CN117038231A - 一种高压直流gil/gis偏心母线 - Google Patents
一种高压直流gil/gis偏心母线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117038231A CN117038231A CN202311147134.1A CN202311147134A CN117038231A CN 117038231 A CN117038231 A CN 117038231A CN 202311147134 A CN202311147134 A CN 202311147134A CN 117038231 A CN117038231 A CN 117038231A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- eccentric
- voltage
- insulator
- conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 156
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 142
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 135
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 60
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 56
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
- H01B17/14—Supporting insulators
- H01B17/16—Fastening of insulators to support, to conductor, or to adjoining insulator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
- H01B17/42—Means for obtaining improved distribution of voltage; Protection against arc discharges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B9/00—Power cables
- H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
- H01B9/021—Features relating to screening tape per se
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
- H01R11/01—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts characterised by the form or arrangement of the conductive interconnection between the connecting locations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
- H01R11/03—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts characterised by the relationship between the connecting locations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其标准单元包括金属外壳、载流导体、高压屏蔽导体、支柱绝缘子以及同心绝缘子，同心绝缘子安装在金属外壳的两端，载流导体设置于金属外壳内；载流导体包括偏心段和同心载流导体，偏心段两端均连接有同心载流导体，同心载流导体的轴线与金属壳体的轴线同轴；偏心段包括若干偏心载流导体，偏心载流导体的轴线平行位于金属壳体的轴线的上方，若干偏心载流导体之间通过高压屏蔽导体连接成偏心段，位于偏心段端部的偏心载流导体通过转角单元与一同心载流导体的一端连接，该同心载流导体的另一端与同心绝缘子连接；高压屏蔽导体通过支柱绝缘子与金属外壳连接。本发明能够抑制支柱绝缘子表面电荷积累。
