CN117096813A - 弯折单元及气体绝缘输电线路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种弯折单元以及包含该弯折单元的气体绝缘输电线路。弯折单元包括：弯折壳体，弯折壳体包括筒形的第一壳体区段和第二壳体区段，第一壳体区段与第二壳体区段以一角度彼此连接；管状的弯折导体，弯折导体设置在弯折壳体内；绝缘子，绝缘子设置在弯折壳体中以支撑弯折导体；其中，弯折导体包括各自单独成型且彼此连接的直型导体区段和弯折导体区段，直型导体区段沿着第一壳体区段延伸，弯折导体区段沿着第一壳体区段和第二壳体区段延伸并且弯折成具有角度。根据本发明的弯折单元及气体绝缘输电线路可以容易地实现期望的输电方向变化，且结构简单，易于制造。
Description
技术领域
本发明总体涉及高压输电技术领域，更具体地涉及气体绝缘输电线路技术领域。
背景技术
气体绝缘输电线路(GIL)通常可以设置在地下隧道或竖井中，其具有载流能力优异、土地占用面积小、易于维护等优点。目前，GIL已经越来越广泛地代替架空线路来实现电力输送。由于GIL的安装环境以及线路布局的多样化，GIL的工程布局中往往存在较多的转角用以改变GIL母线/导体的方向。
图1示出了一种用于GIL的弯头单元，弯头单元用于与相邻的两个直型单元连接以改变GIL母线/导体的方向，进而改变输电方向。该弯头单元包括弯头壳体1(其大部分以虚线示出)以及设置在弯头壳体1中的弯头导体2。弯头壳体1大致呈球状，其两端通过法兰3与相邻的直型单元的壳体连接。弯头壳体1整体铸造形成，交付周期长，并且需要针对不同的转角角度开发不同的模具，制造成本较高。弯头导体2包括两个形状复杂的导体部分4，两个导体部分4彼此对接以形成弯头导体2。该弯头导体2的结构复杂，成本较高。
应当注意的是，背景技术部分提供了与本发明内容有关的背景信息，其不一定是现有技术。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述存在的问题，提出一种改进的弯折单元及气体绝缘输电线路。
为此，本发明的第一方面提供了一种用于气体绝缘输电线路的弯折单元。所述弯折单元包括：弯折壳体，所述弯折壳体包括筒形的第一壳体区段和第二壳体区段，所述第一壳体区段与所述第二壳体区段以成一角度α的方式彼此连接；管状的弯折导体，所述弯折导体设置在所述弯折壳体内；绝缘子，所述绝缘子设置在所述弯折壳体中以支撑所述弯折导体；其中，所述弯折导体包括各自单独成型且彼此连接的直型导体区段和弯折导体区段，所述直型导体区段沿着所述第一壳体区段延伸，所述弯折导体区段沿着所述第一壳体区段和所述第二壳体区段延伸并且弯折成具有所述角度α。
根据本发明的弯折单元的弯折壳体可以通过调节第一壳体区段和第二壳体区段的连接角度以及弯折导体的弯折导体区段的弯折角度容易地实现输电方向的改变，进而实现期望的气体绝缘输电线路的布局，并且该弯折单元的结构简单，易于制造。
根据上述技术构思，本发明的第一方面可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。
在一些可选形式中，所述弯折单元还包括设置在所述弯折壳体内且套设在所述弯折导体外的屏蔽罩，所述屏蔽罩覆盖所述直型导体区段与所述弯折导体区段的连接处。
在一些可选形式中，所述绝缘子设置成在靠近所述直型导体区段与所述弯折导体区段的连接处支撑所述弯折导体。
在一些可选形式中，所述绝缘子呈三支柱绝缘子的形式，所述绝缘子包括绝缘子本体以及嵌在所述绝缘子本体中央且延伸穿过所述绝缘子本体的金属衬套，所述直型导体区段穿过所述金属衬套并在所述金属衬套的端部处连接至所述金属衬套，所述屏蔽罩覆盖所述直型导体区段与所述金属衬套的端部的连接处。
在一些可选形式中，所述直型导体区段包括第一连接端板，所述弯折导体区段包括第二连接端板，所述第一连接端板和所述第二连接端板通过螺纹紧固件彼此连接。
在一些可选形式中，所述第一壳体区段和所述第二壳体区段各自形成第一倾斜端面和第二倾斜端面，所述第一倾斜端面和所述第二倾斜端面焊接在一起。
在一些可选形式中，所述弯折导体包括一个直型导体区段和一个弯折导体区段，并且所述弯折导体沿所述弯折壳体的大致整个长度延伸。
在一些可选形式中，所述弯折导体的长度范围为1m到18m。
在一些可选形式中，所述角度α的范围为160°到179°。
本发明的第二方面提供了一种气体绝缘输电线路，所述气体绝缘输电线路包括至少一个根据本发明的第一方面所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元。
