；411-开口；42-风机；421-风机壳；422-风机叶片；423-固定部；43-逆止阀；5-传感器；51-第一温度传感器；52-第二温度传感器；53-第三温度传感器；6-控制器；71-固定封头；72-浮动支撑部；721-流通口；8-电流互感器；81-磁芯；811-气隙；82-金属线圈；9-供电电路；90-电能转换电路；91-一级交流母线；92-二级直流母线；93-前端冲击保护支路；94-谐振电路；95-整流滤波电路；96-直流稳压电路；97-开关。

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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

首先对本申请涉及的一些相关背景作简单介绍。

换流站是为了在高压输电过程中，完成交流电转变为直流电或者直流电转变为交流电而建立的站点。换流站的核心就是阀厅，在阀厅内设置有换流阀，换流阀是用于输电工程的核心设备。换流变压器是为了输电工程中的电力变压器，其通过高压套管和高压母线实现于阀厅内换流阀的连接，共同完成输电工程。

高压输电是将电压升压后进行传输的一种方式，因为电压越高，在输电过程中产生的损耗就越小。但是，高压设备在长期运行中承受着高电压、大电流以及强机械负荷的叠加作用，内部存在很高的电、热以及机械应力。其中，高压套管内部的导电杆因为起到了载流的作用，容易产生一定的热量，如果不及时的散出，内部的热量就会不断的积累，高压套管温度不断升高，就可能导致高压套管绝缘失效。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种高压套管，利用空气强迫对流对高压套管内的导电杆进行散热，在保持高压套管原有尺寸以及避免冷媒泄露的前提下，实现高压套管的高效散热。

本发明实施例提供的高压套管，包括导电杆和空气强迫对流装置，在导电杆内形成有风道，风道包括进风口和出风口；空气强迫对流装置包括风机，风机用于将外部空气通过进风口吹入风道内。

本发明实施例提供的高压套管，在导电杆内形成有风道，而风道包括进风口和出风口，使得内外空气可以进行流通。同时，还包括有空气强迫对流装置。空气强迫对流装置包括有风机，风机可以通过进风口将外部空气吹入风道内，使得导电杆内部发生空气强迫对流现象，将内部的热量带出。从而避免高压套管的温度过高，出现绝缘失效的情况。本发明实施例提供的高压套管，通过空气强迫对流装置的风机将外界的空气吹入导电杆内部的风道中，利用空气强迫对流对高压套管进行降温，在保持高压套管原有尺寸以及避免冷媒泄露的前提下，实现高压套管的高效散热。

需要说明的是，当高压套管应用于高压输电设备中时，如图11中所示，导电杆的外围设置有绝缘套011，起到绝缘作用。另外，导电杆的材料可以选择使用导电性较好的金属材料。例如铜和铝，其中，使用铝制导电杆，可以大幅减轻高压套管整体的重量。

此外，由于在绝缘套和导电杆之间存在间隙，可能会出现放电现象。为了保持良好的绝缘性能，在实际应用中，通常在导电杆和绝缘套之间的空间中设置绝缘材料，用于形成绝缘空间。作为示例的，可以设置电容芯体，其中，电容芯体主要包括金属衬管和包覆在金属衬管外周的环氧树脂胶浸纸绝缘结构。

在一些实施例中，如图1所示，空气强迫对流装置还包括通风管路3。其中，如图2所示，通风管路3包括进风管路31和出风管路32。风机42通过进风管路31与进风口111连接。

在实际应用中，可以设置通风管路3，通风管路3用于引导进入导电杆1的冷风和从导电杆1内吹出的热风。通风管路3包括进风管路31和出风管路32，进风管路31与进风口111连接，风机42的风可以通过进风管路31吹入进风口111，设置通风管路3可以方便进行风机42的设置，对导电杆1内部进行冷却降温。

需要说明的是，在一些实施例中，也可以不设置通风管路3。图2给出的是风机42通过进风管路31与进风口111连接，也可以将风机42设置在进风口111处，风机42的风直接吹入进风口111。在这里，为了方便在合适的位置安装风机42，选择利用进风管路31与进风口111连接。