Description
技术领域
本发明属于电力设备结构设计技术领域，特别涉及一种高压直流GIL/GIS偏心母线。
背景技术
绝缘子是高压直流气体绝缘金属封闭输电线路(Gas Insulated TransmissionLine,GIL)和气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)的关键组成部件，起到了电气绝缘和支撑中心导体的关键作用。高压直流GIL/GIS用绝缘子在长期运行过程中承受电、热、力耦合作用，其安全稳定是保证高压直流输电线路运行的必要条件。与交流GIL/GIS绝缘子相比，高压直流GIL/GIS的单极性输电方式使得绝缘子表面在长期运行过程中积聚大量电荷，对高压直流GIL/GIS绝缘子的绝缘性能产生显著影响。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明专利的目的是提出一种高压直流GIL/GIS偏心母线，本发明通过中心导体偏心布置的方式抑制高压直流GIL/GIS绝缘子表面电荷积累，以提升高压直流用GIL/GIS支柱绝缘子的绝缘性能和电气性能，进而提升支柱绝缘子的安全可靠性。
本发明采用的技术方案如下：
一种高压直流GIL/GIS偏心母线，包括标准单元，所述标准单元包括金属外壳、载流导体、高压屏蔽导体、支柱绝缘子以及同心绝缘子，同心绝缘子安装在金属外壳的两端，所述载流导体设置于金属外壳内；
所述载流导体包括偏心段和同心载流导体，偏心段两端均连接有所述同心载流导体，同心载流导体的轴线与金属壳体的轴线同轴；
所述偏心段包括若干偏心载流导体，偏心载流导体的轴线与金属壳体的轴线平行，偏心载流导体的轴线位于金属外壳的轴线的上方，若干偏心载流导体之间通过高压屏蔽导体连接成所述偏心段，位于偏心段端部的偏心载流导体通过转角单元与一同心载流导体的一端连接，该同心载流导体的另一端与同心绝缘子连接；
高压屏蔽导体通过支柱绝缘子与金属外壳连接。
优选的，偏心载流导体的偏心率为偏心载流导体的中轴线与金属外壳的中轴线之间距离与金属外壳的半径之比，偏心率的取值范围0.1-0.2。
优选的，高压屏蔽导体上与支柱绝缘子连接的位置设有沉孔，支柱绝缘子的高压端伸入沉孔内，支柱绝缘子的高压金属嵌件与沉孔的底部连接；
沿着金属外壳轴线方向，沉孔的孔口在支柱绝缘子的两侧均设有斜面屏蔽结构，斜面屏蔽结构朝气体侧的法向量与支柱绝缘子的轴线方向之间的夹角取值范围为40°～50°，所述支柱绝缘子的轴线方向为支柱绝缘子的轴线上从高压端至低压端的方向。
优选的，沉孔与支柱绝缘子的环氧复合材料部分之间的环隙宽度取值范围为7～12mm，沉孔底部距离高压金属嵌件与环氧复合材料部分交界点所在位置的距离取值范围为7～12mm。
优选的，在偏心载流导体的轴线与高压屏蔽导体的轴线所在的平面上，在支柱绝缘子的高压金属嵌件与低压金属嵌件之间，支柱绝缘子的环氧复合材料部分的外轮廓上任意一点的切线方向均不与支柱绝缘子的轴线垂直；
在环氧复合材料部分上，低压金属嵌件顶端以外25mm±20mm范围内环氧复合材料的最大外径D1大于高压金属嵌件顶端以外15mm±10mm范围内环氧复合材料最大外径D2；环氧复合材料部分上从氧复合材料的最大外径处至环氧复合材料最大外径处，环氧复合材料外径平滑过渡。
优选的，所述支柱绝缘子的低压金属嵌件以及高压金属嵌件上与支柱绝缘子的环氧复合材料部分接触的一侧包括圆柱形侧面和平滑相接于圆柱形侧面端部的外轮廓为多段圆弧相切的光滑曲面结构，光滑曲面结构和一部分圆柱形侧面被支柱绝缘子的环氧复合材料部分包覆；
在环氧复合材料部分与低压金属嵌件交界的位置，环氧复合材料部分的外轮廓垂直于低压金属嵌件的圆柱形侧面；
在环氧复合材料部分与高压金属嵌件交界的位置，环氧复合材料部分的外轮廓垂直于高压金属嵌件的圆柱形侧面。
优选的，所述转角单元的外表面为光滑圆弧相接曲面，转角单元在金属外壳轴线方向的两端分别开设有与同心载流导体适配连接的同心连接孔以及和偏心载流导体适配连接的偏心连接孔。