在一些可选形式中，所述气体绝缘输电线路包括角部单元和电触头，所述角部单元包括导体，其中，所述弯折单元的弯折导体能够与所述角部单元的导体通过所述电触头电连接。
在一些可选形式中，所述电触头在其两端分别具有第一连接肩部和第二连接肩部；所述第一连接肩部通过螺纹紧固件与所述弯折单元的弯折导体连接，所述第二连接肩部通过焊接与所述角部单元的导体连接。
根据本发明的弯折单元以及包括该弯折单元的气体绝缘输电线路可以容易地实现期望的输电方向变化，且结构简单，易于制造。
附图说明
本发明的其他特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施方式更好地理解，附图中相同的附图标记标识相同或相似的部件。
图1示出了背景技术中的用于GIL的弯头单元，其中弯头单元的弯头壳体大部分以虚线示出。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的用于GIL的弯折单元的立体图，其中弯折单元的弯折壳体大部分以虚线示出。
图3A和图3B分别示出了根据本发明的示例性实施例的用于GIL的弯折单元的不同角度的剖视图。
图4示出了根据本发明的示例性实施例的用于GIL的弯折单元的另一立体图，其中省略了弯折单元的弯折壳体。
图5示出了根据本发明的示例性实施例的GIL的局部示意图。
图6示出了根据本发明的示例性实施例的用于GIL的弯折单元与用于GIL的角部单元的连接处的剖视图。
具体实施方式
下面详细讨论实施方式的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施方式仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶、底等方位的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方位表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方位表述也相应改变。
在本发明中，筒状或管状部件的轴向方向指的是部件的中心轴线的方向，筒状或管状部件的周向方向指的是沿部件周长的方向，筒状或管状部件的径向方向指的是经过部件的中心轴线且与部件的轴向方向垂直的方向。
GIL可以包括金属壳体和诸如导体/母线等的电气部件/装置，其中，金属壳体限定了填充有绝缘气体的封闭空间，电气部件/装置容纳在金属壳体中以便安全地进行电气操作。GIL整体可以具有较长的长度并且由多个单元彼此连接形成，以实现远距离输电，这将在下文中进一步描述。
图2至图3B示出了根据本发明的一实施例的用于GIL的弯折单元100。参考图2，弯折单元100可以包括弯折壳体102、设置在弯折壳体102内的管状的弯折导体104以及设置在弯折壳体102中用以支撑弯折导体104的绝缘子106。弯折壳体102和弯折导体104均可以由诸如铝、铝合金和铜之类的金属材料制成。
参考图3A和图3B，弯折壳体102可以包括直筒形的第一壳体区段108和第二壳体区段110。第一壳体区段108与第二壳体区段110可以以成一角度α的方式彼此连接。
在图示的实施例中，第一壳体区段108和第二壳体区段110可以具有相同的直径。第一壳体区段108和第二壳体区段110可以各自形成第一倾斜端面112和第二倾斜端面114。第一壳体区段108的第一倾斜端面112相对于第一壳体区段108的轴向方向成第一斜角β1，第二壳体区段110的第二倾斜端面114相对于第二壳体区段110的轴向方向成第二斜角β2。其中，第一斜角β1等于第二斜角β2，使得第一壳体区段108的第一倾斜端面112与第二壳体区段110的第二倾斜端面114可以正好对接并以密封的方式焊接在一起。第一壳体区段108与第二壳体区段110所成的角度α等于第一斜角β1与第二斜角β2之和。
在一些实施例中，可以先成型出圆筒形的壳体区段半成品，然后在壳体区段半成品的端部处通过例如切削加工出倾斜端面，如此，可以通过在切削时改变第一斜角β1和第二斜角β2来容易地改变第一壳体区段108与第二壳体区段110所成的角度α，从而满足对不同转角角度的弯折壳体102的需求。