在上述实施方式的基础上，所述空气强迫对流装置还包括过滤器(图中未具体示出)，过滤器设置在所述进风管路31中。

为了对外界空气进行过滤，可以在进风管路31中设置过滤器，用于过滤外界空气，防止外界空气中的杂物在导电杆1内部堆积，从而影响空气强迫对流的效果。

可选的，如图12所示，空气强迫对流装置还包括集风罩41，风机42设置在集风罩41内，集风罩41具有收集外界空气的开口411。

风机42和集风罩41组成一个风机组件4，风机组件4中的风机42与进风管路31的进风口连通。

因为集风罩41具有收集外界空气的开口，外界的空气可以通过集风罩41的开口411进入集风罩41内，而集风罩41内的风机42可以将空气经过风机42送入进风管路31的进风口，进而利用空气对高压套管进行降温。

当然，风机组件4也可以不设置集风罩41，风机42直接将外界空气吹入到进风管路31的进风口处，经过进风管路31将空气送入到高压套管内的风道中。

在一些实施例中，如图12所示，在进风管路31的进风口处设置有逆止阀43，逆止阀43可以允许风机42的风吹入进风管路31内，同时能够阻止进风管路31内的空气回流到风机42内。

由于进风管道31内的风有可能从进风管路31的进风口处回流。为了防止回流现象的发生，在进风管路31的进风口处设置了逆止阀43。这样，进风管路31的进风口处只允许风吹入进风管路31，进风管路31中的风不能回流到风机42内。

关于风机42，如图12所示，给出了一种具体的风机结构，风机42包括风机壳421和风机叶片422，风机壳421与集风罩41固定。

从图12可以看到，风机42包括有风机壳421和内部的风机叶片422。在有集风罩41的情况下，风机壳421与集风罩41之间通过固定部423进行固定。固定部423可以为卡接结构，或者可以直接将集风罩41和风机壳421通过固定部423焊接在一起。此处，对固定部423不做具体的限定，只要能够实现风机壳421和集风罩41的固定，都可以当作固定部423。

在一些实施例中，如图1所示，空气强迫对流装置还包括传感器5以及控制器6，传感器5用于检测风机42的风压、风机42轴承温度以及导电杆1的温度，控制器6用于根据检测到的风机42的风压、风机42轴承温度以及导电杆1的温度控制风机42的运行状态。

为了能够更好的掌握导电杆1的温度和风机42的风压，空气强迫对流装置设置有传感器5，传感器5可以检测导电杆1的温度、风机42的风压和风机42的轴承温度。同时，为了能够根据传感器5所检测到的温度和风压，实时控制风机42的速率，设置有控制器6。控制器6可以根据传感器5反馈的信息使风机42以合适的速率运行。这样，高压套管的温度既不会过高，也不会出现风机42的速率过高所带来的能源浪费的情况，使高压套管的温度保持在一个合适的范围内。

如图1所示，传感器5所检测的到信息可以传递到控制器6，控制器6接收到相关信息之后，可以控制风机42以不同的速率运行。

当使用风机42对导电杆1进行冷却的时候，需要掌握导电杆1温度的变化情况，可以利用温度传感器对导电杆1的温度进行检测，了解其变化情况。而为了更加充分的了解导电杆1温度以及冷却效果如何，可以通过检测高压套管不同位置的温度来实现。例如，可以检测进入导电杆1内部的进风温度和从导电杆1内部出来的出风温度。通过比较两者之间的温差，了解换热效率。

具体的，温度传感器可以包括第一温度传感器、第二温度传感器以及第三温度传感器。第一温度传感器位于风机和进风口之间，用于检测吹入风道内的气流的温度。如图2、图3和图4所示，由于进风口111连接有进风管路31，可以将第一温度传感器51设置在进风管路31中。第二温度传感器位于出风口外，用于检测从风道内流出的气流的温度。同样的，如图2、图3和图4所示，可以将其设置在与出风口121连接的出风管路32中。当然，在没有设置进风管路31和出风管路32时，也可以将第一温度传感器51和第二温度传感器52设置在其它的位置，来检测进出风道的气流的温度。如图2、图3和图4所示，第三温度传感器53设置在导电杆1外壁，且靠近导电杆1的轴向的中部位置，用于检测导电杆1上的温度。由于导电杆1是设置在绝缘套的内部，靠近导电杆1轴向的中部位置位于绝缘套的中心区域，热量不容易散出。因此导电杆1中间位置的散热效果相对较差，需要重点关注导电杆1中部位置的温度如何，所以将第三温度传感器53设置在导电杆1的中部位置。通过设置多个温度传感器，可以检测进风温度、出风温度以及导电杆1典型位置的温度。进而根据检测到的温度进行适当的调整，以保证导电杆1不出现温度过高的情况。