优选的，转角单元的外轮廓上最大半径为R3，开设同心连接孔一侧的最小半径圆弧为r1，开设偏心连接孔一侧的最小半径圆弧为r2；同心载流导体和偏心载流导体的半径均为R；
r1、r2、R3和R满足如下关系：
优选的，金属外壳内在高压屏蔽导体的下方设有微粒陷阱。
优选的，所述支柱绝缘子采用单支柱绝缘子和/或双支柱绝缘子；
其中，单支柱绝缘子设置于高压屏蔽导体的下方，且单支柱绝缘子的轴线沿着竖直方向设置；
双支柱绝缘子设置于高压屏蔽导体的下方，且双支柱绝缘子的两个支腿分别位于高压屏蔽导体的两侧。
本发明具有如下有益效果：
本发明高压直流GIL/GIS偏心母线中，将载流导体设置为三段，具体包括偏心段位于偏心段两端的同心载流导体，由于偏心段相对于金属外壳偏心放置并位于金属外壳的轴线的上方，因此提高了支柱绝缘子沿面绝缘距离，并且设置的偏心段使得金属外壳的内表面下侧的场强降低，自由金属微粒更难启举，进一步减小了金属微粒的危害。由于金属外壳连段的绝缘子仍需采用同心绝缘子(如盆式绝缘子)，因此本发明设计了转角单元，来实现偏心段中的偏心载流导体与同心载流导体连接，因此本发明可以同时使用支柱绝缘子与同心绝缘子(如盆式绝缘子)，提高了绝缘子在运行过程中的安全可靠性。
附图说明
图1为本发明中高压直流GIL/GIS偏心母线的单支柱支撑方式整体结构示意图。
图2为本发明中高压直流GIL/GIS偏心母线的单支柱支撑方式沿绝缘子轴线的径向截面图。
图3为本发明中高压直流GIL/GIS偏心母线的单支柱支撑方式沿竖直方向的轴向截面图。
图4为本发明中高压直流GIL/GIS偏心母线的单支柱支撑方式高压屏蔽导体示意图；
图5为本发明中高压直流GIL/GIS偏心母线中单支柱支撑方式的单支柱绝缘子示意图；
图6(a)为本发明高压直流GIL/GIS偏心母线中雷电冲击电压下的单支撑绝缘子表面合成场强分布图；图6(b)为本发明高压直流GIL/GIS偏心母线中雷电冲击电压下的单支撑绝缘子表面切向场强分布图；图6(c)为本发明高压直流GIL/GIS偏心母线中最大运行电压的单支撑绝缘子表面法向场强分布图。
图7(a)为本发明高压直流GIL/GIS偏心母线中最大运行电压时单支撑绝缘子高压金属嵌件表面电场分布；图7(b)为本发明高压直流GIL/GIS偏心母线中最大运行电压时单支撑绝缘子低压金属嵌件表面电场分布。
图8为本发明中高压直流GIL/GIS偏心母线中双支柱支撑方式示意图；
图9(a)为本发明中高压直流GIL/GIS偏心母线中转角单元三维示意图；图9(b)为高压直流GIL/GIS偏心母线中转角单元3/4切面三维示意图；图9(c)为本发明中高压直流GIL/GIS偏心母线中转角单元截面图；
图10为本发明中高压直流GIL/GIS偏心母线中标准单元示意图；
图中，1-金属外壳、2-偏心载流导体、3-高压屏蔽导体、4-微粒陷阱、5-绝缘子本体、6-沉孔、7-斜面屏蔽结构、8-圆形插孔、9-安装手孔、10-通孔、11-环氧复合材料部分、12-高压金属嵌件、13-低压金属嵌件、14-螺纹孔、15-光滑曲面结构、16-圆柱形侧面、18-同心载流导体、19-转角单元、20-同心连接孔、21-偏心连接孔、22-环隙、23-盆式绝缘子。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
参见图1-图3，结合图10，本发明高压直流GIL/GIS偏心母线，包括标准单元，标准单元包括金属外壳1、载流导体、高压屏蔽导体3、支柱绝缘子以及同心绝缘子，同心绝缘子安装在金属外壳1的两端，载流导体设置于金属外壳1内；载流导体包括偏心段和同心载流导体18，偏心段两端均连接有同心载流导体18，同心载流导体18的轴线与金属壳体1的轴线同轴；偏心段包括若干偏心载流导体2，偏心载流导体2的轴线与金属壳体1的轴线平行，偏心载流导体2的轴线位于金属外壳1的轴线的上方，若干偏心载流导体2之间通过高压屏蔽导体3连接成偏心段，位于偏心段端部的偏心载流导体2通过转角单元19与一同心载流导体18的一端连接，该同心载流导体18的另一端与同心绝缘子连接；高压屏蔽导体3通过支柱绝缘子与金属外壳1连接。参见图8，本发明上述方案中，标准单元中的支柱绝缘子数量为2～3个，该支柱绝缘子可采用单支柱绝缘子和/或双支柱绝缘子，图8中显示的是支柱绝缘子即采用单支柱绝缘子又采用双支柱绝缘子的情形，同心绝缘子一般采用的是盆式绝缘子。
