一种支撑绝缘子、绝缘支撑结构及直流GIL
技术领域
本发明属于直流输电领域,特别是涉及一种支撑绝缘子、绝缘支撑结构及直流GIL。
背景技术
在直流GIL中,支撑绝缘子的法向场强较大会产生两个不利影响:一是支撑绝缘子表面会积聚表面电荷,积聚的表面电荷会使支撑绝缘子的局部电场强度增大,进而降低支柱绝缘子的绝缘强度;二是法向场强会使金属微粒吸附在支柱绝缘子表面,减小支柱绝缘子的绝缘距离,进而降低支柱绝缘子的绝缘强度。
直流GIL支撑绝缘子的设计目标是尽量降低支撑绝缘子表面的法向场强,减小绝缘子表面积聚电荷的数量,提高直流GIL整体绝缘强度,从而将支柱绝缘子的沿面闪络电压提高到尽量接近纯气体间隙击穿电压的水平,以使绝缘的击穿在气体介质中发生,而不是沿着绝缘子表面。
在现有技术当中,导电杆的外表面和绝缘筒的内表面一般为圆柱面,电场线从高电位的导电杆指向低电位的绝缘筒,同时,现有技术中的支撑绝缘子往往为柱形结构。如图5-6所示,由于支撑绝缘子为柱形结构,所以一部分从导电杆指向绝缘筒的电场线会从导电杆穿入支撑绝缘子中,经过一段距离后,又从支撑绝缘子的侧面穿出,最终到达绝缘筒。由于一部分电场线从支撑绝缘子的侧面穿出,所以该部分电场线具有垂直于支撑绝缘子侧面的法向分量,从而使支撑绝缘子侧面的法向场强过大,进而导致支撑绝缘子的绝缘强度降低,不满足支撑绝缘子的设计目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种支撑绝缘子、绝缘支撑结构及直流GIL,以解决现有技术中电场线从支撑绝缘子中穿出,导致支撑绝缘子侧面法向场强过大的技术问题。
为实现上述目的,本发明所提供的支撑绝缘子的技术方案是:
一种支撑绝缘子,包括用于支撑导电杆的高电位支撑面、用于支撑绝缘筒的低电位支撑面和侧面,所述高电位支撑面和低电位支撑面均为弧形面,所述高电位支撑面和低电位支撑面的轴线对应于配套导电杆的轴线,支撑绝缘子的侧面在对应的导电杆的轴线方向上的投影的延长线与所述导电杆的轴线相交。
有益效果为:本发明为改进型发明创造。在将支撑绝缘子安装在导电杆上后,在沿导电杆径向的截面上,支撑绝缘子的高电位支撑面和低电位支撑面的圆心相同,且侧面的延长线均经过该圆心,同时,该圆心位于支撑绝缘子所对应的导电杆的轴线上,从而保证在支撑绝缘子的内部,从导电杆指向绝缘筒的电场线直接穿入支撑绝缘子,并不会从支撑绝缘子的侧面穿出;在支撑绝缘子的侧面处,从导电杆指向绝缘筒的电场线与支撑绝缘子的侧面平行;在支撑绝缘子的外部,从导电杆指向绝缘筒的电场线既不进入支撑绝缘子,也不从支撑绝缘子中穿出,进而降低支撑绝缘子侧面的法向场强,提高支撑绝缘子的沿面闪络电压和绝缘强度。
更进一步地,支撑绝缘子的侧面与高电位支撑面和低电位支撑面平滑连接。
有益效果为:通过将侧面与支撑面平滑连接,能够避免尖端放电现象的发生。
更进一步地,所述高电位支撑面上设有用于将支撑绝缘子固定在导电杆上的第一嵌件,所述低电位支撑面上设有第二嵌件,所述第一嵌件和第二嵌件的中心连线重合于对应导电杆的一条半径。
有益效果为:通过设置第一嵌件,能够方便地将支柱绝缘子安装在导电杆上;通过设置第二嵌件,能够方便地将其他结构安装在低电位支撑面上;通过使第一嵌件和第二嵌件的中心连线重合于对应导电杆的一条半径,能够尽可能地避免嵌件对支撑绝缘子侧面法向电场的影响。
