CN202019169U - 一种直流特高压穿墙套管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种直流特高压穿墙套管，包括有绝缘外套管，绝缘外套管的高压端部上设有第一均压环，绝缘外套管的法兰侧处连接有法兰，在所述法兰与绝缘外套管连接处的外侧同轴还环绕设有环型的金属第二均压环。本实用新型的均压环结构大幅度优化了特高压穿墙套管外部场强分布，提高其整体绝缘水平，有效防止外闪放电。

Description

一种直流特高压穿墙套管
技术领域
本实用新型涉及到特高压直流输电工程，尤其是800kV直流穿墙套管。
背景技术
特高压直流输电工程某换流站双极高端阀厅直流侧800kV高压套管在现场直流耐压试验过程中均发生室内侧均压环对法兰贯穿性闪络放电，具体情况如下：
当时，某换流站试验现场室外的温度为27.5℃，湿度为76％，室内的温度为24℃，湿度为81％，极1高端阀厅直流侧800kV穿墙套管进行现场直流耐压试验，试验电压为+960kV，总耐压时间30分钟。
当试验进行至11分钟时，开始有一次较大的放电声，随后又听到2次较大放电声，16分45秒时套管室内段发生贯穿性闪络放电现象，并伴随着爆响，监视人员看到套管底部紧贴合成伞裙出现贯穿性放电火光，并现场录像截图了放电瞬间，加压设备--直流高压发生器出现高压过流跳闸。放电前试验电压960.3kV，电流为894μA，放电后电压迅速降为214kV，电流上升很快而无法看清。经检测，套管SF6气体露点-54℃，压力为3.85Bar，与试验前数据一致，额定压力为3.75Bar(20℃)，此外，外观检查也没有发现明显放电点。试验前已咨询过相关技术人员，表示套管已清洗过，压力、微水正常，确认该套管具备耐压条件，当时看套管表面并没有明显脏污。
相同结构同类试品在现场耐压试验中发生过几次类似放电，证明此结构套管外部场强分布不合理，绝缘裕度较小。为了解决这个问题，需要对特高压套管的均压环进行优化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有特高压直流穿墙套管外部场强分布不合理的技术问题，提供一种结构优越的特高压直流穿墙套管均压环，优化其均压措施，改善其外部场强分布。
为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：一种直流特高压穿墙套管，包括有绝缘外套管，绝缘外套管的高压端部上设有第一均压环，绝缘外套管的法兰侧处连接有法兰，在所述法兰与绝缘外套管连接处的外侧同轴还环绕设有环型的金属第二均压环。
计算结果分析从计算结果可知，法兰表面电场最大值为2.31kV/mm，最大值位于法兰与绝缘外套相接处；均压环表面电场最大值为1.44kV/mm；金属底座表面电场最大值为0.77kV/mm，最大值位于与绝缘外套相接处；绝缘外套表面电场最大值为2.35kV/mm，最大值位于伞裙与法兰最上端相接处。
绝缘外套管表面场强最大值绝缘外套与法兰相接处，该处电场值最高可达2.35kV/mm，是套管表面场强的薄弱点，最可能是闪络发生的起始位置，这一结论与实验观察得出的初步分析结论一致。为了解决这个问题，通过在该位置附近加一个均压环，能减小法兰表面和绝缘外套表面电场强度，降低闪络发生的概率。
第二均压环本身结构与原高压端部上的第一均压环环类似，通过增加一个均压环，用四根金属支架安装在特高压直流穿墙套管靠墙侧法兰上，与原端部均压环形成一套改善套管外部场强的结构。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：本实用新型的均压环结构大幅度优化了特高压穿墙套管外部场强分布，提高其整体绝缘水平，有效防止外闪放电。
附图说明
图1为本实用新型直流特高压穿墙套管结构示意图；
图2为沿绝缘外套表面电场强度图表示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参阅图1所示，一种直流特高压穿墙套管，包括有绝缘外套管1，绝缘外套管1的高压端部上设有第一均压环2，绝缘外套管1的法兰侧处连接有法兰3，在法兰3与绝缘外套管1连接处的外侧同轴还环绕设有环型的金属第二均压环4。
本实施例中，第二均压环4的环径可以大于第一均压环2，其管径可以与第一均压环2相等。
法兰和绝缘外套管相接处的电场强度最大，因而在该位置加装第二均压环。考虑到法兰侧套管直径较大的情况，加装的第二均压环同高压端部上的第一均压环相比，环径有所增大，管径不变。根据高压端第一均压环的尺寸，以及高压端第一均压环与金属底座的相对距离，初步选定加装第二均压环的尺寸为：环径为238cm，管径为60cm，与绝缘外套管同轴布置。
第二均压环4与法兰连接在一起，加载电位为0。其余激励和边界条件不变。加装第二均压环4之后，计算模型复杂度增加，整个场域的剖分网格为630万单元，节点数为480万，在16核64G内存的高性能服务器上运行约5个小时。
根据之前的计算，对比加装第二均压环前后法兰、绝缘外套、高压端部上第一均压环电场强度见下表1：
表1加装第二均压环前后电场变化
Figure BDA0000043709190000031
通过选取绝缘外套管各伞裙最上端区域场强值进行对比，加装第二均压环前后，绝缘外套管各伞裙最上端区域场强值对比如图2所示。
由上述图2和表1可以看出，加装第二均压环之后(图2中的A线条，B线条为未加装第二均压环的套管)，绝缘外套管表面最大值有较大强度的降低，其中法兰表面场强下降28.57％，绝缘外套管表面场强下降26.38％。
与传统技术相对比，采用专用洗洁液体将绝缘外套管重新清洗后，并且在室内侧接线导杆上加装了一个小均压环(处于原均压环中心)，再次进行直流耐压试验，试验电压仍为+960kV，泄露电流在750μA至950μA之间波动，从17分钟开始有断断续续的放电声，室内均压环底侧有放电火苗，但没有贯穿性放电，最终耐压试验通过。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种直流特高压穿墙套管，包括有绝缘外套管(1)，绝缘外套管(1)的高压端部上设有第一均压环(2)，绝缘外套管(1)的法兰侧处连接有法兰(3)，其特征在于：在所述法兰(3)与绝缘外套管(1)连接处的外侧同轴还环绕设有环型的金属第二均压环(4)。
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