作为本发明优选的实施方案，参见图2，O1为偏心载流导体2的中心，O2为金属外壳1的中心，定义偏心率e为偏心载流导体2的中轴线与金属外壳1的中轴线之间的距离R1与金属外壳1的半径R2的比，为了保证中心导体与外壳间的场强分布均匀性，偏心率e的取值范围如下式所示：
作为本发明优选的实施方案，参见图1-图5，高压屏蔽导体3上与支柱绝缘子连接的位置设有用于屏蔽支柱绝缘子中高压金属嵌件12、环氧复合材料部分11以及SF6气体(在正常工作时，金属外壳1内腔一般充满SF6气体)三结合点的沉孔6，支柱绝缘子的高压端伸入沉孔6内，支柱绝缘子的高压金属嵌件12与沉孔6的底部连接，连接方式可采用螺栓方式连接；沿着金属外壳1轴线方向，沉孔6的孔口在支柱绝缘子的两侧均设有用于改善支柱绝缘子表面电场分布的斜面屏蔽结构7，斜面屏蔽结构7朝气体(SF6气体)侧的法向量与支柱绝缘子的轴线方向之间的夹角取值范围为40°～50°，所述支柱绝缘子的轴线方向为支柱绝缘子的轴线上从高压端至低压端的方向。
作为本发明优选的实施方案，为了不使得支柱绝缘子表面场强局部畸变，在上述方案的基础上，参见图3，沉孔6与支柱绝缘子的环氧复合材料部分11之间的环隙22的宽度取值范围为7～12mm，沉孔6底部距离高压金属嵌件12与环氧复合材料部分11交界点所在位置的距离取值范围为7～12mm。
作为本发明优选的实施方案，为了便于装配，高压屏蔽导体3上在沉孔6对侧设置有安装手孔便于安装高压金属嵌件12的安装手孔9，安装手孔9用于提供安装空间。
作为本发明优选的实施方案，参见图2和图5，在偏心载流导体2的轴线与高压屏蔽导体3的轴线所在的平面上，在支柱绝缘子的高压金属嵌件12与低压金属嵌件13之间，支柱绝缘子的环氧复合材料部分11的外轮廓上任意一点的切线方向均不与支柱绝缘子的轴线垂直；在环氧复合材料部分11上，低压金属嵌件13顶端以外25mm±20mm范围内环氧复合材料的最大外径D1大于高压金属嵌件12顶端以外15mm±10mm范围内环氧复合材料最大外径D2；环氧复合材料部分11上从氧复合材料的最大外径处至环氧复合材料最大外径处，环氧复合材料外径平滑过渡。
作为本发明优选的实施方案，参见图5，所述支柱绝缘子的低压金属嵌件13以及高压金属嵌件12上与支柱绝缘子的环氧复合材料部分11接触的一侧包括圆柱形侧面16和平滑相接于圆柱形侧面16端部的外轮廓为多段圆弧相切的光滑曲面结构15，光滑曲面结构15和一部分圆柱形侧面16被支柱绝缘子的环氧复合材料部分11包覆；
在环氧复合材料部分11与低压金属嵌件13交界的位置(也即环氧复合材料部分11、低压金属嵌件13和SF6气体三结合点)，环氧复合材料部分11的外轮廓垂直于低压金属嵌件13的圆柱形侧面16；
在环氧复合材料部分11与高压金属嵌件12交界的位置(也即高压金属嵌件12、低压金属嵌件13和SF6气体三结合点)，环氧复合材料部分11的外轮廓垂直于高压金属嵌件12的圆柱形侧面16。
作为本发明优选的实施方案，参见图9(a)-图9(c)，所述转角单元19的外表面为光滑圆弧相接曲面，转角单元19在金属外壳1轴线方向的两端(即图9(c)中的左右两端)分别开设有与同心载流导体18适配连接的同心连接孔20以及和偏心载流导体2适配连接的偏心连接孔21，具体的开孔见图9(b)。
作为本发明优选的实施方案，在上述方案的基础上，参见图9(c)，转角单元19的外轮廓上最大半径为R3，转角单元19的外轮廓上最大半径所在的平面位于转角单元19两侧偏心载流导体2与同心载流导体18相邻端面的之间的平分面上，图9(c)所示A点为最大半径所在的平面的最高点，开设同心连接孔20一侧的最小半径圆弧为r1，开设偏心连接孔21一侧的最小半径圆弧为r2；同心载流导体18和偏心载流导体2的半径均为R；
为了保证转角单元表面电场强度小于控制值，r1、r2、R3和R满足如下关系：
作为本发明优选的实施方案，参见图3和图4，高压屏蔽导体3沿其轴线的两侧设置有用来连接偏心载流导体2的圆形插孔8，高压屏蔽导体3与偏心载流导体2之间通过圆形插孔8装配在一起。