为实现上述目的,本发明所提供的绝缘支撑结构的技术方案是:
一种绝缘支撑结构,包括用于固定电连接在导电杆上的安装筒和安装在绝缘筒上的支撑绝缘子,所述支撑绝缘子包括用于支撑导电杆的高电位支撑面、用于支撑绝缘筒的低电位支撑面和侧面,所述高电位支撑面和低电位支撑面均为弧形面,所述高电位支撑面和低电位支撑面的轴线对应于配套导电杆的轴线,支撑绝缘子的侧面在对应的导电杆的轴线方向上的投影的延长线与所述导电杆的轴线相交,所述安装筒为导体,且所述安装筒的轴线用于与安装筒所对应的导电杆的轴线重合。
有益效果为:本发明为改进型发明创造。通过设置安装筒,能够便于将支撑绝缘子安装在导电杆上。同时,安装筒的轴线与导电杆的轴线重合,能够避免安装筒对电场的影响,使从安装筒指向绝缘筒的电场与从导电杆指向绝缘筒的电场的方向相同,从而保证支撑绝缘子侧面的法向电场较小,提高支撑绝缘子的闪络电压。
更进一步地,支撑绝缘子的侧面与高电位支撑面和低电位支撑面平滑连接。
有益效果为:通过将侧面与支撑面平滑连接,能够避免尖端放电现象的发生。
更进一步地,所述高电位支撑面上设有用于将支撑绝缘子固定在导电杆上的第一嵌件,所述低电位支撑面上设有第二嵌件,所述第一嵌件和第二嵌件的中心连线重合于对应导电杆的一条半径。
有益效果为:通过设置第一嵌件,能够方便地将支柱绝缘子安装在导电杆上;通过设置第二嵌件,能够方便地将其他结构安装在低电位支撑面上;通过使第一嵌件和第二嵌件的中心连线重合于对应导电杆的一条半径,能够尽可能地避免嵌件对支撑绝缘子侧面法向电场的影响。
更进一步地,所述安装筒上设有用于屏蔽支撑绝缘子端部电场的凹陷,所述支撑绝缘子高电位支撑面安装在所述凹陷中。
有益效果为:通过设置凹陷,能够屏蔽支撑绝缘子端部的电场,减小支撑绝缘子侧面的法向场强。同时,由于支撑绝缘子的端部位于凹陷中,所以安装筒的表面高于支撑绝缘子的端面,从而保证从安装筒的表面指向绝缘筒的电场线不受支撑绝缘子端部电场的影响,进而进一步降低支撑绝缘子侧面的法向场强。
更进一步地,所述安装筒上还设有用于屏蔽第一嵌件电场的第一安装槽,所述第一安装槽位于凹槽内,所述第一嵌件固定安装在第一安装槽中。
有益效果为:通过设置第一安装槽并将第一嵌件固定安装在第一安装槽中,从而能够使安装筒屏蔽第一嵌件的电场,进而保证从安装筒表面指向绝缘筒的电场线不受第一嵌件的电场的影响,最终保证支撑绝缘子侧面的法向场强较低。
为实现上述目的,本发明所提供的直流GIL的技术方案是:
一种直流GIL,包括绝缘支撑结构、导电杆、微粒捕捉器和绝缘筒,所述绝缘支撑结构包括用于固定电连接在导电杆上的安装筒和安装在绝缘筒上的支撑绝缘子,所述支撑绝缘子包括用于支撑导电杆的高电位支撑面、用于支撑绝缘筒的低电位支撑面和侧面,所述高电位支撑面和低电位支撑面均为弧形面,所述高电位支撑面和低电位支撑面的轴线对应于配套导电杆的轴线,支撑绝缘子的侧面在对应的导电杆的轴线方向上的投影的延长线与所述导电杆的轴线相交,所述安装筒为导体,且所述安装筒的轴线用于与安装筒所对应的导电杆的轴线重合,所述低电位支撑面上设有第二嵌件,所述微粒捕捉器与第二嵌件固定连接,所述微粒捕捉器沿导电杆轴线方向上的投影为圆弧状,且所述微粒捕捉器所对应的轴线与导电杆的轴线重合,所述微粒捕捉器为导体且所述微粒捕捉器与所述绝缘筒电连接。