需要说明的是，为了可以更加精确的测定导电杆1外壁各个位置的温度。如图1所示，可以在导电杆1的不同位置处设置多个温度传感器。即用于检测导电杆1内部温度的第三温度传感器53可以为多个。这样，就可以掌握导电杆1内不同位置的温度情况，当出现导电杆1局部温度过高的情况时，可以及时的发现。

另外，为了检测风机轴承位置的温度，可以在图13所示的风机42的轴承位置处设置第四温度传感器(图中未示出)，检测风机的轴承温度，了解风机42的运行状况。

在实际的应用中，当本申请实施例中的高压套管应用于换流变压器时，还可以设置温度传感器检测换流变压器升高座的内部油温，结合上述设置在导电杆1内的第三温度传感器53，可以计算出导电杆1与换流变压器之间的温差大小。

需要说明的是，图1中第三温度传感器53设置的位置以及第三温度传感器53的数量只做为一种示例，可以根据实际情况在不同的位置设置不同数量的第三温度传感器53。

在一些实施例中，传感器5还包括风压传感器(图中未示出)，风压传感器位于进风管路31内。

风压传感器设置在进风管路31中，用于检测风压的大小。由于设置有过滤器，为了检测是否在过滤器处发生堵塞，在进风管路31内还设置有压力传感器。根据压力传感器反馈的信息，判断是否在过滤器处发生堵塞。

在一些实施例中，风机42的数量为多个。

为了保证空气强迫对流装置能够正常运行，可以设置多个风机42，如图1和图11所示，设置有两台风机42。当其中一台风机42发生故障时，另一台风机42可以正常运行，保持风机42工作正常。当然，也可以只设置一个风机42，这里，优选的，设置两个风机42。

需要说明的时，两台风机42可以同时运行，这样可以加大通风管路中的进风量，提高冷却效率，也可以选择其中一台风机42工作，当处于工作状态中的风机42发生故障时，另一台风机42切换开始运行。可以根据实际需求选择不同的运行方式。

需要说明的是，风机42的安装可以是引风式安装，也可以是鼓风式安装，在实际应用中，可以根据实际需求选择合适的设置方式。

在一些实施例中，如图5所示的导电杆1，导电杆1内的风道包括进风风道11和出风风道12，进风风道11的第一端和出风风道12的第一端位于导电杆1的第一端，进风口111位于进风风道11的第一端，出风口121位于出风风道12的第一端，进风风道11和出风风道12的第二端在靠近导电杆1的第二端处连通。

为了更好的对导电杆1内部进行冷却，风道包括进风风道11和出风风道12，外部空气从进风口111进入进风风道11后，在靠近到导电杆1第二端的位置处和出风风道12连通，经过换热后的热风通过出风风道12从出风口121吹出，由于划分出了进风风道11和出风风道12，可以使空气进行充分的换热冷却。

当然也不具体设置出图5中所示的进风风道11和出风风道12，只通过进风口111和出风口121进行内外空气的流通，只是因为内部空气没有具体区分不同的风道，换热效率会有所降低。

在这里，为了提高冷却效率，将风道分成进风风道11和出风风道12。

在另一些实施例中，为了将导电杆1内部的风道进行划分，可以如图5、图6和图7所示，在导电杆1内沿轴向方向设有空冷管2，空冷管2的第二端与导电杆1的第二端的内侧具有间隙，空冷管2的内部形成进风风道11，空冷管2与导电杆1之间的空间形成出风风道12。

