CN116759973B - 一种550kV新型环保气体刚性输电线路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及刚性输电线路技术领域，尤其涉及一种550kV新型环保气体刚性输电线路，包括套管单元、内部填充有绝缘气体的壳体单元以及导体，所述套管单元与壳体单元的端部相连接，导体贯穿套管单元和壳体单元，所述壳体单元内部的绝缘气体为SF6与N2的混合气体，所述壳体单元的内部设置有与导体适配的支撑绝缘子和盆式绝缘子，所述支撑绝缘子包括中心管和支撑柱，所述支撑柱的顶端设置有可活动的支撑块；本发明提出的新型环保气体刚性输电线路，采用SF6与N2的混合气体作为输电线路的绝缘气体，有效的降低SF6的使用量，提高了装置的环保性能，通过支撑柱对导体进行支撑，提高输电线路的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及刚性输电线路技术领域，尤其涉及一种550kV新型环保气体刚性输电线路。
背景技术
目前，电力系统常用的长距离输电方式主要有电缆、架空线、管型母线等，但电缆存在输送容量少、易燃的问题，架空线存在电磁干扰大、架空布置占用空间大的问题，管型母线存在绝缘裕度低、适用于中低压领域。刚性气体绝缘输电线路(GIL)是一种新型输电方式，具有输送容量大、电磁干扰少、占地面积小、使用寿命长等显著优点，已成功运用于核电、水电、钢铁、化工等行业。GIL主要具有导体、壳体、绝缘件等关键零部件组成，其中内部需要充入一定量的绝缘气体。绝缘气体主要实现高压、对地之间的绝缘保护作用，防止出现导体对地或相间短路故障的情况。GIL结构紧凑，因此绝缘气体的绝缘性能极为关键。
目前，电力行业广泛应用SF6作为绝缘气体，且在GIL及GIS已大规模运用，并具有长期的运行经验。然而，SF6具有一定的温室效应，不能直接排放入大气中；燃弧故障时SF6会分解产生低弗化合物等有毒气体，危害检修人员身心健康。550kVGIL属于超高压输电领域，SF6气体的使用量较高，若使用时控制不当，SF6排入大气中的概率增加；550kVGIL短路故障时电流大，线路故障时产生有害气体的风险增加。采用SF6与N2的混合气体的混合气体作为绝缘气体，一定程度上能够降低SF6的使用量，混合气体的压力要略高于纯SF6作为绝缘气体时的压力。50kVGIL线路发热量大大，但是刚性输电线路壳体的直径较大，一般大于500mm，气体的热传导效率低，且壳体内部气体流动缓慢，但对于一些寒冷地区，最终导致靠近导体的气体温度高，靠近壳体的气体温度低，温度分布不均匀，特别是冬季温度低于-20℃的区域，由于混合气体的其压力高，SF6更容易发生液化，若不对液化后的SF6及时处理时，会导致混合气体中SF6的浓度偏低，影响混合气体的绝缘效果，现有的处理方式一般是对刚性输电线路的壳体进行电加热，另一方面，50kVGIL线路发热量大，为了使得壳体在夏季能够正常的散热，其壳体外侧一般不设置保温层，最终导致加热过程中需要耗费较多的能源，大幅度提高装置的使用成本。
另一方面，支撑绝缘子作为刚性输电线路中重要的支撑件，其支撑柱一般不能够调节，支撑柱顶端与壳体内壁不能可靠接触，容易产生悬浮电位，一定程度上影响刚性电路的正常使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种550kV新型环保气体刚性输电线路，包括套管单元、内部填充有绝缘气体的壳体单元以及导体，所述套管单元与壳体单元的端部相连接，导体贯穿套管单元和壳体单元，所述壳体单元内部的绝缘气体为SF6与N2的混合气体，所述壳体单元的内部设置有与导体适配的支撑绝缘子和盆式绝缘子，所述支撑绝缘子包括中心管和支撑柱，所述支撑柱的顶端设置有可活动的支撑块，所述支撑块能够根据壳体单元内部的温度自动调整支撑块与壳体单元内壁之间的间隙；
所述支撑柱的顶端设置有嵌块，所述嵌块上设置有安装槽，安装槽的内部安装有气囊，所述支撑块的下端固定连接有支撑杆，所述支撑杆的下端固定连接有支撑板，所述支撑板与支撑块相平行，所述支撑板的下端与气囊的上端固定连接。
优选的，所述嵌块的安装槽内还安装有管状的储油囊，所述储油囊套设在气囊的外侧，中心管的内部设置有与储油囊连通的储油槽，所述储油槽的端部设置有缓冲区，所述储油囊内腔的侧壁上安装沿其轴向设置的推板，相邻的推板之间连接有第一弹性块，所述支撑板的端部与推板相接触。
优选的，所述储油槽为圆弧形，储油槽的内部设置有活动块，活动块的端部与储油槽的末端之间存在用作缓冲区的空腔，所述活动块的侧壁与储油槽的侧壁密封连接。