弯折壳体102可以在第一壳体区段108的与第一倾斜端面112相反的端部处设置有第一法兰116，并且弯折壳体102可以在第二壳体区段110的与第二倾斜端面114相反的端部处设置有第二法兰118。第一法兰116和第二法兰118可以分别焊接至第一壳体区段108和第二壳体区段110。第一法兰116和第二法兰118用于将弯折壳体102连接至GIL的其他单元的壳体。第一法兰116和第二法兰118处均可以设置有密封圈120，以实现弯折壳体102与其他单元的壳体之间的密封连接。
继续参考图3A和图3B，弯折导体104可以包括各自单独成型且彼此连接的直型导体区段122和弯折导体区段124。
直型导体区段122可以沿着第一壳体区段108延伸。直型导体区段122可以包括第一导体本体126和第一连接端板128。在图示的实施例中，第一导体本体126自身一体成型，并且呈直形形状。第一导体本体126的一端与第一连接端板128相接，第一导体本体126的另一端靠近第一法兰116。
弯折导体区段124可以沿着第一壳体区段108和第二壳体区段110延伸并且弯折成具有角度α，即与弯折壳体102具有相同的转角角度。在一些实施例中，弯折壳体102和弯折导体区段124的角度α的范围可以为160°到179°，该角度范围可以避免弯折导体区段124的弯折处电场强度过高导致绝缘介质电击穿。
弯折导体区段124可以包括第二导体本体130和第二连接端板132。在图示的实施例中，第二导体本体130可以自身一体成型，并且呈弯折形状。第二导体本体130的一端与第二连接端板132相连，第二导体本体130的另一端靠近第二法兰118。第二导体本体130包括大致沿第一壳体区段108的轴向方向延伸的第一部段134和从第一部段134大致沿第二壳体区段110的轴向方向延伸的第二部段136。第一部段134与第二部段136彼此相连且成角度α。第一部段134的端部与第二连接端板132相连。
在一些实施例中，第一导体本体126和第二导体本体130可以由相同管材形成，第一导体本体126可以通过裁切管材形成，第二导体本体130可以通过裁切管材并且弯折角度α而形成。
在图示的实施例中，弯折导体104包括一个直型导体区段122和一个弯折导体区段124，并且弯折导体104沿弯折壳体102的大致整个长度延伸。相比于弯折导体包括多个直型导体区段和/或多个弯折导体区段的情况，仅通过彼此连接的一个直型导体区段122和一个弯折导体区段124形成沿弯折壳体102的大致整个长度延伸的弯折导体104，一方面可以减少连接导体区段所需的配件，使弯折单元100易于组装，另一方面也可以尽可能地减少连接电阻。可以理解的是，弯折导体104也可以包括多于一个的直型导体区段和/或多于一个的弯折导体区段。在一些实施例中，弯折导体104的长度范围可以为1m到18m，并且其中，直型导体区段122的长度可以大于弯折导体区段124的长度。在一些实施例中，直型导体区段122的长度范围可以为0.5m到17.5m。
直型导体区段122的第一连接端板128和弯折导体区段124的第二连接端板132可以通过螺纹紧固件138彼此机械连接且电连接，以组装形成弯折导体104。GIL在组装时单元内的导体可能会由于重力等因素发生偏移/挠曲导致相邻单元内的导体端部难以对准(即产生组装公差)，通过螺纹紧固件138实现连接，允许直型导体区段122和弯折导体区段124相对旋转和/或发生一定偏移，以补偿这种组装公差。螺纹紧固件138可以例如为螺栓、螺柱等。在一些实施例中，第一连接端板128可以开设有螺纹孔，第二连接端板132可以开设有通孔，螺纹紧固件138可以穿过第二连接端板132的通孔拧入第一连接端板128的螺纹孔，以将第一连接端板128与第二连接端板132连接在一起。通孔的直径大于螺纹孔的直径，以允许第一连接端板128相对于第二连接端板132发生一定的偏移以补偿组装公差，同时通孔还能与螺纹孔对准以实现连接。
参照图3B和图4，绝缘子106可以设置成在靠近直型导体区段122与弯折导体区段124的连接处支撑弯折导体104。这可以对直型导体区段122与弯折导体区段124的连接处提供支撑，有助于提高连接的可靠性。
在一些实施例中，绝缘子106可以呈三支柱绝缘子的形式。绝缘子106可以包括绝缘子本体142以及嵌在绝缘子本体142中央且延伸穿过绝缘子本体142的金属衬套144。绝缘子本体142可以由绝缘材料、例如环氧树脂制成，并且可以例如通过连接板140连接至弯折壳体102。绝缘子本体142包括径向延伸的三个支腿145，用以在弯折壳体102与弯折导体104之间提供支撑。金属衬套144可以由金属材料、比如铝和铝合金制成。弯折导体104的直型导体区段122可以穿过金属衬套144并通过紧固件在金属衬套144的端部处与金属衬套144连接。如此，三支柱绝缘子106可以直接支撑弯折导体104的直型导体区段122。这在直型导体区段122比弯折导体区段124更长的情况下是特别有利的，有助于减少直型导体区段122由于重力等因素发生偏斜或挠曲。