导电杆1内设置有空冷管2，空冷管2内部形成进风风道11，空冷管2与导电杆1之间的空间形成出风风道12。因为空冷管2的第二端与导电杆1的第二端的内侧具有间隙，进风风道11和出风风道12在这里连通，冷风从进风风道11流入后，在此处进入出风风道12，然后沿着出风风道12吹出。

由于空冷管2安装在导电杆1的内部，为了保持空冷管2位置的固定，如图5所示，在出风风道12内设有浮动支撑部72，即在导电杆1和空冷管2之间的空间内设有浮动支撑部72，浮动支撑部72卡接于导电杆1和空冷管2之间，具体的，浮动支撑部72优选采用绝缘材料，且浮动支撑部72的两侧分别抵靠导电杆1的内壁和空冷管2的外壁，实现浮动支撑部72被相对稳固的卡接在导电杆1和空冷管2之间，这样，通过浮动支撑部72，可以在导电杆1和空冷管2之间起到绝缘支撑隔离电流、保持二者间隙相对稳定的作用，同时起到一定的减震作用，也使得空冷管2和导电杆1位于同一轴线上。

其中，如图5中所述，浮动支撑部72设置在出风路径中，所以为了保持风能够顺利流动，在浮动支撑部72上设置有流通口721，用于让风能够顺利流通。

在上述实施例的基础上，如图5所示，可以在进风风道11的侧壁上设置短路通道21，进风风道11内的风可以通过短路通道21直接进入出风风道12中。短路通道21的设置，可以打乱回流的风，增加紊流，达到提高热交换的效果，同样也可以对导电杆1的特殊位置进行直接冷却。

在一些实施例中，如图6所示，在空冷管2的外壁上设有导流片22，导流片22的设置，可以获得不同的风速和风向，提高对导电杆1的不同部位的冷却效果，需要说明的是，导流片22可以通过焊接安装在空冷管2的外壁上。

在一些实施例中，如图7所示，沿空冷管2的轴向方向，空冷管2的外管径不相同。因为外管径的不同，空冷管2与导电杆1之间的间隙大小也不相同，空气在流动过程中，也会遇到不同的坡度，方向也会有所改变。这样，同样可以获得不同风速和方向的冷风，对导电杆1的各个部位起到不同的冷却效果。

在另一些实施例中，为了对导电杆1内部的风道进行划分，也可以如图10所示，在导电杆1内沿轴线方向延伸有一块隔板04，隔板04的第二端处与导电杆1的第二端的内侧具有间隙，隔板04将导电杆1内部分隔成进风风道11和出风风道12。通过隔板04，将导电杆1内部的空间一分为二。在导电杆1的第二端的内侧，隔板04与导电杆1具有间隙，进风风道11和出风风道12在此连通，进风风道11内的风也在此流动至出风风道12，进而出风口121吹出。

如图10所示，可以看到导电杆1内的空气流动方向，从导电杆1上半部的进风风道11进风，然后从导电杆1下半部的出风风道12出风。这种空气流动方式会使得导电杆1的上半部冷却效果较好，而导电杆1的下半部接触到的是已经在进风风道11内进行换热之后的空气，冷却效果稍差。

对比而言，利用如图5、图6和图7中所示的空冷管2划分风道时，冷风从空冷管2内部的进风风道11流动，然后从位于风冷管2和导电杆1之间的出风风道12出风。冷风能够与导电杆1进行全方位的换热，对导电杆1的整体冷却效果较好。

需要说明的是，为了将图1和图10中的隔板04固定在导电杆1，可以在导电杆1内部相应的位置设置固定结构。例如，可以在导电杆1的内部设置凹槽，将隔板04设置在对应的凹槽中。在另一些实施例中，为了将导电杆1内的风道进行划分，也可以如图8和图9所示，导电杆1的第一端具有多个孔，多个孔沿轴向方向延伸，在导电杆1的第二端的内侧相互连通，多个孔形成进风风道11和出风风道12。

如图8和图9所示，一体制成的导电杆1形成蜂窝状结构，中间位置的孔即为进风风道11，在导电杆1的第一端与进风口111连通，位于周边位置的孔，其中一部分的孔作为出风风道12，在导电杆1的第一端汇合后与出风口121连通。