优选的，所述中心管的内壁上设置有圆环形的凹陷部，中心管内壁上位于凹陷部两侧的区域设置有与导体适配的密封圈，位于中心管下方的支撑柱上设置有连通支撑柱端面与凹陷部的出气通道，所述出气通道穿过储油槽端部的缓冲区。
优选的，所述活动块的前端设置有通槽，当支撑块的端面与支撑柱齐平时，活动块遮挡住所述出气通道，当支撑块位于安装槽内部时，活动块未遮挡所述出气通道，当支撑块位于支撑柱上方时，通槽与出气通道相连通，所述中心管上设置有与凹陷部连通的进气通道，所述进气通道上安装有单向阀，所述单向阀的出口端与凹陷部相连通。
优选的，所述推板与支撑板接触的侧面为倾斜面，且推板上设置有与支撑板端部适配的卡槽，所述卡槽的下端面为水平面，卡槽的上端面为弧形面。
优选的，所述支撑板包括圆形的第一支撑板，所述第一支撑板侧壁上固定有弹性圈，所述弹性圈的侧壁上固定有均匀分布的第二支撑板，所述第二支撑板之间连接有第二弹性块，气囊的顶端与第一支撑板的下端固定连接。
优选的，所述推板上的倾斜面包括卡槽上方的第一倾斜部和卡槽下方的第二倾斜部，所述第二倾斜部与水平面之间夹角的度数小于第一倾斜部与水平面之间夹角的度数，第二倾斜部更加倾斜，使得支撑板向下运动时，推板所能运动的幅度更大，保证出气通道能够更快的打开。
优选的，所述绝缘气体中SF6的体积分数为20%—35%。
优选的，所述壳体单元水平段的内壁上设置有集液槽以及与集液槽连通的汇流槽，位于中心管下方支撑柱的端部与集液槽的内壁相接触，通过集液槽与汇流槽相配合，使得壳体单元液化产生的SF6尽量的汇聚到集液槽处，便于后续SF6的气化。
本发明的有益效果是：
1、本发明提出的新型环保气体刚性输电线路，采用SF6与N2的混合气体作为输电线路的绝缘气体，有效的降低SF6的使用量，提高了装置的环保性能，该刚性输电线路的内部设置有能够自动调整位置的支撑块，当壳体单元受热后，气囊发生膨胀，支撑板推动支撑块移动，改变支撑块的位置，使得支撑柱整体始终与壳体单元的内壁保持接触，通过支撑柱对导体进行支撑，提高输电线路的稳定性。
2、本发明提出的新型环保气体刚性输电线路，当输电线路外部气温较低时，SF6发生部分液化时，与壳体接触的支撑块温度会变低，最终导致气囊温度变低，气囊收缩，储油囊向内扩张，储油槽内部的油液变少，活动块未遮挡出气通道，由于导体温度高，导体周围的气体温度高，此时中心管凹陷部内的高温气体通过出气通道排至支撑柱的末端，对壳体单元内壁的下端进行吹扫，使得SF6积液发生汽化，保证壳体单元内的绝缘气体浓度处于正常范围，整个操作过程中，利用导体自身产生的热量对液化后的SF6进行处理，有效的节约了能源。
3、本发明提出的新型环保气体刚性输电线路，当气囊收缩后，支撑块停止向壳体输送热量，气囊温度慢慢回升，并发生膨胀，最终气囊将支撑块推至与壳体相接触的位置，此时支撑块温度再次慢慢变低，气囊收缩，出气通道排出高温气体，循环上述操作，保证装置能够正常运行。
4、本发明提出的新型环保气体刚性输电线路，推板上设置有与支撑板端部适配的卡槽，且支撑板包括圆形的第一支撑板，第一支撑板侧壁上固定有弹性圈，弹性圈的侧壁上固定有均匀分布的第二支撑板，当气囊发生初步收缩时，气囊会拉动第一支撑板下移，但此时气囊对第一支撑板的拉力无法克服弹性圈的弹力，随着气囊的进一步收缩，配合推板之间第一弹性块对推板的牵引，即推板对气囊的压力，最终克服服弹性圈的弹力，第二支撑板会大幅度下移，使得出气通道被迅速打开，气体流动速度快，对壳体单元内的气体进行搅动，使得壳体单元内的温度更加均匀。
附图说明
图1为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的主视结构示意图；
图2为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的支撑绝缘子的侧视结构示意图；
图3为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的支撑绝缘子的侧剖结构示意图；
图4为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的图3中嵌块的剖视结构示意图；
图5为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的储油囊的仰视结构示意图；
图6为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的支撑板的俯视结构示意图；
