CN202816510U - 一种1100kV气体绝缘复合套管 - Google Patents

Abstract

一种1100kV气体绝缘复合套管，其包括玻璃纤维增强树脂的绝缘管，位于绝缘管上的硅橡胶伞群，固定于法兰上的上封板，连接于上封板一侧的接线端子和均压环，连接于另一侧的中心导体，中心导体依次穿过绝缘管内部和双层屏蔽结构，伸出绝缘子下法兰特定长度，其中接线端子连接高压引线，中心导体通过触头与设备对接，构成了导电回路。双层屏蔽结构与下封板连接，固定在绝缘子下法兰上，绝缘管、中心导体和双层屏蔽之间具有同轴度要求。运行时，套管内部充有性能稳定的SF₆气体，产品满足了电气、机械性能要求高的要求，具有性能可靠、设计裕度合理等特点。

Description

一种1100kV气体绝缘复合套管

技术领域

本发明涉及一种高压气体绝缘套管，特别是一种1100kv气体绝缘复合套管 

背景技术

套管作为高压绝缘领域同时涉及到内、外绝缘的组件，运行过程中既承受机械载荷，又承受电气负荷，尤其对于特高压1100kV套管来说要求更为苛刻。传统的开关用套管用的绝缘子主要采用高强瓷制成，随着气候条件和环境的日益恶化，电瓷材料就会暴露出固有的缺陷，主要变现为：憎水性和憎水迁移性与硅橡胶相比较差，故耐雨闪、污闪电压低；电瓷脆性的特点使整体套管抗震性能差、易破碎；另外电瓷类绝缘子工艺较为复杂，成品率不高。对于特高压套管按照以往的经验设计，高度和内径分别高达10m和1m左右，绝缘水平要求最高，设计和制造技术难度极大，所以开展1100kV交流开关设备用套管的研制很有必要。 

目前，代替电瓷套管的复合套管应用范围正在日益扩大，该套管起机械支撑作用的绝缘管材料为玻璃纤维增强塑料，外绝缘为硅橡胶护套，硅橡胶护套具有良好的力学和电气性能，憎水性和憎水迁移性较强，绝缘管具有良好的机械性能，因此复合套管具有重量轻、耐雨闪、污闪、抗震等特点。相对于电瓷套管，复合套管的工艺可控性较强，成品率较高。 

综上所述，传统的特高压气体绝缘套管存在着外绝缘防污性能和防爆、抗震性能不佳，制造难度较大，成品率不高，不便于安装和运输，总体成本较高等问题，由于复合产品的使用可以克服现有电瓷套管的以上不足，特高压复合套管的研制势在必行。 

发明内容

有鉴于此，有必要提出一种适用于特高压1100kV GIS/GCB等高压开关设备的进出线气体绝缘复合套管。 

一种1100kV气体绝缘复合套管，其包括玻璃纤维增强树脂的绝缘管，位于绝缘管上的硅橡胶伞群，固定于法兰上的上封板，连接于上封板一侧的接线端 子和均压环，连接于另一侧的中心导体，中心导体依次穿过绝缘管内部和双层屏蔽结构，伸出绝缘子下法兰特定长度，其中接线端子连接高压引线，中心导体通过触头与设备对接，构成了导电回路。双层屏蔽结构与下封板连接，固定在绝缘子下法兰上，绝缘管、中心导体和双层屏蔽之间具有同轴度要求。运行时，套管内部充有性能稳定的SF₆气体。 

上述的空心复合绝缘子的外绝缘部分为硅橡胶外套和伞群，起机械支撑作用的是材料为玻璃纤维增强树脂的绝缘管，内部充有主绝缘气体SF₆； 

上述屏蔽电极为双层屏蔽结构，包括接地屏蔽和中间屏蔽，中间屏蔽主要由上下两部分构成，上下两部分通过间隙配合连接在一起，通过绝缘子支撑件固定在接地屏蔽上，接地屏蔽上段与绝缘支撑件连接，接地屏蔽下端与下封板连接固定在下法兰上，同时接地屏蔽与中间屏蔽的下段之间通过绝缘支撑件连接；屏蔽电极端部设计采用多段光滑圆弧连接方案； 

上述均压环采用大管径双环设计方案，为等效的弧线屏蔽装置，通过上封板固定安装在上述空心绝缘子的顶端，均压环的上沿线超出接线端子高度，下沿线在上法兰和硅橡胶界面以下； 

上述中心导体分为两段，两段通过法兰连接，上端通过法兰固定在上封板上，上封板另一侧连接有接线端子，所有的电气连接部位均通过镀银处理；中心导体采用大直径薄壁铝管加工，材料电导率在25MS/m以上； 

