CN115940054A - 一种油-气结构的穿墙套管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油‑气结构的穿墙套管，包括一穿墙法兰、两外绝缘套、两内绝缘套、一电容芯子及一载流管，穿墙法兰与外绝缘套、外密封形成一密闭的容置空间；载流管同轴地设置在容置空间内，载流管的两端穿插过对应的外密封并延伸至外绝缘套外侧；电容芯子设置在载流管管体外并位于容置空间中，两个内绝缘套套设在电容芯子的两端；外绝缘套与对应的内绝缘套之间形成气室，在气室内填充有绝缘气体；内绝缘套与穿墙法兰以及电容芯子之间形成油室，在油室内填充有绝缘油。该油‑气结构的穿墙套管电气绝缘水平好，机械、密封性能优良，产品使用的安全可靠性高，能够保证高压交、直流系统安全可靠运行，具有很好的使用价值和应用前景。

Description

一种油-气结构的穿墙套管

技术领域

本发明涉及一种油-气结构的穿墙套管，属于穿墙套管技术领域。

背景技术

现行的穿墙套管多为瓷套充油式结构穿墙套管，该类穿墙套管的结构示意图见图2。

当前，随着大容量远距离交、直输电的需要，输电线路的电压等级越来越高，所用穿墙套管的外绝缘瓷套长度(绝缘距离)、及相关尺寸也越来越大，使得穿墙套管法兰两端零部件及其变压器油等材料的重量力矩也增大。根据国内电力研究院等一些单位实际使用的百万伏级瓷套充油式结构穿墙套管的有关数据计算，该重量力矩对瓷套端部材料上产生的机械应力达到1.33kg/mm²，而高强度Ⅳ类瓷材料标准的最大许用应力为5kg/mm²，计算出它的机械应力裕度是3.76；对于电瓷类脆性材料，它的机械应力的安全可靠性低。

穿墙套管运行时，除了自身零部件及有关材料的重力力矩在瓷套端部材料上的应力始终存在外，它还要承受有关的机械和电震动力，刮风、下雪、结冰等情况下、高压输电线对套管的摆动力，以及还要能够耐受8级地震烈度。

这就使得瓷套充油式结构穿墙套管，在使用运行过程中，经常发生瓷套和法兰连接处的密封泄漏故障，甚至还发生瓷套断裂损坏事故；以及由于瓷套材料表面的不憎水性等，使得瓷套充油式结构的穿墙套管不适合于在高压直流系统中使用。

发明内容

本发明提供一种油-气结构的穿墙套管，解决了瓷套充油式结构穿墙套管上述背景技术中的机械和密封可靠性问题，并解决了瓷套充油式穿墙套管不适合于直流高压系统中使用的问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种油-气结构的穿墙套管，包括一穿墙法兰、两外绝缘套、两内绝缘套、一电容芯子及一载流管，两个所述外绝缘套的其中一端分别与所述穿墙法兰的两端外端部固定，两个外绝缘套的另一端分别设置有外密封，穿墙法兰与外绝缘套、外密封形成一密闭的容置空间；

所述载流管同轴地设置在所述容置空间内，载流管的两端穿插过对应的外密封并延伸至外绝缘套外侧；

所述电容芯子设置在载流管管体外并位于所述容置空间中，两个所述内绝缘套套设在电容芯子的两端，且两个内绝缘套的其中一端分别与穿墙法兰的两端内端部固定，两个内绝缘套的另一端分别设置有供载流管穿插过的内密封；

外绝缘套与对应的内绝缘套之间形成气室，在所述气室内填充有绝缘气体；

内绝缘套与穿墙法兰以及电容芯子之间形成油室，在所述油室内填充有绝缘油。

作为本发明的一种优选，所述的穿墙法兰内具有连通两气室的一贯穿孔，并在穿墙法兰上设置有与贯穿孔连通的一充气座，通过充气座向气室内充入绝缘气体。

作为本发明的一种优选，所述的穿墙法兰上设置有与穿墙法兰内腔连通的油塞座以及油枕连接座，所述油塞座内设置有油塞，在所述油枕连接座上还安装有一通过油枕连接座与穿墙法兰内腔连通的油枕。