或者选择其中一些孔作为进风风道11，在导电杆1的第一端汇合后与进风口111连通，另一部分孔作为出风风道12，在导电杆1的第一端汇合后与出风口121连通。具体的可以根据实际情况选择。

其中，如图8所示，出风口121设置在导电杆1的管壁上，因此在导电杆1的第一端设置有固定封头71，起到封堵的作用，让风能够从出风口121流出。

接着，对于通风管路3的设置也有不同的方式。

在一些实施例中，如图2所示，进风管路31的第一端和进风口111连接，出风管路32的第一端与出风口121连接；进风管路31的第二端位于距离导电杆1的第一端一定距离处，出风管路32的第二端位于导电杆1的第一端处。如图2所示，进风管路31的第二端与导电杆1的第一端具有一定的距离。出风管路32的长度可以相对短一些，出风管路32的第二端在出风口121附近，即在导电杆1的第一端处。

风从进风管路31的第二端吹入进风口111，从出风管路32的第二端吹出。这样，因为进风管路31的第二端与出风管路32的第二端不在同一个位置，不会出现从出风管路32中吹出的风再次从进风管路31中吹入到导电杆1内，热风回流的情况。

在另一些实施例中，如图3所示，进风管路31的第二端位于导电杆1的第一端处，出风管路32的第二端位于距离导电杆1的第一端一定距离处。

或者如图4所示，进风管路31的第二端和出风管路32的第二端都位于距离导电杆1的第一端有一定距离处，且进风管路31的第二端与出风管路32的第二端相距预设的距离。

需要说明的是，上述所说的一定距离以及预设的距离，一般来说不低于1m，即进风管路31的第二端与出风管路的第二端之间的距离不低于1m。这样，可以避免热风回流情况的发生，实际的距离可以根据实际的情况进行调整。

上述设置方式，同样可以达到防止热风回流的效果。

需要说明的是，可以通过焊接或者螺纹连接的方式，将进风管路31与进风口111、出风管路32与出风口121进行连接，通风管路3可以选择使用轻金属或者塑料制成。

另一方面，本发明实施例提供了一种高压输电系统，包括连接在一起的高压母线、均压球、以及上一方面实施例中的高压套管。

本发明实施例提供的高压输电系统，因为包括第一方面提供的高压套管，能够利用冷风对套管进行降温，与现有技术相比，能够在保持高压套管原有尺寸和避免冷媒泄漏的前提下，实现高压套管的高效散热。

在一些实施例中，如图11所示，均压球包括第一均压球031和第二均压球032，高压母线02的第一端和高压套管01的第一端连接于第一均压球031中，高压母线02的第二端位于第二均压球032中。

如图11所示，在高压套管的第一端设置有金具05和均压罩09，通过金具05的连接，将高压套管01的第一端与高压母线02的第一端连接在第一均压球031内。高压母线02的第二端位于第二均压球032内，因为高压母线02的第二端连接比较复杂，所以，第二均压球032的尺寸一般都比较大。

进一步地，空气强迫对流装置中的风机42可以设置在第一均压球031或者第二均压球032中。

当风机42设置在第一均压球031内时，风机42距离高压套管较近，可以比较方便的设置风机42和通风管路3，可以更加方便的进行安装。

当然，风机42也可以设置在第二均压球032内。如图11所示，风机组件4设置在第二均压球032内，通风管路3设置在高压母线02内，如图12所示，高压母线02位于第二均压球032内的位置设有通孔021，通风管路3穿过通孔021与风机组件4连通。

当风机组件4设置在第二均压球032内时，可以将通风管路3设置在高压母线02的内部，这样可以防止对外界产生电磁场影响。为了将通风管路3与第二均压球032内的风机组件4进行连通，如图12所示，在高压母线02位于第二均压球032内的位置设有通孔021，通风管路3可以穿过通孔021与风机组件4连通。

需要说明的是，在风机组件4有多个的情况下，可以在高压母线02的不同位置设置通孔021，尽量使高压母线02上的通孔021错开，这样可以减少通孔021对高压母线02载流的影响。

