CN115101270A - 套筒式结构的胶浸纤维干式套管及制作方法 - Google Patents

套筒式结构的胶浸纤维干式套管及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种套筒式结构的胶浸纤维干式套管，它包括导电杆和多个圆筒形套管，多个圆筒形套管同轴套装，每个圆筒形套管均包括脱模保护层、电容极板层和绝缘层，每个圆筒形套管中电容极板层缠绕在脱模保护层外圈，绝缘层缠绕在电容极板层外圈；相邻两个圆筒形套管中，外侧的圆筒形套管的脱模保护层通过注胶层与内侧的圆筒形套管的绝缘层固定连接，最内侧的圆筒形套管的脱模保护层缠绕在导电杆外圈。本发明的胶浸纤维套管具有无油、阻燃防爆、机械强度高、少维护等优势，并且本发明的制作方法解决了胶浸纤维干式套管芯体缠绕过程中出现间断故障需重新缠绕的问题，提高了套管生产效率。

Description

套筒式结构的胶浸纤维干式套管及制作方法
技术领域
本发明涉及输变电装备技术领域，具体地指一种套筒式结构的胶浸纤维干式套管及制作方法。
背景技术
高压交直流套管用于在电力系统中将载流导体穿过与其电位不同的设备金属箱体或墙体，引入或引出全电压、全电流，起绝缘和机械支撑作用。传统的油纸套管存在漏油风险，SF6气体绝缘套管具有结构相对简单、重量轻、散热性能好、通流能力强、运行维护方便等优点，但在运行过程中存在漏气风险；胶浸纸套管主绝缘材料理化性能复杂、芯体浸渍固化工艺难度大，容易吸潮，会导致介质损耗变大、局部放电量过高等问题。近年来系统中套管事故频发，轻则套管受损，重则套管爆炸、造成电网停电，损失功率极大，严重影响电网安全运行，造成巨大的经济损失及社会影响。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种套筒式结构的胶浸纤维干式套管及制作方法，本发明的胶浸纤维套管具有无油、阻燃防爆、机械强度高、少维护等优势，并且本发明的制作方法解决了胶浸纤维干式套管芯体缠绕过程中出现间断故障需重新缠绕的问题，提高了套管生产效率。
为实现此目的，本发明所设计的套筒式结构的胶浸纤维干式套管，它包括导电杆和多个圆筒形套管，多个圆筒形套管同轴套装，每个圆筒形套管均包括脱模保护层、电容极板层和绝缘层，每个圆筒形套管中电容极板层缠绕在脱模保护层外圈，绝缘层缠绕在电容极板层外圈；
相邻两个圆筒形套管中，外侧的圆筒形套管的脱模保护层通过注胶层与内侧的圆筒形套管的绝缘层固定连接，最内侧的圆筒形套管的脱模保护层缠绕在导电杆外圈。
一种上述套筒式结构的胶浸纤维干式套管的加工方法，它包括如下步骤：
步骤1：将玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后缠绕在导电杆上，形成最内侧的圆筒形套管的脱模保护层；
步骤2：将半导材料缠绕在最内侧的圆筒形套管的脱模保护层上，形成最内侧的圆筒形套管的电容极板层；
步骤3：将玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后缠绕在电容极板层上，形成最内侧的圆筒形套管的绝缘层；
步骤4：根据干式套管的尺寸需要，在多种半径的金属圆筒模具表面缠绕浸渍环氧树脂胶液的玻璃纤维束，形成各个非最内侧的圆筒形套管的脱模保护层；
步骤5：将半导材料缠绕在各个非最内侧的圆筒形套管的脱模保护层上，形成各个非最内侧的圆筒形套管的电容极板层；
步骤6：将玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后缠绕在各个非最内侧的圆筒形套管的电容极板层上，形成各个非最内侧的圆筒形套管的绝缘层；
步骤7：将各个非最内侧的圆筒形套管的脱模保护层与对应的金属圆筒模具进行脱模，将各个圆筒形套管按直径尺寸依次同轴套装，相邻两个圆筒形套管中，外侧的圆筒形套管的脱模保护层通过注胶层与内侧的圆筒形套管的绝缘层固定连接，最内侧的圆筒形套管的脱模保护层缠绕在导电杆外圈。
本发明的有益效果：
本发明采用多个圆筒形部件同轴套装的方式，每个圆筒形部件由一层脱模保护层、一层电容极板和一层绝缘层构成，各圆筒形部件的脱模层的长度和厚度相等、绝缘层的长度和厚度也相等，而各圆筒形部件的电容极板长度根据绝缘设计要求(厚度一致)，使胶浸纤维干式套管芯体内部电场分布合理，不出现局部场强过大的情况，并且胶浸纤维套管具有无油、阻燃防爆、机械强度高、少维护等优势；同时，该设计解决了胶浸纤维干式套管芯体缠绕过程中出现间断故障需重新缠绕的问题，提高了套管生产效率。