弯折单元100还可以包括设置在弯折壳体102内且套设在弯折导体104外的屏蔽罩146。屏蔽罩146可以覆盖直型导体区段122与弯折导体区段124的连接处，以改善该连接处的电场分布(例如，避免由于直型导体区段122的第一连接端板128与弯折导体区段124的第二连接端板132之间可能存在的间隙或偏移导致的电场分布不均匀)，避免尖端放电。在一些实施例中，屏蔽罩146可以至少覆盖直型导体区段122的第一连接端板128与弯折导体区段124的第二连接端板132。在一些实施例中，屏蔽罩146还可以进一步覆盖直型导体区段122与金属衬套144的端部的连接处，以改善该连接处的电场分布，避免例如由于连接处的紧固件导致的尖端放电，如此，通过一个屏蔽罩146即可实现直型导体区段122与弯折导体区段124的连接处以及直型导体区段122与金属衬套144的连接处的电场优化，简化弯折单元100的结构。
参照图5和图6，气体绝缘输电线路可以包括多个弯折单元100、多个角部单元200和多个直型单元(未示出)。其中，弯折单元100和角部单元200均可以改变GIL的输电方向。在本文中，角部单元200是可以实现输电方向大致90°～159°改变的单元，直型单元是不改变输电方向的单元。角部单元200包括角部壳体202和设置在角部壳体202中的导体204。角部单元200通常具有较小的长度，能够实现输电方向的改变即可。在一些实施例中，角部单元200的长度范围可以为0.8m到3m。在一些实施例中，角部单元200和直型单元可以为常规使用的GIL角部单元和直型单元。
弯折单元100、角部单元200和直型单元可以根据实际需求灵活地组合并连接，以实现期望的输电线路布局，适应复杂的线路布设环境。
特别地，在一些实施例中，如图5和图6所示，角部单元200的两端可以分别与两个弯折单元100连接，以实现从上曲折向下的类楼梯式输电线路走向。这使得气体绝缘输电线路能够更加灵活地避让周边的障碍物。
参照图6，弯折单元100的弯折导体104的端部(具体地，弯折导体区段124的端部)可以通过电触头300与角部单元200的导体204电连接。电触头300大致呈管状并且在其两端分别具有第一连接肩部302和第二连接肩部304。第一连接肩部302可以与弯折单元100的弯折导体区段124的端部通过螺纹紧固件306连接从而实现电触头300与弯折导体104的电连接。在图示的实施例中，弯折导体区段124在端部处具有连接环133，连接环133与第一连接肩部302通过螺纹紧固件306连接。
第二连接肩部304可以与角部单元200的导体204的端部焊接，从而实现电触头300与导体204的电连接。在弯折导体104由绝缘子106支撑定位的情况下，与通过螺旋弹簧和套接实现导体与电触头电连接的常规方式相比，通过螺纹紧固件306和焊接进行弯折导体104、电触头300与导体204的电连接，可以同时实现导体204在角部壳体202内的定位，而无需针对导体204提供额外定位结构，进一步简化了气体绝缘输电线路的构造。
可以设想的是，替代性地，第一连接肩部302也可以与弯折单元100的弯折导体区段124通过焊接连接，而第二连接肩部304可以与角部单元200的导体204通过螺纹紧固件连接。
还应当理解，本文描述的各个部件和特征可由多种材料制成，包括但不限于聚合物、橡胶、金属等本领域技术人员所熟知的其它合适的材料或者材料的组合。图2至图6所示的实施例仅显示了根据本发明的弯折单元的各个可选部件的形状、尺寸和布置方式，然而其仅为示意而非限制，在不背离本发明的思想和范围的情况下，亦可采取其他形状、尺寸和布置方式。
以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解的是，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式的描述是示例性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。
Claims (12)
1.一种用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)，其特征在于，所述弯折单元(100)包括：