在上述基础上，如图12所示，风机组件4中集风罩41的开口411朝向第二均压球032的重力方向。

因为风机组件4位于第二均压球032内，高压母线02的第二端通过第二均压球032与换流阀等设备进行连接，连接点会因为接触电阻的存在产生一定的热量，导致第二均压球032上部的空气温度高于环境的温度。为了防止上部的空气进入到风机42内，所以选择将集风罩41的开口411方向朝向第二均压球032的重力方向，即开口411方向朝下。这样第二均压球032上部的空气不容易通过开口411进入到集风罩41内，使得集风罩41内的空气温度接近于外界环境的温度，进而提高对高压套管的降温效果。

此外，风机42除了可以设置在距离高压套管01相对较远的第一均压球031内和第二均压球032内，还可以设置在高压套管01的第一端的端部。如图13所示，为风机42设置在高压套管01的第一端时的结构示意图。可以看到，风机42固定设置在高压套管01的第一端的法兰面012的一侧，风机42连接的进风管路31直接连接到高压套管01内的进风口。当风机42设置在高压套管31的第一端时，进风管路31的连接和设置比较简单，能够比较方便的进行安装。当然，风机42也可以根据实际情况设置在其它的位置，并不限于以上几种情况。

如图14所示，为了对高压套管01的端部进行均压，使得其端部各位置之间等电压，在高压套管01的第一端设置有多个均压环07。此时，可以利用均压环均匀电场和屏蔽的作用，将风机42设置在多个均压环07之间，起到一个电位屏蔽的作用。

同样的，也可以如图15所示，在高压套管01的第一端设置均压罩09，同样能够起到均匀电场的作用。对应的，当高压套管01的第一端设置有均压罩09的时候，也可以把风机42设置在端部的均压罩09内。

为了给风机42供电，可以设置供电装置。具体的，可以有多种方式进行供电。例如，可以使用家用的110V-220V的交流电给风机42供电，或者在风机42内设置蓄电池进行供电。

但是，为了更加方便、有效的对风机42进行长期的供电，本发明提供的高压输电系统还包括高电位取能装置，该装置的输出端连接空气强迫对流装置，可以从高压母线02上提取电能，将电能转换为可靠的低压电，并给风机42供电。

具体的，上述高电位取能装置可以利用电磁线圈取能或者电容取电，也可以为其他能够从高电位进行取能的装置。然后经过转换将其转换为低压电，给风机进行供电。需要说明的是，利用上述高电位取能装置所获得的最终电能可以为交流电或者直流电，以满足风机不同的用电需求。

下面，具体介绍一种利用电磁感应原理进行取能的感应取能装置。

如图16所示，感应取能装置包括电流互感器8和供电电路9，电流互感器8设置在高压母线02外围，通过电磁感应产生低压交流电，供电电路9用于将电流互感器8产生的电能转换为恒定的低压直流电。因为感应取能装置设置在高压母线02的外围，这样，可以在高压母线02处利用电磁感应就地取能，给风机42供电。避免了在地面通过引线给高电位供电带来的击穿隐患。

电流互感器8通过电磁感应原理，在高压母线02的外围感应出电压，因为电流互感器8所感应出来的电压，无法直接连接风机42等负载。所以，还包括有供电电路9，供电电路9可以将电流互感器8获得的电能进行处理，最终得到适合风机42的稳定的直流电，为风机42进行供电。

进一步的，如图16所示，电流互感器8包括磁芯81和一个或者多个金属线圈82构成，磁芯81为筒状结构，环绕在高压母线02的外壁，金属线圈82绕制在磁芯81的表面。由此，可以在高压母线02位置，通过电磁感应原理可以感应出电压。

在一些实施例中，磁芯81上开有一个或者多个气隙811，其材料可以使用软磁材料制得。

在一些实施例中，如图16所示，感应取电装置还包括屏蔽壳08，电流互感器8和供电电路9设置在屏蔽壳08内部，防止外界环境影响感应取电装置的工作，并能够屏蔽电磁辐射。

在一些实施例中，如图17所示，供电电路9包括一级交流母线91、二级直流母线92和电能转换电路90。其中，电能转换电路90并联连接在一级交流母线91和二级直流母线92上。