附图说明
图1为本发明的干式套管径向截面图；
图2为本发明中相邻两个圆筒形套管径向截面图；
图3为本发明中半导电带的缠绕方式示意图。
图1中，外侧几圈的圆筒形套管采用省略画法。
其中，1—导电杆、2—圆筒形套管、2.1—脱模保护层、2.2—电容极板层、2.3—绝缘层、3—注胶层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1和2所示的套筒式结构的胶浸纤维干式套管，它包括导电杆1和多个圆筒形套管2，多个圆筒形套管2同轴套装，每个圆筒形套管2均包括脱模保护层2.1、电容极板层2.2和绝缘层2.3，每个圆筒形套管2中电容极板层2.2缠绕在脱模保护层2.1外圈，绝缘层2.3缠绕在电容极板层2.2外圈；
相邻两个圆筒形套管2中，外侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1通过注胶层3与内侧的圆筒形套管2的绝缘层2.3固定连接，最内侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1缠绕在导电杆1外圈。
上述技术方案中，先缠绕不同直径的圆筒形部件，每个圆筒形部件都是在不同直径的缠绕模具上独立缠绕出来，所以每个圆筒形部件都需要脱模层方便与缠绕模具脱离，每个圆筒形部件都包括有电容屏和绝缘层，这三层结构组合成独立的圆筒形部件，然后把多有的圆筒形部件套在一起，每个圆筒形之间的空心部分注入环氧树脂胶液，待固化后，多个圆筒形部件就成为了一整个固体结构；跟传统的胶浸纤维套管连续缠绕相比，可避免其中一层缠绕有误需重新缠绕，提高了套管生产效率。
上述技术方案中，所有圆筒形套管2的脱模保护层2.1的长度均相等，所有圆筒形套管2的脱模保护层2.1的厚度均相等，所有圆筒形套管2的电容极板层2.2的长度均相等，所有圆筒形套管2的电容极板层2.2的厚度均相等，所有圆筒形套管2的绝缘层2.3的长度均相等，所有圆筒形套管2的绝缘层2.3的厚度均相等。等厚度设计利于缠绕机设置相同的缠绕程序，减少了玻璃纤维缠绕的累计误差。
上述技术方案中，所述电容极板层2.2的厚度范围为0.3～0.5mm。所述脱模保护层2.1的厚度范围为0.5～1mm。所述绝缘层2.3的厚度范围为2.5～3.5mm，长度根据绝缘设计要求。使胶浸纤维干式套管芯体内部电场分布合理，不出现局部场强过大的情况。上述尺寸设计根据材料绝缘性能设置，设置最小厚度，避免套管内部放电击穿；
上述技术方案中，最内侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1采用玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在导电杆1上形成，电容极板层2.2采用半导材料(半导电带)缠绕在脱模保护层2.1上形成，绝缘层2.3采用玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在电容极板层2.2上形成。
上述技术方案中，非最内侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1采用玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在对应的金属圆筒模具表面上形成，并且金属圆筒模具表面涂有脱模液，电容极板层2.2采用半导材料缠绕在脱模保护层2.1上形成，绝缘层2.3采用玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在电容极板层2.2上形成。
上述技术方案中，半导电带采用二分之一压接的方式缠绕在脱模保护层2.1上，电容极板层2.2不出现缝隙且厚度均匀。即电容极板层2.2缠绕角度与脱模保护层2.1的轴向呈30～60°夹角，缠绕时，半导电带一边缠绕一边前进，且后一圈半导电带压接前一圈半导电带面积的一半。半导电带在脱模保护层2.1上的轴向宽度为A，后一圈半导电带会遮盖上一圈半导电带，使上一圈半导电带露出的宽度仅为B，2B＝A，如图3所示，半导电带采用二分之一压接的方式缠绕，避免出现空隙或厚度不均匀的现象，保持电容极板层2.2不出现空隙。
上述技术方案中，所述注胶层3采用环氧树脂混合胶液。
一种上述套筒式结构的胶浸纤维干式套管的加工方法，它包括如下步骤：