弯折壳体(102)，所述弯折壳体(102)包括筒形的第一壳体区段(108)和第二壳体区段(110)，所述第一壳体区段(108)与所述第二壳体区段(110)以成一角度(α)的方式彼此连接；
管状的弯折导体(104)，所述弯折导体(104)设置在所述弯折壳体(102)内；以及
绝缘子(106)，所述绝缘子(106)设置在所述弯折壳体(102)中以支撑所述弯折导体(104)；
其中，所述弯折导体(104)包括各自单独成型且彼此连接的直型导体区段(122)和弯折导体区段(124)，所述直型导体区段(122)沿着所述第一壳体区段(108)延伸，所述弯折导体区段(124)沿着所述第一壳体区段(108)和所述第二壳体区段(110)延伸并且弯折成具有所述角度(α)。
2.根据权利要求1所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)，其特征在于，所述弯折单元(100)还包括设置在所述弯折壳体(102)内且套设在所述弯折导体(104)外的屏蔽罩(146)，所述屏蔽罩(146)覆盖所述直型导体区段(122)与所述弯折导体区段(124)的连接处。
3.根据权利要求2所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)，其特征在于，所述绝缘子(106)设置成在靠近所述直型导体区段(122)与所述弯折导体区段(124)的连接处支撑所述弯折导体(104)。
4.根据权利要求3所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)，其特征在于，所述绝缘子(106)呈三支柱绝缘子的形式，所述绝缘子(106)包括绝缘子本体(142)以及嵌在所述绝缘子本体(142)中央且延伸穿过所述绝缘子本体(142)的金属衬套(144)，所述直型导体区段(122)穿过所述金属衬套(144)并在所述金属衬套(144)的端部处连接至所述金属衬套(144)，所述屏蔽罩(146)覆盖所述直型导体区段(122)与所述金属衬套(144)的端部的连接处。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)，其特征在于，所述直型导体区段(122)包括第一连接端板(128)，所述弯折导体区段(124)包括第二连接端板(132)，所述第一连接端板(128)和所述第二连接端板(132)通过螺纹紧固件(138)彼此连接。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)，其特征在于，所述第一壳体区段(108)和所述第二壳体区段(110)各自形成第一倾斜端面(112)和第二倾斜端面(114)，所述第一倾斜端面(112)和所述第二倾斜端面(114)焊接在一起。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)，其特征在于，所述弯折导体(104)包括一个直型导体区段(122)和一个弯折导体区段(124)，并且所述弯折导体(104)沿所述弯折壳体(102)的大致整个长度延伸。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)，其特征在于，所述弯折导体(104)的长度范围为1m到18m。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)，其特征在于，所述角度(α)的范围为160°到179°。
10.一种气体绝缘输电线路，其特征在于，所述气体绝缘输电线路包括至少一个根据权利要求1至9中的任一项所述的用于气体绝缘输电线路的弯折单元(100)。
11.根据权利要求10所述的气体绝缘输电线路，其特征在于，所述气体绝缘输电线路包括角部单元(200)和电触头(300)，所述角部单元(200)包括导体(204)，其中，所述弯折单元(100)的弯折导体(104)与所述角部单元(200)的导体(204)通过所述电触头(300)电连接。
12.根据权利要求11所述的气体绝缘输电线路，其特征在于，所述电触头(300)在其两端分别具有第一连接肩部(302)和第二连接肩部(304)；
所述第一连接肩部(302)通过螺纹紧固件与所述弯折单元(100)的弯折导体(104)连接，所述第二连接肩部(304)通过焊接与所述角部单元(200)的导体(204)连接。
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