作为本发明优选的实施方案，参见图1、图2、图3、图8以及图10，金属外壳1内在高压屏蔽导体3的下方设有微粒陷阱4，本发明通过配置栅格式环形金属微粒陷阱，进一步减小了金属微粒的危害，进一步的，微粒陷阱4可采用栅格式微粒陷阱，微粒陷阱4的栅格为长方形开槽，栅格的长边垂直金属外壳1的轴线，微粒陷阱4沿金属外壳1轴向上的长度是支柱绝缘子(单支柱绝缘子或双支柱绝缘子的支腿)外径最大尺寸的3～5倍，栅格式微粒陷阱的在金属外壳1周向上的分布至少大于90°，栅格式微粒陷阱内表面与金属外壳1内表面之间的距离取值为5～15mm。
作为本发明优选的实施方案，所述支柱绝缘子采用单支柱绝缘子和/或双支柱绝缘子；
参见图1-图3以及图10，单支柱绝缘子设置于高压屏蔽导体3的下方，且单支柱绝缘子的轴线沿着竖直方向设置，此时绝缘子环氧复合材料部分11、高压金属嵌件12和低压金属嵌件13的中轴线重合，该单支柱绝缘子的设置方式能够减小高压金属嵌件12与环氧复合材料部分11粘接界面的切向应力以及减小低压金属嵌件13与环氧复合材料部分11粘接界面的切向应力；
参见图8和图10，双支柱绝缘子设置于高压屏蔽导体3的下方，且双支柱绝缘子的两个支腿分别位于高压屏蔽导体3的两侧，双支柱绝缘子的两个支腿呈预设夹角设置，每个支腿的设置形式与上述单支柱绝缘子的设置形式相同，对应的，高压屏蔽导体3上多出一个安装支腿的位置，双支柱绝缘子的两个支腿轴线所在平面与金属外壳1的轴线垂直。
作为本发明优选的实施方案，参见图1-图3以及图5，高压金属嵌件12和低压金属嵌件13可采用指形电极，高压金属嵌件12上与高压屏蔽导体3的接触的面(即所述沉孔6的底面)采用平面，高压金属嵌件12的平面侧设置有垂直于平面的螺纹孔14；低压金属嵌件13上与金属外壳1的接触的面采用平面，参见图4，沉孔6的底面设置有用于穿过螺栓的通孔10，通孔10的尺寸和位置与高压金属嵌件12上的平面(见图5中高压金属嵌件12的上侧面)上的螺纹孔14一致。
作为本发明优选的实施方案，金属壳体1、低压金属嵌件13与微粒陷阱4之间可采用焊接连接固定的方式。
实施例
参见图10，本实施例高压直流GIL/GIS偏心母线包括标准单元，标准单元包括金属外壳1、载流导体、高压屏蔽导体3、支柱绝缘子以及盆式绝缘子23，金属外壳1的两端均安装盆式绝缘子23，载流导体设置于金属外壳1内；载流导体包括偏心段和同心载流导体18，偏心段包括三段偏心载流导体2，偏心载流导体2的偏心率e为0.15，三段偏心载流导体2通过两个高压屏蔽导体3串接在一起，其中一个高压屏蔽导体3上连接单支柱绝缘子，另一个高压屏蔽导体3上连接双支柱绝缘子，位于偏心段端部的偏心载流导体2通过转角单元19与同心载流导体18的一端连接，该同心载流导体18的另一端与盆式绝缘子23连接。每个高压屏蔽导体3的下方设有微粒陷阱4，微粒陷阱4采用栅格式圆环形微粒陷阱，微粒陷阱4与金属壳体1同轴配置且与低压金属嵌件13连接。高压屏蔽导体3上与单支柱绝缘子以及双支柱绝缘子高压端连接的位置开设沉孔6，沉孔6的孔口开设有斜面屏蔽结构7，斜面屏蔽结构7朝气体侧的法向量与支柱绝缘子的轴线方向之间的夹角取值为45°，沉孔6与支柱绝缘子的环氧复合材料部分11之间的环隙22的宽度为10mm，沉孔6底部距离高压金属嵌件12与环氧复合材料部分11交界点所在位置为5mm。高压屏蔽导体3上在沉孔6对侧设置有安装手孔9。低压金属嵌件13顶端的环氧复合材料的外径D1为110mm，高压金属嵌件12顶端的环氧复合材料外径D2为95.5mm。转角单元19的外轮廓上最大半径R3为135mm，转角单元19开设同心连接孔20一侧的最小半径圆弧r1为30mm，开设偏心连接孔21一侧的最小半径圆弧r2为23mm；同心载流导体18和偏心载流导体2的半径R为60mm。微粒陷阱4沿金属外壳1轴向上的长度是支柱绝缘子(包括单支柱绝缘子和双支柱绝缘子的支腿)外径最大尺寸的三倍，栅格式微粒陷阱的在金属外壳1周向上的分布为90°，栅格式微粒陷阱内表面与金属外壳1内表面之间的距离为10mm。高压金属嵌件12和低压金属嵌件13可采用指形电极，支柱绝缘子的低压金属嵌件13以及高压金属嵌件12上与支柱绝缘子的环氧复合材料部分11接触的一侧包括圆柱形侧面16和平滑相接于圆柱形侧面16端部的外轮廓为多段圆弧相切的光滑曲面结构15，光滑曲面结构15和一部分圆柱形侧面16被支柱绝缘子的环氧复合材料部分11包覆；在环氧复合材料部分11与低压金属嵌件13交界的位置，环氧复合材料部分11的外轮廓垂直于低压金属嵌件13的圆柱形侧面16；在环氧复合材料部分11与高压金属嵌件12交界的位置，环氧复合材料部分11的外轮廓垂直于高压金属嵌件12的圆柱形侧面16。