电流互感器8的金属线圈82并联到供电电路9的一级交流母线91上，通过电流互感器8取得母线02的电能，然后电能汇集到一级交流母线91上，后续的电能转换电路90从一级交流母线91取电。电流互感器8取得的电能通过电能转换电路90的转换之后，得到电压稳定的低压直流电，汇集到二级直流母线92上，为风机42供电。

其中，如图17所示，电能转换电路包括整流滤波电路95和直流稳压电路96，通过整流滤波电路95得到低压直流电，直流稳压电路96可以将低压直流电转换为稳定的可调节的低压直流电。

其中，整流滤波电路95可选用由变压器、主流主电路和滤波器等组成的电路，直流稳压电路可以选择。

作为示例的，可以选择使用不控整流电路将交流电转换为直流电，然后通过buck直流降压电路进行直流稳压，将电压变为稳定的可调节的直流电，其调节范围在20V～58V，然后汇集到二级直流母线92为风机42进行供电。

在一些实施方式中，如图17所示，电能转换电路90还包括前端冲击保护支路93，用于保护后续电源电路和芯片。具体的，可以采用双极性瞬变电压抑制二极管。

进一步地，如图17所示，在前端冲击保护支路93和整流滤波电路95之间并联有谐振电路94，通过谐振电路94，可以降低金属线圈82自感的影响，提高副边的输出电压。具体的，可以使用谐振电容。

需要说明的是，图17所给出的是同时带有前端冲击保护支路93和谐振电路94的电能转换电路90，也可以利用其它能够将高压交流电转换成低压直流电的转换电路。

为了保证取电装置的正常运行，可以如图17所示，设置两个电能转换电路90。可以看到，在一级交流母线91和二级直流母线92上都设置有开关97。

在有电能转换电路90的条件下，供电电路9有两种工作方式。第一种工作方式，当供电电路9正常工作时，一级交流母线91和二级直流母线92上的开关97闭合，当某条电能转换电路90出现故障停止工作后，对应的金属线圈82所取得的能量分配到另一个电能转换电路90上。第二种工作方式是，当供电电路9正常工作时，一级交流母线91和二级直流母线92上的开关97断开，一个金属线圈82连接一条电能转换电路90，对应一个负载供电，形成两条独立的工作电路，一个正常工作，一个用作备用电路，当处于工作状态的电路发生故障时，启动另一个电路继续工作，保证电路的正常运行。

基于上述供电装置，对于风机42的控制方法，可以采用如下示例进行控制。

第一种为电源输出预先设定的功率。风机42通过供电电源运行，在没有控制器6和传感器5的时候，通过电源输出不同三种不同的功率。例如，电源可以分别输出0功率、A功率以及B功率，其中A和B指代某一具体功率的数值，可以根据实际情况进行设定。不同的供电功率对应不同的风机转速。

第二种根据需求调节电源的输出功率。在一些实施例中，设置有如图1中所示的传感器5和控制器6，温度传感器设置在导电杆1的不同位置，在这里选定分别在进风口111、出风口121、高压套管典型位置以及换流变压器升高座内分别设置一个温度传感器，用于检测进风温度T1、出风温度T2、高压套管典型位置温度T3以及换流变压器升高座内部油温T4。其中，需要说明的是，高压套管属于换流变压器中的一部分。从导电杆1的各个位置反馈整个高压套管的整体温度，风压传感器在通风管路3中检测风压。控制器6接收到传感器5反馈的信息之后，控制电源输出适合的功率，使得风机42能够以合适的速率运行。

第三种为电源输出恒定的电压，通过控制器6直接控制风机42速率。在此种控制方式中，电源输出恒定的电压，控制器6通过传感器5反馈的信息直接控制风机42的速率，进行实时调节。在这种控制方式中，传感器的设置方式与上述第二种方式的设置方式相同，此处不做说明。

通过上述方式，可以保证高压套管的温度在40～100℃范围内，高压套管的导电杆1温度与换流变压器油温温差为40℃以内，更优的范围可以为20℃。

综上，本发明实施例提供的利用高压套管及高压输电系统，能够利用空气强迫对流的原理对高压套管进行降温，同时实现了提高导电杆内部散热效率、保持套管尺寸大小以及避免冷媒泄漏的效果。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种高压套管，其特征在于，包括：