作为本发明的一种优选，所述的穿墙法兰上还设置有一测量端子座，在所述测量端子座上安装有一与电容芯子的末屏引线相连的末屏端子。

作为本发明的一种优选，所述的充气座、油塞座、油枕连接座以及测量端子座均位于穿墙法兰户外端并位于同一环面上。

作为本发明的一种优选，在载流管的两端均设置有接线端子。

作为本发明的一种优选，在外绝缘套与穿墙法兰外端部抵接面、内绝缘套与穿墙法兰内端部抵接面、外密封与外绝缘套抵接面以及内密封与内绝缘套抵接面均设置有密封胶圈。

作为本发明的一种优选，在位于户内端的外密封外端设置有一与对应气室贯通的防爆片。

作为本发明的一种优选，在外密封、内密封上供载流管穿插过的中心孔内嵌设置有密封圈。

作为本发明的一种优选，所述外绝缘套为复合硅橡胶材质，气室内充入绝缘气体后，外绝缘套的许用应力值为15-17kg/mm²，裕度值为11-15。

本发明的有益效果在于：

1、与现有的瓷套充油式结构穿墙套管相比，该油-气结构的穿墙套管外绝缘套与对应的内绝缘套之间形成气室，且气室内填充有绝缘气体，它替换了原先的瓷外套及其有关的变压器油等材料，大幅度的减轻了产品的重量、提高了产品应力裕度。以百万伏油-气结构穿墙套管为例：现有瓷套充油式套管外绝缘套最大的许用应力值为5kg/mm²，而本发明中的许用应力值能够到达17kg/mm²，对应的裕度值为13.93，远大于现有瓷套充油式套管的应力裕度3.76；且专业软件的模拟计算表明油-气结构的穿墙套管可耐受8级地震烈度，并有相当的裕度。

2、该油-气结构的穿墙套管电气绝缘水平好，机械、密封性能优良，产品使用的安全可靠性高，能够保证高压交、直流系统安全可靠运行，具有很好的使用价值和应用前景。

附图说明

图1为本油-气结构的穿墙套管结构示意图；

图2为现有瓷套充油式结构穿墙套管；

图3为穿墙法兰的结构示意图；

图4为穿墙法兰安装电容芯子后的截面视图；

图5为外绝缘套、内绝缘套与穿墙法兰连接处示意图；

图6为内密封与内绝缘套连接处结构示意图；

图7为外密封与外绝缘套连接处结构示意图；

图中主要附图标记含义如下：

1、穿墙法兰，2、外绝缘套，3、内绝缘套，4、电容芯子，5、载流管，6、外密封，7、内密封，8、密封胶圈，9、密封圈，10、芯子卡环，11、贯穿孔，12、充气座，13、绝缘气体，14、防爆片，15、绝缘油，16、油塞座，17、油枕连接座，18、油枕，19、测量端子座，20、接线端子。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做具体的介绍。

如图1-7所示：本实施例是一种油-气结构的穿墙套管，包括穿墙法兰1(接地)、两外绝缘套2、两内绝缘套3、电容芯子4、一载流管5、两外密封6、两内密封7以及多个密封胶圈8和多个密封圈9。

电容芯子4卷制在载流管5的管体外，且电容芯子4穿过穿墙法兰1的中心孔，在电容芯子4的外圆表面与穿墙法兰1内圆壁之间，衬垫有8-12块芯子卡环10，芯子卡环10用螺钉装配在穿墙法兰1内。芯子卡环10与电容芯子4外圆表面有约1mm的间隙，方便电容芯子4的装配及定位；且每相邻的两块芯子卡环10之间约有20mm以上的间隔，作为穿墙法兰1两端的绝缘油15连通流动的油道。

两个内绝缘套3分别套装在电容芯子4两端的外圆面上，将密封胶圈8放进穿墙法兰1内端面上的密封槽内，再将内绝缘套3端部的胶装法兰上安装孔对准穿墙法兰1内端部上对应的安装螺孔，旋紧螺钉将内绝缘套3端部的胶装法兰面压紧连接处的密封胶圈8以保持密封。

将密封圈9放置到内密封7中心孔内的内环槽中，然后将两个内密封7分别套装到电容芯子4两端的载流管5上，使内密封7的端面压到内绝缘套3另一端的胶装法兰面，以压紧连接处的密封胶圈8并保持密封，同时密封圈9也能够保持内密封7与载流管5之间的密封效果。

两个外绝缘套2分别穿过电容心在两端的载流管5并套装在内绝缘套3的外侧，将密封胶圈8放进穿墙法兰1外端面上的密封槽内，再将外绝缘套2端部的胶装法兰上安装孔对准穿墙法兰1外端部上对应的安装螺孔，旋紧螺钉将外绝缘套2端部的胶装法兰面压紧连接处的密封胶圈8以保持密封。

将密封圈9放置到外密封6中心孔内的内环槽中，然后将两个外密封6分别套装到电容芯子4两端的载流管5上，使外密封6的端面压到外绝缘套2另一端的胶装法兰面，以压紧连接处的密封胶圈8并保持密封，同时密封圈9也能够保持外密封6与载流管5之间的密封效果。

外绝缘套2与对应的内绝缘套3之间形成气室，在穿墙法兰1内具有连通两气室的一贯穿孔11，并在穿墙法兰1上设置有与贯穿孔11连通的一充气座12(带充气塞)，通过充气座12向气室内充入绝缘气体13(SF6气体)，外绝缘套2为复合硅橡胶材质，气室内充入绝缘气体13后，外绝缘套2的许用应力值为15-17kg/mm²，裕度值为11-15；在位于户内端的外密封6外端还设置有一与对应气室贯通的防爆片14，当气室内的SF6气体超过工作压力上限时，该防爆片14裂开，迅速释放套管内的故障气体。