有益效果为:本发明为改进型发明创造。微粒捕捉器能够捕捉绝缘筒内的金属微粒,从而提高支撑绝缘子的闪络电压。通过将微粒捕捉器沿导电杆轴线方向上的投影设为圆弧状,且所述微粒捕捉器所对应的轴线与导电杆的轴线重合,能够避免微粒捕捉器对电场的影响,使从安装筒指向微粒捕捉器的电场方向与从导电杆指向绝缘筒的电场方向相同,从而保证支撑绝缘子侧面的法向场强较小,提高支撑绝缘子的闪络电压;通过将微粒捕捉器与第二嵌件固定安装,能够有效地扩大微粒捕捉器与绝缘筒间的间距,从而使带电微粒进入绝缘筒和微粒捕捉器中的概率增大,进而更好地捕捉带电微粒。
更进一步地,支撑绝缘子的侧面与高电位支撑面和低电位支撑面平滑连接。
有益效果为:通过将侧面与支撑面平滑连接,能够避免尖端放电现象的发生。
更进一步地,所述高电位支撑面上设有用于将支撑绝缘子固定在导电杆上的第一嵌件,所述低电位支撑面上设有第二嵌件,所述第一嵌件和第二嵌件的中心连线重合于对应导电杆的一条半径。
有益效果为:通过设置第一嵌件,能够方便地将支柱绝缘子安装在导电杆上;通过设置第二嵌件,能够方便地将其他结构安装在低电位支撑面上;通过使第一嵌件和第二嵌件的中心连线重合于对应导电杆的一条半径,能够尽可能地避免嵌件对支撑绝缘子侧面法向电场的影响。
更进一步地,所述安装筒上设有用于屏蔽支撑绝缘子端部电场的凹陷,所述支撑绝缘子高电位支撑面安装在所述凹陷中。
有益效果为:通过设置凹陷,能够屏蔽支撑绝缘子端部的电场,减小支撑绝缘子侧面的法向场强。同时,由于支撑绝缘子的端部位于凹陷中,所以安装筒的表面高于支撑绝缘子的端面,从而保证从安装筒的表面指向绝缘筒的电场线不受支撑绝缘子端部电场的影响,进而进一步降低支撑绝缘子侧面的法向场强。
更进一步地,所述安装筒上还设有用于屏蔽第一嵌件电场的第一安装槽,所述第一安装槽位于凹槽内,所述第一嵌件固定安装在第一安装槽中。
有益效果为:通过设置第一安装槽并将第一嵌件固定安装在第一安装槽中,从而能够使安装筒屏蔽第一嵌件的电场,进而保证从安装筒表面指向绝缘筒的电场线不受第一嵌件的电场的影响,最终保证支撑绝缘子侧面的法向场强较低。
更进一步地,所述微粒捕捉器上设有用于屏蔽第二嵌件电场的第二安装槽,所述第二嵌件固定安装在第二安装槽内。
有益效果为:通过设置第二安装槽,能够使微粒捕捉器屏蔽第二嵌件的电场,从而保证从安装筒表面指向微粒捕捉器或绝缘筒的电场线不受第二嵌件的电场的影响,最终保证支撑绝缘子侧面的法向场强较低。
更进一步地,所述微粒捕捉器包括两部分,且在两部分的对接处分别设有外翻折边,所述微粒捕捉器的至少一部分的外翻折边上设有底板,所述底板和外翻折边对接形成第二安装槽。
有益效果为:将微粒捕捉器分为两部分,在将支撑绝缘子安装在筒体内后,能够方便地将微粒捕捉器安装在第二嵌件上。
更进一步地,所述第二嵌件与所述外翻折边螺纹连接。
有益效果为:通过外翻折边将微粒捕捉器与第二嵌件的侧壁螺纹连接,在将支撑绝缘子安装在筒体内后,仍然能够方便地安装和拆卸微粒捕捉器。
附图说明
图1为本发明中直流GIL的具体实施例1的沿导电杆径向的剖视图;
图2为本发明中直流GIL的具体实施例1的沿导电杆轴向的剖视图;
图3为本发明中直流GIL的具体实施例1的微粒捕捉器的示意图;
图4为本发明中直流GIL的具体实施例1的安装筒接结构示意图;
图5为现有技术中直流GIL的电场线分布图;