导电杆，所述导电杆内形成有风道，所述风道包括进风口和出风口；

空气强迫对流装置，所述空气强迫对流装置包括风机，所述风机用于将外部空气通过所述进风口吹入所述风道内。

2.根据权利要求1所述的高压套管，其特征在于，所述空气强迫对流装置还包括传感器以及控制器，所述传感器用于检测所述风机的风压、所述风机的轴承温度以及所述导电杆的温度，所述控制器用于根据检测到的所述风机的风压、所述风机的轴承温度以及所述导电杆的温度控制所述风机的运行状态。

3.根据权利要求2所述的高压套管，其特征在于，所述传感器包括温度传感器，所述温度传感器包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器及第四温度传感器；

所述第一温度传感器位于所述风机和所述进风口之间，用于检测吹入所述风道内的气流的温度；

所述第二温度传感器位于所述出风口外，用于检测从所述风道内流出的气流的温度；

所述第三温度传感器位于所述导电杆外壁，且设置于所述导电杆的轴向的中部，用于检测所述导电杆上的温度；

所述第四温度传感器位于所述风机的轴承处，用于检测所述风机的轴承温度。

4.根据权利要求1所述的高压套管，其特征在于，所述空气强迫对流装置还包括通风管路，所述通风管路包括进风管路和出风管路，所述进风管路将所述风机和所述进风口连通，所述出风管路与所述出风口连通。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的高压套管，其特征在于，所述风机为多个。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的高压套管，其特征在于，所述风道包括进风风道和出风风道，所述进风风道的第一端和所述出风风道的第一端位于所述导电杆的第一端，所述进风口位于所述进风风道的第一端，所述出风口位于所述出风风道的第一端，所述进风风道的第二端和所述出风风道的第二端在所述导电杆的第二端的内侧连通。

7.根据权利要求6所述的高压套管，其特征在于，所述导电杆内沿轴向方向设有空冷管，所述空冷管的第二端与所述导电杆的第二端的内侧具有间隙，所述空冷管内部形成所述进风风道，所述空冷管与所述导电杆之间的空间形成所述出风风道。

8.根据权利要求7所述的高压套管，其特征在于，所述出风风道内设有浮动支撑部，所述浮动支撑部卡接于所述空冷管和所述导电杆之间。

9.根据权利要求6所述的高压套管，其特征在于，所述导电杆内沿轴向方向延伸有隔板，所述隔板的第二端与所述导电杆的第二端的内侧具有间隙，所述隔板将所述导电杆分隔成所述进风风道和所述出风风道。

10.根据权利要求6所述的高压套管，其特征在于，所述导电杆的第一端具有多个孔，多个所述孔沿轴线方向延伸，在所述导电杆的第二端的内侧处相互连通，多个所述孔形成所述进风风道和所述出风风道。

11.根据权利要求6所述的高压套管，其特征在于，所述进风风道的侧壁设有多个短路通道，所述短路通道将所述进风风道与所述出风风道连通。

12.一种高压输电系统，其特征在于，包括连接在一起的高压母线、均压球以及权利要求1～11中任一项所述的高压套管。

13.根据权利要求12所述的高压输电系统，其特征在于，所述均压球包括第一均压球和第二均压球，所述高压母线的第一端与所述高压套管的第一端连接于所述第一均压球内，所述高压母线的第二端位于所述第二均压球内；所述风机位于所述第一均压球内或所述第二均压球内。

14.根据权利要求12所述的高压输电系统，其特征在于，还包括均压罩，所述均压罩位于所述高压套管的第一端；所述风机位于所述均压罩内。

15.根据权利要求12所述的高压输电系统，其特征在于，还包括多个均压环，所述多个均压环位于所述高压套管的第一端；所述风机位于所述多个均压环之间。

16.根据权利要求12～15中任一项所述的高压输电系统，其特征在于，还包括高电位取能装置，所述高电位取能装置的输出端连接所述空气强迫对流装置，用于从所述高压母线上提取电能，并给所述空气强迫对流装置供电。

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