CN114171236A - 一种直流气体绝缘输电管道（gil）用驱赶电极 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种直流气体绝缘输电管道(GIL)用驱赶电极，该驱赶电极包括：驱赶电极本体；其中，所述驱赶电极为呈一定倾角的空心圆台结构，直流GIL内金属微粒与驱赶电极碰撞后会朝着驱赶电极斜面法向方向运动；所述驱赶电极套接在直流GIL高压电极上，布置在直流GIL内绝缘子附近，使绝缘子周围的金属微粒碰撞驱赶电极后朝着远离绝缘子方向运动。本发明提供的直流GIL用驱赶电极，能有效驱赶直流GIL中绝缘子附近可能引起闪络的微粒，装置安装简单，且安装驱赶电极后直流GIL内部场强的最大值不超过4MV/m，满足直流GIL长期运行时的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极，属于电力系统中的高压输电线路领域。
背景技术
以SF6或SF6/N2混合气体作为绝缘气体的直流GIL因其具有输送容量大、损耗低、环境友好且维护成本低的优点，目前在高落差、征地困难、交叉跨越复杂的输电场合具有广阔的应用前景。在直流GIL生产制造环节以及设备运行等过程中会不可避免的产生一定数量的金属微粒，而金属微粒受到电场力的作用会在设备中运动或附着在电极或绝缘子表面上而导致导体、外壳间的气隙击穿或绝缘子的沿面闪络，从而降低设备的绝缘性能。所以在直流GIL设备内部需要安装一些抑制金属微粒运动的结构，驱赶电极就是其中之一。微粒驱赶电极是使微粒朝着远离绝缘子的方向运动，从而避免微粒在绝缘子附近引发沿面闪络，然而目前缺少对驱赶电极作用机制和优化设计的系统研究，本发明基于以上的背景技术，提出一种直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极，能有效驱赶直流GIL内绝缘子附近金属微粒，进而减少微粒对设备绝缘的影响，保证设备可靠运行。
发明内容
本发明的目的是针对直流GIL中的金属微粒污染物，发明一种直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极，为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一个方面，本发明提出一种直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极，其特征在于，包括：驱赶电极本体；其中，所述驱赶电极为呈一定倾角的空心圆台结构，直流GIL内金属微粒与驱赶电极碰撞后会朝着驱赶电极斜面法向方向运动；所述驱赶电极套接在直流GIL高压电极上，布置在直流GIL内绝缘子附近，使绝缘子周围的金属微粒碰撞驱赶电极后朝着远离绝缘子方向运动。
进一步地，上述的直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极中，所述驱赶电极材质为铝合金。
进一步地，上述的直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极中，所述的驱赶电极本体为空心圆台结构，其内径和直流GIL导体外径相同。
进一步地，上述的直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极中，所述的驱赶电极凸起处长度满足：该长度与直流GIL导体外半径之和的2.1倍为直流GIL壳体内半径。
进一步地，上述的直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极中，将所述的驱赶电极凸起处尖角进行圆角处理，以均匀加设驱赶电极后的直流GIL内场强，确保直流GIL内部场强最大值不超过4MV/m。
进一步地，上述的直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极中，所述驱赶电极斜面应朝着远离绝缘子方向，斜面倾角优选6°~10°。
进一步地，上述的直流气体绝缘输电管道（GIL）用驱赶电极中，所述驱赶电极套接在直流GIL高压电极上，可通过点焊方式固定。
本发明中，通过在直流GIL高压导体上套接驱赶电极，能有效驱赶直流GIL中绝缘子附近可能引起闪络的微粒，装置安装简单，且安装驱赶电极后直流GIL内部场强的最大值不超过4MV/m，满足直流GIL长期运行时的要求。
附图说明
附图仅用于示出优选实施方式的目的，而不认为是对本发明的限制。且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
图1为安装了本发明直流GIL用驱赶电极的管道结构示意图。
图2为本发明装置驱赶电极的示意图。
图3为本发明实施例中针对某一直流GIL模型设计驱赶电极下微粒运动路径图。
具体实施方案
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1~2所示，本发明实例提供一种直流气体绝缘输电管道（GIL）驱赶电极，其特征在于，包括：驱赶电极本体4；其中，所述驱赶电极4为呈一定倾角的空心圆台结构，直流GIL内金属微粒与驱赶电极4碰撞后会朝着驱赶电极4斜面法向方向运动；所述驱赶电极4套接在直流GIL高压电极1上，布置在直流GIL内绝缘子3附近，使绝缘子3周围的金属微粒碰撞驱赶电极4后朝着远离绝缘子方向运动。