图7为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的推板的侧视结构示意图；
图8为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的支撑绝缘子的主剖结构示意图；
图9为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的图8中A处放大结构示意图；
图10为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的活动块的俯视结构示意图；
图11为本发明提出的一种550kV新型环保气体刚性输电线路的直段单元局部剖视结构示意图。
图中：1套管单元、2第一直角单元、3直段单元、4大角度单元、5第二直角单元、6过渡单元、7导体、8支撑绝缘子、9盆式绝缘子、10波纹管、11加热带；
31集液槽、32汇流槽；
801中心管、802支撑柱、803嵌块、804支撑杆、805支撑板、806气囊、807储油囊、808推板、809第一弹性块、810储油槽、811活动块、812凹陷部、813出气通道、814进气通道、815单向阀、816密封圈、817支撑块；
8051第一支撑板、8052弹性圈、8053第二支撑板、8054第二弹性块；
8081卡槽、8082第一倾斜部、8083第二倾斜部；
8111通槽。
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。
参照图1-11，一种550kV新型环保气体刚性输电线路，包括套管单元1、内部填充有绝缘气体的壳体单元以及导体7，套管单元1与壳体单元的端部相连接，壳体单元包括顺次连接的第一直角单元2、直段单元3、大角度单元4、第二直角单元5和过渡单元6，导体7贯穿套管单元1和壳体单元，壳体单元内部的绝缘气体为SF6与N2的混合气体，壳体单元的内部设置有与导体7适配的支撑绝缘子8和盆式绝缘子9，支撑绝缘子8包括中心管801和支撑柱802，支撑柱802的顶端设置有可活动的支撑块817，支撑块817能够根据壳体单元内部的温度自动调整支撑块817与壳体单元内壁之间的间隙；
支撑柱802的顶端设置有嵌块803，所述嵌块803上设置有安装槽，安装槽的内部安装有气囊806，支撑块817的下端固定连接有支撑杆804，支撑杆804的下端固定连接有支撑板805，支撑板805与支撑块817相平行，支撑板805的下端与气囊806的上端固定连接，嵌块803为绝缘材料制成。
嵌块803的安装槽内还安装有管状的储油囊807，储油囊807套设在气囊806的外侧，中心管801的内部设置有与储油囊807连通的储油槽810，储油槽810的端部设置有缓冲区，储油囊807内腔的侧壁上安装沿其轴向设置的推板808，相邻的推板808之间连接有第一弹性块809，支撑板805的端部与推板808相接触。
储油槽810为圆弧形，储油槽810的内部设置有活动块811，活动块811的端部与储油槽810的末端之间存在用作缓冲区的空腔，活动块811的侧壁与储油槽810的侧壁密封连接。
中心管801的内壁上设置有圆环形的凹陷部812，中心管801内壁上位于凹陷部812两侧的区域设置有与导体7适配的密封圈816，位于中心管801下方的支撑柱802上设置有连通支撑柱802端面与凹陷部812的出气通道813，出气通道813穿过储油槽810端部的缓冲区，活动块811的前端设置有通槽8111，当支撑块817的端面与支撑柱802齐平时，活动块811遮挡住出气通道813，当支撑块817位于安装槽内部时，活动块811未遮挡出气通道813，当支撑块817位于支撑柱802上方时，通槽8111与出气通道813相连通，中心管801上设置有与凹陷部812连通的进气通道814，进气通道814上安装有单向阀815，单向阀815的出口端与凹陷部812相连通，单向阀815的设置，便于对凹陷部812内部进行补气，由于导体7温度高，通过密封圈816将凹陷部812与中心管801外界的区域隔断，并通过导体7对凹陷部812内部的气体进行加热，使得凹陷部812内部气体的温度和压力均高于壳体单元区域内其它区域气体的温度和压力，最终打开出气通道813时，气体能够正常的流出。
推板808与支撑板805接触的侧面为倾斜面，且推板808上设置有与支撑板805端部适配的卡槽8081，卡槽8081的下端面为水平面，卡槽8081的上端面为弧形面。