内绝缘套3与穿墙法兰1以及电容芯子4之间形成油室，在油室内填充有绝缘油15；在穿墙法兰1上设置有与穿墙法兰1内腔连通的油塞座16以及油枕连接座17，油塞座16内设置有油塞(图中未视出)，可以拔下或重新塞入；在油枕连接座17上安装有一通过油枕连接座17与穿墙法兰1内腔连通的油枕18，在实际使用时，油枕18要设置在穿墙套管的上方，油枕18内约2/3容积为绝缘油15(变压器油)，约1/3容积为空腔，用一根管线将油枕18连接到穿墙法兰1上的油枕连接座17上，使油枕18内的油与内绝缘套3内的油相通，对套管内变压器油的热胀冷缩体积变化进行调节。

穿墙法兰1上还设置有一测量端子座19，在测量端子座19上安装有一与电容芯子4的末屏引线相连的末屏端子(图中未视出)。

上述充气座12、油塞座16、油枕连接座17以及测量端子座19均设置在穿墙法兰1户外端并位于穿墙法兰1的同一环面上。

在位于外绝缘套2两端外侧的载流管5的端部均设置有接线端子20，接线端子20一端与室内的高压输电线连接，通过穿墙套管将室内高压输电电流传送到户外另一端的高压输电线路上。

本发明提供的油-气结构的穿墙套管，结构分布合理，并具有优异的密封性；采用了复合硅橡胶伞套，相对于瓷外绝缘套套，它们的材料密度比大约为1.9:2.5，减轻了重量并减少了力矩应力；且硅橡胶伞套表面具有很强的憎水性，适合于高压直流系统中使用；在外绝缘套套内绝缘套套之间充填了SF6气体，它替代了瓷套充油式结构穿墙套管在该区域的零部件和变压器油等材料；SF6气体和油的密度之比大约为6:880，它进一步的大幅度的减轻了产品重量，方便运输和安装使用，且减小了材料力矩应力，大幅度的提高了套管的机械强度性能水平。

百万伏级瓷套充油式结构穿墙套管重量为10000kg，而百万伏级油-气结构穿墙套管的重量为6000kg。现有百万伏级瓷套充油式套管外绝缘套最大的许用应力值为5kg/mm²，而本发明中的许用应力值能够到达17kg/mm²，对应的裕度值为13.93，远大于现有瓷套充油式套管的应力裕度3.76；且专业软件的模拟计算表明该油-气结构的穿墙套管可耐受8级地震烈度，并有相当的裕度。

以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种油-气结构的穿墙套管，其特征在于，包括一穿墙法兰、两外绝缘套、两内绝缘套、一电容芯子及一载流管，两个所述外绝缘套的其中一端分别与所述穿墙法兰的两端外端部固定，两个外绝缘套的另一端分别设置有外密封，穿墙法兰与外绝缘套、外密封形成一密闭的容置空间；

所述载流管同轴地设置在所述容置空间内，载流管的两端穿插过对应的外密封并延伸至外绝缘套外侧；

所述电容芯子设置在载流管管体外并位于所述容置空间中，两个所述内绝缘套套设在电容芯子的两端，且两个内绝缘套的其中一端分别与穿墙法兰的两端内端部固定，两个内绝缘套的另一端分别设置有供载流管穿插过的内密封；

外绝缘套与对应的内绝缘套之间形成气室，在所述气室内填充有绝缘气体；

内绝缘套与穿墙法兰以及电容芯子之间形成油室，在所述油室内填充有绝缘油。

2.根据权利要求1所述的穿墙套管，其特征在于，所述的穿墙法兰内具有连通两气室的一贯穿孔，并在穿墙法兰上设置有与贯穿孔连通的一充气座，通过充气座向气室内充入绝缘气体。

3.根据权利要求2所述的穿墙套管，其特征在于，所述的穿墙法兰上设置有与穿墙法兰内腔连通的油塞座以及油枕连接座，所述油塞座内设置有油塞，在所述油枕连接座上还安装有一通过油枕连接座与穿墙法兰内腔连通的油枕。

4.根据权利要求3所述的穿墙套管，其特征在于，所述的穿墙法兰上还设置有一测量端子座，在所述测量端子座上安装有一与电容芯子的末屏引线相连的末屏端子。

5.根据权利要求4所述的穿墙套管，其特征在于，所述的充气座、油塞座、油枕连接座以及测量端子座均位于穿墙法兰户外端并位于同一环面上。

6.根据权利要求1所述的穿墙套管，其特征在于，在载流管的两端均设置有接线端子。

7.根据权利要求1所述的穿墙套管，其特征在于，在外绝缘套与穿墙法兰外端部抵接面、内绝缘套与穿墙法兰内端部抵接面、外密封与外绝缘套抵接面以及内密封与内绝缘套抵接面均设置有密封胶圈。

8.根据权利要求1所述的穿墙套管，其特征在于，在位于户内端的外密封外端设置有一与对应气室贯通的防爆片。

9.根据权利要求1所述的穿墙套管，其特征在于，在外密封、内密封上供载流管穿插过的中心孔内嵌设置有密封圈。

10.根据权利要求1所述的穿墙套管，其特征在于，所述外绝缘套为复合硅橡胶材质，气室内充入绝缘气体后，外绝缘套的许用应力值为15-18kg/mm²，裕度值为11-15。

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