具体而言，驱赶电极本体为空心圆台结构，由铝合金材质制成。驱赶电极对直流气体绝缘输电管道（GIL）中有金属微粒驱赶效果。这里的微粒指的是直流气体绝缘输电管道（GIL）中由于设备存在机械碰撞、热伸缩摩擦等情况，不可避免的产生的金属微粒污染物。当微粒在绝缘子附近运动时，会与驱赶电极碰撞，从而使得金属微粒远离绝缘子，避免金属微粒在绝缘子附近而引起绝缘闪络。
参阅图2，所述的驱赶电极的内径和直流GIL导体外径相同，考虑到电极形状变化会使直流GIL内部电场强度发生改变，当直流GIL壳体内半径与驱赶电极外半径的比在2.1-3.9范围变化时，击穿场强的变化仅有5%，是较为理想的状态，同时考虑到随驱赶电极凸起处长度的增加，电极的驱赶效果增强，因此所述的驱赶电极凸起处长度应满足：该长度与直流GIL导体外半径之和的2.1倍为直流GIL壳体内半径。
继续参阅图2，将所述的驱赶电极凸起处尖角进行圆角处理，以均匀加设驱赶电极后的直流GIL内场强。在直流GIL中，应使驱赶电极处电场强度最大值小于4MV/m，以满足GIL长期运行时的要求。
进一步地，所述驱赶电极斜面应朝着远离绝缘子方向，斜面倾角优选6°~10°，以确保驱赶电极长度适当，保证直流GIL内电场强度在合适的范围内，同时驱赶电极有较好的驱赶效果，即微粒有较大概率朝着远离绝缘子方向运动。
本实施案例中可通过点焊方式将驱赶电极1固定在所述GIL高压电极上。
本发明中驱赶电极的设计方法如下：
（1）根据直流GIL导体外径和壳体内径从而确定驱赶电极凸起处长度；
（2）将驱赶电极斜面倾角设置为6°~10°，进而确定驱赶电极外形尺寸；
（3）将所述的驱赶电极凸起处尖角进行圆角处理，圆角半径视驱赶电极尺寸而定，需保证套接驱赶电极后直流GIL内部场强最大值不超过4MV/m；
（4）安装驱赶电极后，利用电场计算方法分析直流GIL内电场分布，对比驱赶电极对直流GIL内电场分布的影响，确保直流GIL内部场强最大值不超过4MV/m，若不满足，则重复步骤（1）、（2）、（3），调节驱赶电极相关尺寸参数，直至直流GIL内电场强度满足要求。
下面以某一直流GIL模型为例，说明本发明中驱赶电极的设计方法，设计步骤如下：
（1）确定直流GIL模型导体半径为20mm，壳体内径为60mm，驱赶电极凸起处长度需满足其与直流GIL导体外半径之和的2.1倍为直流GIL壳体内半径，即设置为8mm；
（2）设置驱赶电极长度为50mm，此时驱赶电极倾角约为9°；
（3）将驱赶电极凸起处尖角进行圆角处理，保证套接驱赶电极后直流GIL内部场强最大值不超过4MV/m，经过调整，设置圆角半径为3mm；
（4）安装驱赶电极后，利用电场计算方法分析直流GIL内电场分布，确保直流GIL内部场强最大值不超过4MV/m，加设38kV电压后，驱赶电极附近最大场强出现在驱赶电极凸起处圆角位置，为3.38MV/m，符合要求；
（5）微粒撞击该驱赶电极的运动路径参见图3，撞击电极后的微粒朝着驱赶电极斜面法向方向运动。
综上所述，本发明提供的直流GIL用驱赶电极，能有效驱赶直流GIL中绝缘子附近可能引起闪络的微粒，装置安装简单，且安装驱赶电极后直流GIL内部场强的最大值不超过4MV/m，满足直流GIL长期运行时的要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权力要求为准。
Claims (7)
1.一种直流气体绝缘输电管道(GIL)用驱赶电极，该驱赶电极包括：驱赶电极本体；其中，
所述驱赶电极为呈一定倾角的空心圆台结构，直流GIL内金属微粒与驱赶电极碰撞后会朝着驱赶电极斜面法向方向运动；
所述驱赶电极套接在直流GIL高压电极上，布置在直流GIL内绝缘子附近，使绝缘子周围的金属微粒碰撞驱赶电极后朝着远离绝缘子方向运动。
2.根据权利要求1所述的直流气体绝缘输电管道(GIL)用驱赶电极，其特征在于，所述驱赶电极材质为铝合金。
3.根据权利要求1所述的直流气体绝缘输电管道(GIL)用驱赶电极，其特征在于，所述的驱赶电极本体为空心圆台结构，其内径和直流GIL导体外径相同。
4.根据权利要求1所述的直流气体绝缘输电管道(GIL)用驱赶电极，其特征在于，所述的驱赶电极凸起处长度满足：该长度与直流GIL导体外半径之和的2.1倍为直流GIL壳体内半径。
5.根据权利要求1所述的直流气体绝缘输电管道(GIL)用驱赶电极，其特征在于，将所述的驱赶电极凸起处尖角进行圆角处理，以均匀加设驱赶电极后的直流GIL内场强，确保直流GIL内部场强最大值不超过4MV/m。
6.根据权利要求1所述的直流气体绝缘输电管道(GIL)用驱赶电极，其特征在于，所述驱赶电极斜面应朝着远离绝缘子方向，斜面倾角优选6°～10°。
7.根据权利要求1所述的直流气体绝缘输电管道(GIL)用驱赶电极，其特征在于，所述驱赶电极套接在直流GIL高压电极上，可通过点焊方式固定。
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