支撑板805包括圆形的第一支撑板8051，第一支撑板8051侧壁上固定有弹性圈8052，弹性圈8052的侧壁上固定有均匀分布的第二支撑板8053，第二支撑板8053之间连接有第二弹性块8054，气囊806的顶端与第一支撑板8051的下端固定连接，第二支撑板8053的数量与推板808相一致。
推板808上的倾斜面包括卡槽8081上方的第一倾斜部8082和卡槽8081下方的第二倾斜部8083，第二倾斜部8083与水平面之间夹角的度数小于第一倾斜部8082与水平面之间夹角的度数，第二倾斜部8083更加倾斜，使得支撑板805向下运动时，推板808所能运动的幅度更大，保证出气通道813能够更快的打开。
绝缘气体中SF6的体积分数为20%—35%。
壳体单元水平段的内壁上设置有集液槽31以及与集液槽31连通的汇流槽32，位于中心管801下方支撑柱802的端部与集液槽31的内壁相接触，通过集液槽31与汇流槽32相配合，使得壳体单元液化产生的SF6尽量的汇聚到集液槽31处，便于后续SF6的气化。
第二直角单元5和直段单元3之间设置有波纹管10，为了避免SF6液化后残留在波纹管10，波纹管10的外侧设置有加热带11。
本发明提出的新型环保气体刚性输电线路，采用SF6与N2的混合气体作为输电线路的绝缘气体，有效的降低SF6的使用量，提高了装置的环保性能，该刚性输电线路的内部设置有能够自动调整位置的支撑块817，当壳体单元受热后，气囊806发生膨胀，支撑板805推动支撑块817移动，改变支撑块817的位置，使得支撑柱802整体始终与壳体单元的内壁保持接触，通过支撑柱802对导体7进行支撑，提高输电线路的稳定性。
本发明提出的新型环保气体刚性输电线路，当输电线路外部气温较低时，SF6发生部分液化时，与壳体接触的支撑块817温度会变低，最终导致气囊806温度变低，支撑块817、支撑杆804和支撑板805均采用导热性能好的材料制成，气囊806收缩，储油囊807向内扩张，储油槽810内部的油液变少，活动块811未遮挡出气通道813，由于导体7温度高，导体7周围的气体温度高，此时中心管801凹陷部内的高温气体通过出气通道813排至支撑柱802的末端，对壳体单元内壁的下端进行吹扫，使得SF6积液发生汽化，保证壳体单元内的绝缘气体浓度处于正常范围，整个操作过程中，利用导体7自身产生的热量对液化后的SF6进行处理，有效的节约了能源。
第二直角单元5和直段单元3之间设置有波纹管10，为了避免SF6液化后残留在波纹管10，波纹管10的外侧设置有加热带11。
本发明提出的新型环保气体刚性输电线路，当气囊806收缩后，支撑块817停止向壳体输送热量，气囊806温度慢慢回升，并发生膨胀，最终气囊806将支撑块817推至与壳体相接触的位置，此时支撑块817温度再次慢慢变低，气囊806收缩，出气通道813排出高温气体，循环上述操作，保证装置能够正常运行。
本发明提出的新型环保气体刚性输电线路，推板808上设置有与支撑板805端部适配的卡槽8081，且支撑板805包括圆形的第一支撑板8051，第一支撑板8051侧壁上固定有弹性圈8052，弹性圈8052的侧壁上固定有均匀分布的第二支撑板8053，当气囊806发生初步收缩时，气囊806会拉动第一支撑板8051下移，但此时气囊806对第一支撑板8051的拉力无法克服弹性圈8052的弹力，随着气囊806的进一步收缩，配合推板808之间第一弹性块809对推板808的牵引，即推板808对气囊806的压力，最终克服弹性圈8052的弹力，第二支撑板8053会大幅度下移，储油槽810内油液流动，活动块811运动，使得出气通道813被迅速打开，气体流动速度快，对壳体单元内的气体进行搅动，使得壳体单元内的温度更加均匀。
该刚性输电线路使用过程中，当外界温度高时，气囊806推动支撑块817向上运动，使得支撑块817位于支撑柱802上方，通槽8111与出气通道813相连通，且中心管801上设置有与凹陷部812连通的进气通道814，此时凹陷部812与外界连通，保证气体能够正常的流动，凹陷部812内部不会压力过高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种550kV新型环保气体刚性输电线路，包括套管单元（1）、内部填充有绝缘气体的壳体单元以及导体（7），所述套管单元（1）与壳体单元的端部相连接，导体（7）贯穿套管单元（1）和壳体单元，其特征在于，所述壳体单元内部的绝缘气体为SF6与N2的混合气体，所述壳体单元的内部设置有与导体（7）适配的支撑绝缘子（8）和盆式绝缘子（9），所述支撑绝缘子（8）包括中心管（801）和支撑柱（802），所述支撑柱（802）的顶端设置有可活动的支撑块（817），所述支撑块（817）能够根据壳体单元内部的温度自动调整支撑块（817）与壳体单元内壁之间的间隙；