图6为现有技术中直流GIL中支撑绝缘子处的电场强度和电场线分布图;
图7为本发明中直流GIL的具体实施例1的电场线分布图;
图8为本发明中直流GIL的具体实施例1的支撑绝缘子处的电场强度和电场线分布图;
图9为本发明中直流GIL的具体实施例1的支撑绝缘子处的法向电场强度和电场线分布图。
附图标记说明:
1、支撑绝缘子;2、微粒捕捉器;201、第二安装槽;202、安装孔;203、通孔;3、第一紧固螺栓;4、低电位嵌件;5、第二紧固螺栓;6、高电位嵌件;7、第三紧固螺栓;8、安装筒;801、第一安装槽;9、导电杆。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例1:
本实施例的目的在于提供一种不需要根据电场线的形状修正支撑绝缘子的外形,且支撑绝缘子侧面法向场强较小的直流GIL。
如图1-4所示,本实施例提供了一种直流GIL,包括支撑绝缘子1、导电杆9和绝缘筒,支撑绝缘子1设置在导电杆9和绝缘筒之间,且支撑绝缘子1具有侧面和分别用于支撑导电杆9和绝缘筒的高电位支撑面和低电位支撑面,支撑绝缘子1的侧面与高电位支撑面和低电位支撑面平滑连接,从而防止尖端放电现象的发生。如图1所示,在沿导电杆9径向的截面上,支撑绝缘子1的高电位支撑面和低电位支撑面均为弧形面,且弧形面的轴线与导电杆9的轴线相同,支撑绝缘子1的侧面的延长线通过该轴线。在本实施例中,导电杆9为管状,但在其他实施例中,导电杆也可以为圆柱体等回转体。
在将支撑绝缘子安装在导电杆9上后,在沿导电杆9径向的截面上,支撑绝缘子1的高电位支撑面和低电位支撑面的圆心相同,且侧面的延长线均经过该圆心,同时,该圆心位于支撑绝缘子所对应的导电杆的轴线上,从而保证在支撑绝缘子1的内部,从导电杆指向绝缘筒的电场线直接穿入支撑绝缘子1,并不会从支撑绝缘子1的侧面穿出;在支撑绝缘子1的侧面处,从导电杆9指向绝缘筒的电场线与支撑绝缘子1的侧面平行;在支撑绝缘子1的外部,从导电杆9指向绝缘筒的电场线既不进入支撑绝缘子1,也不从支撑绝缘子1中穿出,进而降低支撑绝缘子侧面的法向场强,提高支撑绝缘子的闪络电压。
为了便于将支撑绝缘子1安装在导电杆9上,在本实施例中还包括套装在导电杆9上的安装筒8和设置在支撑绝缘子1的高电位支撑面上的第一嵌件,第一嵌件为高电位嵌件6。安装筒8为导体且安装筒8和导电杆9电连接,安装筒8上设有用于屏蔽支撑绝缘子1端部电场的凹陷和用于屏蔽第一嵌件电场的第一安装槽801,第一安装槽801位于凹槽内,支撑绝缘子1的高电位支撑面安装在凹槽内,第一嵌件固定安装在第一安装槽801内,其中,第一嵌件通过第三紧固螺栓7与安装筒8固定连接。
通过安装筒8能够将支撑绝缘子1方便地安装在导电杆9与绝缘筒之间,且安装筒8为导体,能够保证从安装筒8指向绝缘筒的电场线与从导电杆9指向绝缘筒的电场线平行,进而保证支撑绝缘子侧面的法线场强较低;通过设置凹陷和第一安装槽801,能够使安装筒8屏蔽第一嵌件和支撑绝缘子1端部的电场,从而保证从安装筒8的表面指向绝缘筒的电场线不受支撑绝缘子1端部电场的影响,进而保证支撑绝缘子1侧面的法向场强较低,提高支撑绝缘子的闪络电压。