步骤1：将玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后缠绕在导电杆1上，形成最内侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1；
步骤2：将半导材料缠绕在最内侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1上，形成最内侧的圆筒形套管2的电容极板层2.2；
步骤3：将玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后缠绕在电容极板层2.2上，形成最内侧的圆筒形套管2的绝缘层2.3；
步骤4：根据干式套管的尺寸需要，在多种半径的金属圆筒模具表面缠绕浸渍环氧树脂胶液的玻璃纤维束，形成各个非最内侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1；
步骤5：将半导材料缠绕在各个非最内侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1上，形成各个非最内侧的圆筒形套管2的电容极板层2.2；
步骤6：将玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后缠绕在各个非最内侧的圆筒形套管2的电容极板层2.2上，形成各个非最内侧的圆筒形套管2的绝缘层2.3；
步骤7：将各个非最内侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1与对应的金属圆筒模具进行脱模，将各个圆筒形套管2按直径尺寸依次同轴套装(确保每个圆筒形部件的中心位置不偏移)，相邻两个圆筒形套管2中，外侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1通过注胶层3与内侧的圆筒形套管2的绝缘层2.3固定连接，最内侧的圆筒形套管2的脱模保护层2.1缠绕在导电杆1外圈，再整体放在烘箱里面固化，固化温度约130～140摄氏度，然后机械加工(同轴安装的套管需要用车床按尺寸切除表面多余的部分)和零部件装配(法兰，尾部均压球，接线板等部件的装配)，完成套筒式结构的胶浸纤维干式套管制作。
注胶层3采用注射器灌入环氧树脂胶液后，进行真空注胶，填充两个圆筒形部件之间的空隙。
上述技术方案的步骤7中，金属圆筒模具表面涂有脱模液，方便后期脱离金属模具。
本发明解决了胶浸纤维干式套管芯体缠绕过程中出现间断故障需重新缠绕的问题，传统的胶浸纤维套管需要连续用玻璃纤维浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在导电杆上一定长度和一定厚度的绝缘层，接着缠绕一定长度的半导材料作为电容极板，然后在缠绕一定厚度的绝缘层，再缠绕电容极板，如此交替间隔缠绕(具体层数根据不同型号套管设定)，这就导致一个问题，当某一层绝缘层和电容极板尺寸缠绕有误，那么需要重新绕制，而本发明是将各个绝缘层和极板作为单独部件，可以分别缠绕后，进行统一装配，避免了这个问题。提高了套管生产效率。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种套筒式结构的胶浸纤维干式套管，其特征在于：它包括导电杆(1)和多个圆筒形套管(2)，多个圆筒形套管(2)同轴套装，每个圆筒形套管(2)均包括脱模保护层(2.1)、电容极板层(2.2)和绝缘层(2.3)，每个圆筒形套管(2)中电容极板层(2.2)缠绕在脱模保护层(2.1)外圈，绝缘层(2.3)缠绕在电容极板层(2.2)外圈；
相邻两个圆筒形套管(2)中，外侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)通过注胶层(3)与内侧的圆筒形套管(2)的绝缘层(2.3)固定连接，最内侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)缠绕在导电杆(1)外圈。
2.根据权利要求1所述的套筒式结构的胶浸纤维干式套管，其特征在于：所有圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)的长度均相等，所有圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)的厚度均相等，所有圆筒形套管(2)的电容极板层(2.2)的长度均相等，所有圆筒形套管(2)的电容极板层(2.2)的厚度均相等，所有圆筒形套管(2)的绝缘层(2.3)的长度均相等，所有圆筒形套管(2)的绝缘层(2.3)的厚度均相等。