本实施例中，单支柱绝缘子和双支柱绝缘子纵向对称面之间的间距为6m，单支柱绝缘子的纵向对称面和转角单元19的外轮廓上最大半径所在的平面之间的间距为5m，双支柱绝缘子的纵向对称面和转角单元19的外轮廓上最大半径所在的平面之间的间距为5m，转角单元19的外轮廓上最大半径所在的平面与盆式绝缘子之间的间距为1m。
基于以上结构尺寸要求，本实施例高压直流GIL/GIS偏心母线中，为了降低支柱绝缘子表面电荷量的积累以并留有足够的安全裕度，最大运行电压条件下支柱绝缘子表面法向场强En、雷电冲击条件下支柱绝缘子表面切向场强Et需满足以下条件。经本发明上述方案优化后，绝缘子本体表面的电荷积累量不超过20μC/m2，符合安全运行的要求。
参见图6(a)、图6(b)、图6(c)、图7(a)和图7(b)，其中，图6(a)、图6(b)与图6(c)分别为高压直流GIL单支柱绝缘子运行电压下绝缘子气固界面合成场强、切向场强和法向场强分布图；图7(a)和图7(b)分别为高压直流GIL单支柱绝缘子高压固-固界面与低压固-固界面场强分布图。通过图6(a)、图6(b)中可以看到，单支柱绝缘子在雷电冲击条件下，单支柱绝缘子气固界面合成场强与切向场强均小于其场强控制值。从图6(c)可以看到，运行电压下单支柱绝缘子表面法向场强小于1kV/mm，在偏心配置的条件下单支柱绝缘子表面法向场强较低，表面电荷积累有所减小。通过图7(a)和图7(b)可以看到，运行电压条件下高压金属嵌件和低压金属嵌件表面场强小于3kV/mm，符合GIL/GIS内部绝缘子-金属界面场强控制值要求，满足运行条件。
Claims (10)
1.一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，包括标准单元，所述标准单元包括金属外壳(1)、载流导体、高压屏蔽导体(3)、支柱绝缘子以及同心绝缘子，同心绝缘子安装在金属外壳(1)的两端，所述载流导体设置于金属外壳(1)内；
所述载流导体包括偏心段和同心载流导体(18)，偏心段两端均连接有所述同心载流导体(18)，同心载流导体(18)的轴线与金属壳体(1)的轴线同轴；
所述偏心段包括若干偏心载流导体(2)，偏心载流导体(2)的轴线与金属壳体(1)的轴线平行，偏心载流导体(2)的轴线位于金属外壳(1)的轴线的上方，若干偏心载流导体(2)之间通过高压屏蔽导体(3)连接成所述偏心段，位于偏心段端部的偏心载流导体(2)通过转角单元(19)与一同心载流导体(18)的一端连接，该同心载流导体(18)的另一端与同心绝缘子连接；
高压屏蔽导体(3)通过支柱绝缘子与金属外壳(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，偏心载流导体(2)的偏心率为偏心载流导体(2)的中轴线与金属外壳(1)的中轴线之间距离与金属外壳(1)的半径之比，偏心率的取值范围0.1-0.2。
3.根据权利要求1所述的一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，高压屏蔽导体(3)上与支柱绝缘子连接的位置设有沉孔(6)，支柱绝缘子的高压端伸入沉孔(6)内，支柱绝缘子的高压金属嵌件(12)与沉孔(6)的底部连接；
沿着金属外壳(1)轴线方向，沉孔(6)的孔口在支柱绝缘子的两侧均设有斜面屏蔽结构(7)，斜面屏蔽结构(7)朝气体侧的法向量与支柱绝缘子的轴线方向之间的夹角取值范围为40°～50°，所述支柱绝缘子的轴线方向为支柱绝缘子的轴线上从高压端至低压端的方向。
4.根据权利要求3所述的一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，沉孔(6)与支柱绝缘子的环氧复合材料部分(11)之间的环隙宽度取值范围7～12mm，沉孔(6)底部距离高压金属嵌件(12)与环氧复合材料部分(11)交界点所在位置的距离取值范围7～12mm。
5.根据权利要求1所述的一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，在偏心载流导体(2)的轴线与高压屏蔽导体(3)的轴线所在的平面上，在支柱绝缘子的高压金属嵌件(12)与低压金属嵌件(13)之间，支柱绝缘子的环氧复合材料部分(11)的外轮廓上任意一点的切线方向均不与支柱绝缘子的轴线垂直；