为了避免带电粒子附着在支撑绝缘子的表面,提升支撑绝缘子的沿面闪络电压,在本实施例中,还设有微粒捕捉器2,微粒捕捉器2设置在支撑绝缘子1靠近绝缘筒一端的两侧,微粒捕捉器2沿导电杆轴线方向上的投影为圆弧状,且所述微粒捕捉器所对应的轴线与导电杆的轴线重合。支撑绝缘子1的低电位支撑面上设有第二嵌件,第二嵌件为低电位嵌件4,微粒捕捉器2分为两部分,且在两部分的对接处分别设有外翻折边,微粒捕捉器2的至少一部分的外翻折边上设有底板,底板和外翻折边对接形成用于屏蔽第二嵌件电场的第二安装槽201,第二嵌件的侧面设有安装孔202,底板上设有通孔203,第一紧固螺栓3安装在安装孔202内并将第二嵌件与外翻折边螺纹连接,第二紧固螺栓5安装在通孔203内并将第二嵌件和底板螺纹连接,从而将微粒捕捉器2与第二嵌件固定连接,同时,将第二嵌件固定安装在第二安装槽201内。微粒捕捉器2为导体,第二嵌件与绝缘筒电连接,微粒捕捉器2与第二嵌件电连接。
通过第二嵌件使微粒捕捉器2的电位与绝缘筒的电位相同,从而使微粒捕捉器2与绝缘筒间不存在电场,有利于使进入绝缘筒与微粒捕捉器2间的带电粒子被微粒捕捉器2捕获,避免带电微粒堆积在支撑绝缘子表面,进而避免在支撑绝缘子表面发生沿面闪络;通过将微粒捕捉器2沿导电杆轴线方向上的投影设为圆弧状,能够使从安装筒8指向微粒捕捉器2的电场线与从导电杆指向绝缘筒的电场线平行,从而保证支撑绝缘子1侧面的法向场强较低;通过设置第二嵌件,能够将微粒捕捉器2设置在第二嵌件上,而不是设置在绝缘筒上,从而增大微粒捕捉器2与绝缘筒间的间距,进而使带电微粒进入绝缘筒和微粒捕捉器2中的概率增大,更好地捕捉带电微粒;通过设置第二安装槽201,能够使微粒捕捉器2屏蔽第二嵌件的电场,从而保证从安装筒8表面指向微粒捕捉器2或绝缘筒的电场线不受第二嵌件的电场的影响,最终保证支撑绝缘子1侧面的法向场强较低;将微粒捕捉器2分为两部分并与第二嵌件螺纹连接,在将支撑绝缘子安装在筒体内后,能够方便地将微粒捕捉器2安装在第二嵌件上。
在现有的直流GIL当中,在支撑绝缘子为圆筒状时,电场强度和电场线分布如图5-6所示,由于支撑绝缘子为柱形结构,所以一部分从导电杆指向绝缘筒的电场线会从导电杆穿入支撑绝缘子中,经过一段距离后,又从支撑绝缘子的侧面穿出,最终到达绝缘筒。由于一部分电场线从支撑绝缘子的侧面穿出,所以该部分电场线具有垂直于支撑绝缘子侧面的法向分量,从而使支撑绝缘子侧面的法向场强过大,进而导致支撑绝缘子的沿面闪络电压降低,不满足支撑绝缘子的设计目标。
在本实施例中,在支撑绝缘子的截面为扇环状时,电场线分布、电场总强度和法向电场强度如图7-9所示,此时,从安装筒8发出的电场线较为规则,在支撑绝缘子的内部,从导电杆指向绝缘筒的电场线直接穿入支撑绝缘子,并不会从支撑绝缘子的侧面穿出;在支撑绝缘子的侧面处,从导电杆指向绝缘筒的电场线与支撑绝缘子的侧面平行;在支撑绝缘子的外部,从导电杆指向绝缘筒的电场线既不进入支撑绝缘子,也不从支撑绝缘子中穿出,从而能够有效地降低支撑绝缘子侧面的法向场强,且支撑绝缘子侧面不同位置的法向场强差比现有技术中小得多,从而能够减小法向场强的最大值,提高支撑绝缘子的沿面闪络电压。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例2:
本实施例的目的在于提供一种支撑绝缘子的不同安装方式。本实施例与具体实施例1的主要区别在于:在本实施例中,不包括安装筒,跟背景技术中一样设置中央电极,此时,中央电极为圆柱状或圆筒状,而非异形中央电极,支撑绝缘子的两个支撑面的圆心在导电杆的轴线的延长线上。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例3:
本实施例的目的在于提供另一种支撑绝缘子的不同安装方式,本实施例与具体实施例1的主要区别在于:在本实施例中,安装筒上不包括凹陷和第一安装槽,支撑绝缘子上不包括第一嵌件,支撑绝缘子粘接在第一安装槽上。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例4:
本实施例的目的在于提供一种不包括微粒捕捉器的直流GIL。本实施例与具体实施例1的主要区别在于:在本实施例中,直流GIl不包括微粒捕捉器。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例5:
本实施例的目的在于提供一种形状不同的微粒捕捉器。本实施例与具体实施例1的主要区别在于:在本实施例中,微粒捕捉器为板状。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例6:
本实施例的目的在于提供一种微粒捕捉器的不同安装方式。本实施例与具体实施例1的主要区别在于:在本实施例中,直流GIL不包括第二嵌件,微粒捕捉器粘接在支撑绝缘子或绝缘筒上。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例7:
本实施例的目的在于提供一种微粒捕捉器与第二嵌件的不同连接方式。本实施例与具体实施例1的主要区别在于:在本实施例中,不包括第二安装槽,微粒捕捉器直接粘接在第二嵌件上。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例8:
本实施例的目的在于提供一种结构不同的微粒捕捉器。本实施例与具体实施例1的主要区别在于:在本实施例中,微粒捕捉器一体成型,先在绝缘筒外将微粒捕捉器安装在支撑绝缘子上,之后再将支撑绝缘子安装在安装筒上。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例9:
本实施例的目的在于提供一种微粒捕捉器的不同接地方式。本实施例与具体实施例1的主要区别在于:在本实施例中,微粒捕捉器与绝缘筒间通过接地电极电连接。
本发明所提供的直流GIL的具体实施例10:
本实施例的目的在于提供一种不同的支撑绝缘子。本实施例与具体实施例1的主要区别在于:在本实施例中,支撑绝缘子的侧面不与高电位支撑面和低电位支撑面平滑连接,而是通过安装筒和微粒捕捉器屏蔽支撑绝缘子的侧面与高电位支撑面和低电位支撑面处的电场。
本发明所提供的支撑绝缘子的具体实施例1:
本实施例的目的在于提供一种闪络电压较高的支撑绝缘子。本实施例的具体方案与直流GIL的具体实施例1-10中任意一种支撑绝缘子的结构相同,在此不再赘述。
本发明所提供的绝缘支撑结构的具体实施例1:
本实施例的目的在于提供一种闪络电压较高的绝缘支撑结构,本实施例的具体方案与直流GIL的具体实施例1-10中任意一种绝缘支撑结构的结构相同,在此不再赘述。
最后需要说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。