3.根据权利要求1所述的套筒式结构的胶浸纤维干式套管，其特征在于：所述电容极板层(2.2)的厚度范围为0.3～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的套筒式结构的胶浸纤维干式套管，其特征在于：所述脱模保护层(2.1)的厚度范围为0.5～1mm。
5.根据权利要求1所述的套筒式结构的胶浸纤维干式套管，其特征在于：所述绝缘层(2.3)的厚度范围为2.5～3.5mm。
6.根据权利要求1所述的套筒式结构的胶浸纤维干式套管，其特征在于：最内侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)采用玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在导电杆(1)上形成，电容极板层(2.2)采用半导材料缠绕在脱模保护层(2.1)上形成，绝缘层(2.3)采用玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在电容极板层(2.2)上形成。
7.根据权利要求1所述的套筒式结构的胶浸纤维干式套管，其特征在于：非最内侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)采用玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在对应的金属圆筒模具表面上形成，并且金属圆筒模具表面涂有脱模液，电容极板层(2.2)采用半导材料缠绕在脱模保护层(2.1)上形成，绝缘层(2.3)采用玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在电容极板层(2.2)上形成。
8.根据权利要求1所述的套筒式结构的胶浸纤维干式套管，其特征在于：所述注胶层(3)采用环氧树脂混合胶液。
9.一种权利要求1所述套筒式结构的胶浸纤维干式套管的加工方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后缠绕在导电杆(1)上，形成最内侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)；
步骤2：将半导材料缠绕在最内侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)上，形成最内侧的圆筒形套管(2)的电容极板层(2.2)；
步骤3：将玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后缠绕在电容极板层(2.2)上，形成最内侧的圆筒形套管(2)的绝缘层(2.3)；
步骤4：根据干式套管的尺寸需要，在多种半径的金属圆筒模具表面缠绕浸渍环氧树脂胶液的玻璃纤维束，形成各个非最内侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)；
步骤5：将半导材料缠绕在各个非最内侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)上，形成各个非最内侧的圆筒形套管(2)的电容极板层(2.2)；
步骤6：将玻璃纤维束浸渍环氧树脂胶液后缠绕在各个非最内侧的圆筒形套管(2)的电容极板层(2.2)上，形成各个非最内侧的圆筒形套管(2)的绝缘层(2.3)；
步骤7：将各个非最内侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)与对应的金属圆筒模具进行脱模，将各个圆筒形套管(2)按直径尺寸依次同轴套装，相邻两个圆筒形套管(2)中，外侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)通过注胶层(3)与内侧的圆筒形套管(2)的绝缘层(2.3)固定连接，最内侧的圆筒形套管(2)的脱模保护层(2.1)缠绕在导电杆(1)外圈。
10.根据权利要求9所述套筒式结构的胶浸纤维干式套管的加工方法，其特征在于：所述步骤7中，金属圆筒模具表面涂有脱模液。
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