在环氧复合材料部分(11)上，低压金属嵌件(13)顶端以外25mm±20mm范围内环氧复合材料的最大外径大于高压金属嵌件(12)顶端以外15mm±10mm范围内环氧复合材料最大外径；环氧复合材料部分(11)上从氧复合材料的最大外径处至环氧复合材料最大外径处，环氧复合材料外径平滑过渡。
6.根据权利要求1所述的一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，所述支柱绝缘子的低压金属嵌件(13)以及高压金属嵌件(12)上与支柱绝缘子的环氧复合材料部分(11)接触的一侧包括圆柱形侧面(16)和平滑相接于圆柱形侧面(16)端部的外轮廓为多段圆弧相切的光滑曲面结构(15)，光滑曲面结构(15)和一部分圆柱形侧面(16)被支柱绝缘子的环氧复合材料部分(11)包覆；
在环氧复合材料部分(11)与低压金属嵌件(13)交界的位置，环氧复合材料部分(11)的外轮廓垂直于低压金属嵌件(13)的圆柱形侧面(16)；
在环氧复合材料部分(11)与高压金属嵌件(12)交界的位置，环氧复合材料部分(11)的外轮廓垂直于高压金属嵌件(12)的圆柱形侧面(16)。
7.根据权利要求1所述的一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，所述转角单元(19)的外表面为光滑圆弧相接曲面，转角单元(19)在金属外壳(1)轴线方向的两端分别开设有与同心载流导体(18)适配连接的同心连接孔(20)以及和偏心载流导体(2)适配连接的偏心连接孔(21)。
8.根据权利要求7所述的一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，转角单元(19)的外轮廓上最大半径为R3，开设同心连接孔(20)一侧的最小半径圆弧为r1，开设偏心连接孔(21)一侧的最小半径圆弧为r2；同心载流导体(18)和偏心载流导体(2)的半径均为R；
r1、r2、R3和R满足如下关系：
9.根据权利要求1所述的一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，金属外壳(1)内在高压屏蔽导体(3)的下方设有微粒陷阱(4)。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种高压直流GIL/GIS偏心母线，其特征在于，所述支柱绝缘子采用单支柱绝缘子和/或双支柱绝缘子；
其中，单支柱绝缘子设置于高压屏蔽导体(3)的下方，且单支柱绝缘子的轴线沿着竖直方向设置；
双支柱绝缘子设置于高压屏蔽导体(3)的下方，且双支柱绝缘子的两个支腿分别位于高压屏蔽导体(3)的两侧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311147134.1A CN117038231A (zh) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | 一种高压直流gil/gis偏心母线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311147134.1A CN117038231A (zh) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | 一种高压直流gil/gis偏心母线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117038231A true CN117038231A (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88622815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311147134.1A Pending CN117038231A (zh) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | 一种高压直流gil/gis偏心母线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117038231A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117332617A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-01-02 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 气体绝缘开关设备母线气室内金属微粒运动的抑制方法 |
-
2023
- 2023-09-06 CN CN202311147134.1A patent/CN117038231A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117332617A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-01-02 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 气体绝缘开关设备母线气室内金属微粒运动的抑制方法 |
| CN117332617B (zh) * | 2023-11-28 | 2024-03-19 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 气体绝缘开关设备母线气室内金属微粒运动的抑制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN117038231A (zh) | 一种高压直流gil/gis偏心母线 | |
| CN110729684B (zh) | 一种超/特高压sf6气体绝缘穿墙套管及其绝缘支撑结构 | |
| CN102447228A (zh) | 一种高压大电流干燥压缩空气绝缘金属封闭开关设备 | |
| CN117038232A (zh) | 一种高压直流gil/gis腹部屏蔽的三支柱绝缘子及母线 | |
| CN106448960A (zh) | 一种35kV带多间隙防雷绝缘子 | |
| CN202172242U (zh) | 一种三相共箱主母线结构 | |
| CN201060735Y (zh) | ±500kV直流电流传感器 | |
| CN116364465A (zh) | 一种新型大电流触头结构及具有该触头结构的高压设备 | |
| CN102780196B (zh) | 一种碟式母线套管 | |
| CN201629495U (zh) | 一种高压开关柜的穿墙屏蔽套管 | |
| CN202856229U (zh) | 一种固体绝缘环网柜 | |
| CN214228770U (zh) | 40.5kV高压开关柜用封堵型触头盒 | |
| CN205911090U (zh) | 一种35kV带多间隙防雷绝缘子 | |
| CN202018917U (zh) | 一种真空灭弧室的外部屏蔽结构 | |
| CN111244857A (zh) | 一种穿墙套管 | |
| CN202134804U (zh) | 将矩形母排改进为d型母排的高压开关柜 | |
| CN113808798B (zh) | 一种超/特高压gis/gil母线 | |
| CN111276896A (zh) | 三气室充气式高压开关 | |
| CN111725728B (zh) | 气体绝缘开关设备及筒体组件 | |
| CN211720203U (zh) | 一种穿墙套管 | |
| CN108807067A (zh) | 箱式柱上开关设备及其出线套管 | |
| CN220896078U (zh) | 一种新型252kV组合电器主母线装配结构 | |
| CN216214828U (zh) | 导电连接装置及气体绝缘金属封闭式开关设备 | |
| CN117096767B (zh) | 一种新能源用充气式高压开关设备 | |
| CN220138085U (zh) | 三相双绕组变压器进线布置结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |