CN201398049Y - 干式高压套管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种干式高压套管。其主要包括接线端子、导杆、绝缘层、接地电极、外绝缘、安装法兰。在额定电压为126KV以下时，高压套管中只有接地电极。在额定电压为126KV以上时，高压套管中既有接地电极，又有中间电极。在纵剖面图中，中间电极和接地电极的两端部分呈轴对称图形，两端部分下缘与中间部分的下缘齐平，两端部分的上缘沿轴向向外逐渐向上倾斜，并经由朝轴向外侧突出的曲线与下缘光滑过渡，从而，可保证中间电极和接地电极的电场强度小于材料允许电场强度值。此外，本实用新型的高压套管内部无气泡和任何流体介质，外绝缘采用防老化、抗紫外线、防污性能号的有机绝缘材料，质量安全可靠、工艺简单、成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高压套管，尤其涉及一种干式高压套管。
背景技术
高压套管是极其重要的输电设备，运行中的高压套管不仅长期承受着工作电压和电流，还承受着变压器等设备内外部故障时所产生的各种过电压和短路电流，运行条件十分恶劣，套管发生故障的比例较高。因此，套管的设计、制造等显得尤为重要。目前，国内市场上的高电压套管大致分为油纸绝缘瓷套管、聚四氟乙烯带缠绕式套管、环氧树脂绝缘的电容型套管三种。
油纸绝缘瓷套管主要由导杆、绝缘纸带缠绕后浸入绝缘油而构成的绝缘层、分布在绝缘层之间由金属箔组成的电容屏以及电瓷外套组成。油纸绝缘瓷套管为最早出现的套管，主要用于发电厂、变电站中引导高压或超高压导线穿过建筑物的墙板。但因这种套管的绝缘层中含有绝缘油，所以经常会出现绝缘油渗漏的问题，从而影响运行的安全性，并增加了检修工作量。此外，这种套管的外绝缘选用瓷套，所以比较笨重、且容易破碎。
聚四氟乙烯带缠绕式套管主要由导杆、聚四氟乙烯带与带间添加硅油绕制而成的绝缘层、分布在绝缘层之间由半导电带组成的电容屏以及有机外绝缘层组成。这种聚四氟乙烯带缠绕式套管虽然被称为“干式”高压套管，但其聚四氟乙烯带之间仍然添加有硅油，所以与所述油纸绝缘瓷套管一样，均存在油渗漏的问题。此外，由于聚四氟乙烯带缠绕式套管的制造是在大气环境中进行的，所以绝缘层中不可避免地会夹杂有大量气泡，从而存在局部放电测量指标不合格的问题。再者，聚四氟乙烯带价格昂贵，所以套管的生产成本较高。
环氧树脂绝缘的电容型套管是用绝缘纸和铝箔缠在套管的导杆上，经真空干燥后浸渍环氧树脂，固化而成的。但由于这种套管的制造工艺复杂，易出现不良产品，所以导致经常会出现投运一定时期后介质损耗或电容值发生较大变化的现象，影响正常运行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种不需要流体介质的干式高压套管，该高压套管可克服现有技术的套管漏油、成本高、工艺复杂等缺陷。
为了达到上述目的，本实用新型提供一种干式高压穿墙套管，其包括：接线端子、与该接线端子相连接的导杆、位于该导杆外侧的绝缘层、部分位于绝缘层外的接地电极以及中部装有安装法兰的外绝缘，所述接地电极设置在所述导杆外侧，该接地电极的中间部分的中部位于所述绝缘层之外，其两端部分及中间部分的其他部位位于所述绝缘层之内，所述导杆与所述接地电极共轴。
根据本技术方案，高压穿墙套管从导杆、绝缘层、接地电极到外绝缘之间均没有任何流体介质，是真正的干式结构。因此，没有漏油问题。
此外，所述接地电极整体上为轴对称结构，所述中间部分为厚2～3mm的圆管状，所述两端部分的剖面形状为：所述两端部分下缘与所述中间部分的下缘齐平，所述两端部分的上缘沿轴向向外逐渐向上倾斜，并经由朝轴向外侧突出的曲线与所述两端部分的下缘光滑过渡。
根据本技术方案，接地电极两端部分的几何形状是以虚拟电极的圆柱面和共轴导杆的无限长圆柱面组成的电场之间的一个等位面为基础，进行改造而成。所述等位面的选择是以等位面上最大电场强度小于材料允许电场强度为原则，经过改造的等位面形状作为接地电极两端面的几何形状，具有这种几何形状接地电极的电场强度小于材料允许电场强度值。从而，局部放电、介损、工频耐压、冲击耐压等考核参数都能达到标准要求，质量可靠。因此，具有工艺简单、可安全运行的优点，这种结构适用于额定电压为126kV以下的套管。
此外，所述接地电极的长度为600～1150mm，其两端部分的尺寸为：长120mm以下，宽28mm以下，所述导杆的长度为2800～3300mm。
根据本技术方案，可有效地保证所述穿墙套管的安全使用。
此外，所述导杆外侧还设置有包括中间部分和两端部分的中间电极，所述接地电极设置在该中间电极的外侧，所述中间电极位于所述绝缘层之内，所述导杆与所述中间电极共轴。
根据本技术方案，高压穿墙套管从导杆、绝缘层、中间电极、接地电极到外绝缘之间均没有任何流体介质，是真正的干式结构。因此，没有漏油问题。
此外，所述中间电极整体上为轴对称结构，其中间部分为厚2～3mm的圆管状，其两端部分的剖面形状为：所述两端部分的下缘与所述中间部分的下缘齐平，所述两端部分的上缘沿轴向向外逐渐向上倾斜，并经由朝轴向外侧突出的曲线与所述两端部分的下缘光滑过渡，所述中间电极的长度近似为所述导杆的长度和所述接地电极的长度的算术平均值。
根据本技术方案，接地电极两端部分的几何形状是以虚拟电极的圆柱面与共轴中间电极的无限长圆柱面组成的电场之间的一个等位面为基础，进行改造而成。该等位面的选择是以等位面上最大电场强度小于材料允许电场强度为原则，经过改造的等位面形状作为接地电极两端面的几何形状。中间电极两端部分的几何形状是以虚拟电极的圆柱面与共轴导杆的无限长圆柱面组成的电场之间的一个等位面为基础，进行改造而成。该等位面的选择是以等位面上最大电场强度小于材料允许电场强度为原则。经过改造的等位面形状作为中间电极两端面的几何形状。具有这种凡何形状接地电极和中间电极的电场强度小于材料允许电场强度值。从而，局部放电、介损、工频耐压、冲击耐压等考核参数都能达到标准要求，质量可靠。因此，具有工艺简单、可安全运行的优点，这种结构可用于额定电压为126kV以上的套管。
此外，所述中间电极的长度为2025～2225mm，其两端部分的尺寸为：长80mm以下，宽18mm以下；所述接地电极的长度为950～1150mm，其两端部分的尺寸为：长为80mm以下，宽为18mm以下；所述导杆的长度为3100～3300mm。
根据本技术方案，可有效地保证所述穿墙套管的安全使用。
附图说明
图1是表示本实用新型干式高压套管的第一实施方式的示意图；
图2是表示本实用新型干式高压套管的第二实施方式的示意图；
图3是对所述第一实施方式的干式高压套管确定其接地电极两端部分的几何形状的原理图；
图4是对所述第二实施方式的干式高压套管确定其接地电极两端部分的几何形状的原理图；
图5是对所述第二实施方式的干式高压套管确定其中间电极两端部分的几何形状的原理图。
【附图标记说明】
1：接线端子、2：导杆、3：绝缘层、4：中间电极、5：接地电极、6、安装法兰、7：外绝缘、8：虚拟电极、9：等位面、10：导杆的无限长圆柱面、11：等位面的最左端、12：中间电极的无限长圆柱面。
具体实施方式
下面，根据图1～图5详细说明具体实施方式。本说明书中的“长”是指沿图中左右方向上的尺寸，“厚”(或“宽”)是指沿图中上下方向上的尺寸。
图1是表示本实用新型干式高压套管的第一实施方式的示意图(额定电压在126kV以下)。如图1所示，该高压套管由导杆2、绝缘层3、置于绝缘层3外的接地电极5和外绝缘7组成。在导杆2两端连接有接线端子1，且其外部被绝缘层3所裹敷。该绝缘层3由环氧树脂固化成型。接地电极5的中间部分的中部在绝缘层3外，接地电极5两端部分及靠近两端部分的部分圆管状部分(其他部位)在绝缘层3内，该两端部分是指其厚度比中间部分的厚度至少大0.5mm的部分。接地电极5和导杆2共轴，外绝缘7的中部通过安装法兰6连接。