所述支撑柱（802）的顶端设置有嵌块（803），所述嵌块（803）上设置有安装槽，安装槽的内部安装有气囊（806），所述支撑块（817）的下端固定连接有支撑杆（804），所述支撑杆（804）的下端固定连接有支撑板（805），所述支撑板（805）与支撑块（817）相平行，所述支撑板（805）的下端与气囊（806）的上端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种550kV新型环保气体刚性输电线路，其特征在于，所述嵌块（803）的安装槽内还安装有管状的储油囊（807），所述储油囊（807）套设在气囊（806）的外侧，中心管（801）的内部设置有与储油囊（807）连通的储油槽（810），所述储油槽（810）的端部设置有缓冲区，所述储油囊（807）内腔的侧壁上安装沿其轴向设置的推板（808），相邻的推板（808）之间连接有第一弹性块（809），所述支撑板（805）的端部与推板（808）相接触；
所述储油槽（810）为圆弧形，储油槽（810）的内部设置有活动块（811），活动块（811）的端部与储油槽（810）的末端之间存在用作缓冲区的空腔，所述活动块（811）的侧壁与储油槽（810）的侧壁密封连接；
所述中心管（801）的内壁上设置有圆环形的凹陷部（812），中心管（801）内壁上位于凹陷部（812）两侧的区域设置有与导体（7）适配的密封圈（816），位于中心管（801）下方的支撑柱（802）上设置有连通支撑柱（802）端面与凹陷部（812）的出气通道（813），所述出气通道（813）穿过储油槽（810）端部的缓冲区；
所述活动块（811）的前端设置有通槽（8111），当支撑块（817）的端面与支撑柱（802）齐平时，活动块（811）遮挡住所述出气通道（813），当支撑块（817）位于安装槽内部时，活动块（811）未遮挡所述出气通道（813），当支撑块（817）位于支撑柱（802）上方时，通槽（8111）与出气通道（813）相连通，所述中心管（801）上设置有与凹陷部（812）连通的进气通道（814），所述进气通道（814）上安装有单向阀（815），所述单向阀（815）的出口端与凹陷部（812）相连通；
所述推板（808）与支撑板（805）接触的侧面为倾斜面，且推板（808）上设置有与支撑板（805）端部适配的卡槽（8081），所述卡槽（8081）的下端面为水平面，卡槽（8081）的上端面为弧形面。
3.根据权利要求2所述的一种550kV新型环保气体刚性输电线路，其特征在于，所述支撑板（805）包括圆形的第一支撑板（8051），所述第一支撑板（8051）侧壁上固定有弹性圈（8052），所述弹性圈（8052）的侧壁上固定有均匀分布的第二支撑板（8053），所述第二支撑板（8053）之间连接有第二弹性块（8054），气囊（806）的顶端与第一支撑板（8051）的下端固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种550kV新型环保气体刚性输电线路，其特征在于，所述推板（808）上的倾斜面包括卡槽（8081）上方的第一倾斜部（8082）和卡槽（8081）下方的第二倾斜部（8083），所述第二倾斜部（8083）与水平面之间夹角的度数小于第一倾斜部（8082）与水平面之间夹角的度数。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种550kV新型环保气体刚性输电线路，其特征在于，所述绝缘气体中SF6的体积分数为20%—35%。
6.根据权利要求5所述的一种550kV新型环保气体刚性输电线路，其特征在于，所述壳体单元水平段的内壁上设置有集液槽（31）以及与集液槽（31）连通的汇流槽（32），位于中心管（801）下方支撑柱（802）的端部与集液槽（31）的内壁相接触。
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- 2023-08-16 CN CN202311028390.9A patent/CN116759973B/zh active Active
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