图2是表示本实用新型干式高压套管的第二实施方式的示意图(额定电压在126kV以上)。该图中，高压套管由导杆2、绝缘层3、中间电极4、接地电极5和置于绝缘层3外的外绝缘7组成。在导杆2的两端连接有接线端子1。导杆2被绝缘层3所裹敷，并位于半导体或导体材料制成的中间电极4内。绝缘层3由环氧树脂固化成型。中间电极4外套有半导体或导体材料制成的接地电极5。接地电极5中间部分的中部在绝缘层3外，接地电极5两端部分及靠近两端部分的部分圆管状部分(其他部位)在绝缘层3内，该两端部分是指其厚度比中间部分的厚度至少大0.5mm的部分。中间电极4和导杆2共同置于绝缘层3内并共轴。接地电极5和导杆2共轴，外绝缘7的中部通过安装法兰6连接。由此可知，该图所示的高压套管与图1所示的高压套管不同的是，导杆2的外部不仅设置有接地电极5，还设置有中间电极4。
图3是高压套管的纵剖面图，是对所述第一实施方式的干式高压套管确定其接地电极两端部分的几何形状的原理图。如图所示，接地电极5两端部分的几何形状是以虚拟电极8的圆柱面和共轴的接地电极5的无限长圆柱面10组成的电场之间的等位面9为基础，进行改造而成。等位面9的选择是以等位面上最大电场强度小于材料允许电场强度为原则。等位面9的两端是对称的，故选左端为代表。设等位面9最左端的坐标为(0，y0)。当y＜y0时，接地电极5两端部分的几何形状与等位面9相同。当y＞y0时，将等位面9的坐标进行修正，使原发散的等位面9变为可以收敛，同时又保证修正后的最大电场强度与原等位面9的电场强度一致。经过改造的等位面形状作为接地电极5两端面的几何形状。
由图3可知，接地电极5整体上为轴对称结构，其中间部分均为厚2～3mm的圆管状，接地电极5的两端部分的纵断面为：所述两端部分下缘与所述中间部分的下缘齐平，所述两端部分的上缘沿轴向向外逐渐向上倾斜，并经由朝轴向外侧突出的曲面与所述两端部分的下缘光滑过渡。
在额定电压为126kV时，接地电极5的两端部分的最大尺寸(矩形)为：长100mm，厚25mm。导杆2的长度为3100mm，接地电极5的长度900～1150mm。接地电极5的中间部分为圆管状，该圆管状的厚度为2.5mm。
在额定电压为72.5kV时，接地电极5的两端部分的最大尺寸(矩形)为：长80mm，厚20mm。导杆2的长度为2100mm，接地电极5的长度600mm。接地电极5的中间部分为圆管状，该圆管状的厚度为2.5mm。
在额定电压为40.5kV时，接地电极5的两端部分的最大尺寸(矩形)为：长60mm，厚18mm。导杆2的长度为1200mm，接地电极5的长度300mm。接地电极5的中间部分为圆管状，该圆管状的厚度为2.5mm。
图4是高压套管的纵剖面图，是对所述第二实施方式的干式高压套管确定其接地电极两端部分的几何形状的原理图。如该图所示，接地电极5的两端部分几何形状是以虚拟电极8的圆柱面与共轴中间电极4的无限长圆柱面12组成的电场之间的一个等位面9为基础，进行改造而成。该等位面9的选择是以等位面上最大电场强度小于材料允许电场强度为准。等位面9的两端是对称的，故选左端为代表。设等位面9最左端11的坐标为(0，y0)。当y＜y0时，接地电极5两端部分的几何形状与等位面9相同。当y＞y0时，将等位面9的坐标进行修正，使原发散的等位面9变为可以收敛，同时又保证修正后的最大电场强度与原等位面9的电场强度一致。经过改造的等位面形状作为接地电极5两端面的几何形状。
图5是高压套管的纵剖面图，是对所述第二实施方式的干式高压套管确定其中间电极两端部分的几何形状的原理图。如图5所示，中间电极4两端部分的几何形状是以虚拟电极8的圆柱面和共轴导杆2的无限长圆柱面10组成的电场之间的一个等位9为基础，进行改造而成。等位面9的选择是以等位面上最大电场强度小于材料允许电场强度为原则。等位面9的两端是对称的，故选左端为代表。设等位面9最左端11的坐标为(0，y0)。当y＜y0时，中间电极4两端部分的几何形状与等位面9相同。当y＞y0时，将等位面9的坐标进行修正，使原发散的等位面9变为可以收敛，同时又保证修正后的最大电场强度与原等位面9的电场强度一致。经过改造的等位面形状作为中间电极4两端面的几何形状。
由图4、5可知，中间电极4和接地电极5整体上均为轴对称结构，其中间部分均为厚2～3mm的圆管状，其两端部分的剖面形状为：所述两端部分的下缘与所述中间部分的下缘齐平，所述两端部分的上缘沿轴向向外逐渐向上倾斜，并经由朝轴向外侧突出的曲面与所述两端部分的下缘光滑过渡。
在额定电压为260kv时，中间电极4的长度为2125mm，其两端部分的最大尺寸(矩形)为：长70mm，厚18mm；接地电极的长度为1050mm，其两端部分的最大尺寸为：长70mm，厚15mm；导杆2的长度为3200mm。中间电极4和接地电极5中间部分为圆管状，该圆管状的厚度为2.5mm。
根据图3～5可知各电压等级的接地电极5和中间电极4的端部尺寸范围(参见表1)。表1所示的尺寸范围为矩形，是指接地电极5和中间电极4的两端部分在此矩形范围内。
表1-各电压等级下接地电极和中间电极的两端部分的尺寸范围
当导杆2外既设置有接地电极5，又设置有中间电极4时，中间电极4的长度(包括两端部分)近似为导杆2(不包括与接线端子1连接的部分)和接地电极5的长度(包括两端)的算术平均值。各电压等级的导杆2(不包括与接线端子1连接的部分)、接地电极5(包括两端部分)和中间电极(包括两端部分)的长度范围如表2所示。
表2-各电压等级下导杆、接地电极、中间电极的长度范围
| 额定电压(kV) | 导杆(mm) | 中间电极(mm) | 接地电极(mm) |
| 40.5 | 1200～1500 | / | 300～600 |
| 72.5 | 2000～2300 | / | 500～800 |
| 126 | 2800～3300 | / | 600～1100 |
| 126 | 3100～3300 | 2025～2225 | 950～1150 |
Claims (6)
1.一种干式高压穿墙套管，包括：接线端子(1)、与该接线端子(1)相连接的导杆(2)、位于该导杆(2)外侧的绝缘层(3)、部分位于绝缘层(3)外的接地电极(5)以及中部装有安装法兰(6)的外绝缘(7)，其特征在于，
所述接地电极(5)设置在所述导杆(2)外侧，该接地电极(5)的中间部分的中部位于所述绝缘层(3)之外，其两端部分及中间部分的其他部位位于所述绝缘层(3)之内，所述导杆(2)与所述接地电极(5)共轴。
2.根据权利要求1所述的干式高压套管，其特征在于，
所述接地电极(5)整体上为轴对称结构，所述中间部分为厚2～3mm的圆管状，所述两端部分的剖面形状为：所述两端部分下缘与所述中间部分的下缘齐平，所述两端部分的上缘沿轴向向外逐渐向上倾斜，并经由朝轴向外侧突出的曲线与所述两端部分的下缘光滑过渡。
3.根据权利要求1或2所述的干式高压套管，其特征在于，
所述接地电极(5)的长度为600～1150mm，其两端部分的尺寸为：长120mm以下，宽28mm以下，所述导杆(2)的长度为2800～3300mm。
4.根据权利要求1所述的干式高压套管，其特征在于，
所述导杆(2)外侧还设置有包括中间部分和两端部分的中间电极(4)，所述接地电极(5)设置在该中间电极(4)的外侧，所述中间电极(4)位于所述绝缘层(3)之内，所述导杆(2)与所述中间电极(4)共轴。
5.根据权利要求4所述的干式高压套管，其特征在于，
所述中间电极(4)整体上为轴对称结构，其中间部分为厚2～3mm的圆管状，其两端部分的剖面形状为：所述两端部分的下缘与所述中间部分的下缘齐平，所述两端部分的上缘沿轴向向外逐渐向上倾斜，并经由朝轴向外侧突出的曲线与所述两端部分的下缘光滑过渡，
所述中间电极(4)的长度为所述导杆(2)的长度和所述接地电极(5)的长度的算术平均值。
6.根据权利要求4或5所述的干式高压套管，其特征在于，
所述中间电极(4)的长度为2025～2225mm，其两端部分的尺寸为：长80mm以下，宽18mm以下；所述接地电极(5)的长度为950～1150mm，其两端部分的尺寸为：长为80mm以下，宽为18mm以下；所述导杆(2)的长度为3100～3300mm。
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