上述法兰材料为铸造铝合金(ZL101A)，以金属模铸造成型，并经过T6固熔处理，具有机械强度高、耐腐蚀的特点。 

与现有的常规电压等级的气体绝缘套管相比，本发明有以下特点： 

本发明所涉及的气体绝缘套管的电压为交流特高压1100kV，产品满足了电气、机械性能要求高的要求，具有性能可靠、设计裕度合理等特点 

本发明所涉及的套管在满足电气性能的前提下所充SF₆气体的压强最低为0.35MPa(表压)，大大低于现有套管正常运行时的最低压强，低压强的特点扩大了本发明所涉及套管的使用范围，能够使用在高寒低温苛刻自然条件下；低压强特高压套管的使用避免了因提高整体密封级别带来的成本增加的可能，并且可以有效减少SF₆气体的使用量，降低了该气体泄露引起的环境污染。 

本发明所涉及的套管所使用的绝缘子为空心复合绝缘子，空心复合绝缘子使用可以整体套管具有总重量轻、安装运输方便；耐污性能好、防爆和抗震性能强、抗破坏性能优异等特点。 

本发明所涉及的套管采用双层屏蔽电极结构，内充SF₆气体，内外电场分布均匀，客服了电容式套管局部放电量大，介质损耗角因数高等缺陷，同时与电容式套管相比具有结构简单，制造和装配过程简单。 

本发明所涉及的套管所采用双层屏蔽电极结构中的中间屏蔽端部采用多段圆弧平滑连接，采用静电场分析计算，有效克服了屏蔽末端电场线分布集中、电位梯度过大、场强过大的问题，使电场分布更加均匀，提高了套管绝缘水平，降低了局部放电量。 

本发明所涉及的套管所采用双层屏蔽电极结构主要包括中间屏蔽和接地屏蔽两部分，中间屏蔽主要分为上下两段，两者是通过间隙配合区域定位，通过上下两段的绝缘支撑件与接地屏蔽形成整体，固定连接在绝缘子下法兰上。中间屏蔽和接地屏蔽之间连接的绝缘支撑件分布在中间屏蔽电极的上下两端，同时采用中间屏蔽电极上下两部分采用间隙配合，以上设计方案保证了整体结构的刚度，保证了双层屏蔽结构在装配、运输、运行中均不会发生移位或变形，从而有效保证中心导体、双层屏蔽和绝缘管之间的同轴度要求。 

本发明所涉及的双层屏蔽电极结构的中间屏蔽，在已有文献中可能达到的尺寸为Φ450*5000，在零件加工、运输和安装过程中有难度，尤其在加工过程中，由于屏蔽电极采用薄壁铝件加工，尺寸过大的零件加工难以控制屏蔽电极的形位公差，从而影响套管的整体性能。本发明中间屏蔽电极上下两段的设计，解决了薄壁铝件过大带来的加工问题，易运输和安装。 

本发明所涉及的套管所采用中心导体分为两段，对于特高压1100kV气体套管总体高度在10m以上，总长10m以上中心导体加工难度较大，形位公差无法得到有效的控制，采用分段式结构能够降低加工难度，两段中心导体采用法兰进行连接，连接部位采用镀银处理，提高中心导体的通流能力的同时保证了整体结构的强度。 

本发明所涉及的套管所采用中心导体采用大直径铝管加工，有效降低了集 肤效应影响，材料导电率高达26MS/m以上，许用电流密度大，通流能力强。 

本发明所涉及的套管通过严格的电场计算，设计出整体结构合理，电场分布较为均匀的方案，具有优良的电气性能，局部放量最大值低于标准要求。 

附图说明

图1为本发明一种1100kV气体绝缘复合套管的结构示意图。 

图2为本发明所涉及一种1100kV SF₆气体绝缘复合套管的双屏蔽结构。 

具体实施方式

为了对本发明作更进一步的说明，举一较佳实施例并配合附图详细说明如下： 

请参阅图1，其为本发明提供的一种1100kV气体绝缘复合套管。所述一种1100kV SF₆气体绝缘复合套管包括：均压环1，接线端子2，上封板3，空心复合绝缘子4，中心导体(上)5，中心导体(下)6，中间屏蔽(上)7，中间屏蔽(下)8，接地屏蔽9，下封板10，中间屏蔽(外)11，绝缘支撑件12。 

所述空心复合绝缘子4的绝缘管采用高强度玻璃纤维增强材料(FRP)，通过湿法缠绕成型；硅橡胶护套和伞群采用高温硫化硅橡胶(HTV)材料，通过整体抽真空注射成型，伞型按照大小为一组，依次相邻排列形成伞群；绝缘子上下法兰采用高强度、耐腐蚀的铸造铝合金(ZL101A)，以金属模铸造成型，并经过T6固熔处理。 

所述接线端子2和上封板3通过螺纹连接，上封板的另一侧连接有中心导体(上)5，中心导体通过法兰连接在上封板上。中心导体分成两段，中心导体(上)5和中心导体(下)6连接处为法兰，保证中心导体的整体强度。为保证中心导体的通流能力，以上所有的电气连接部位均进行了镀银处理。双层屏蔽结构连接在下封板10上，然后整体装配固定在空心复合绝缘子4下法兰上。中心导体依次穿过绝缘管、双屏蔽结构，伸出下法兰特定长度。在装配过程中，为保证电场的均匀分布，绝缘管、双层屏蔽和中心导体之间具有同轴度公差的要求。 

所述屏蔽电极采用圆筒形状设计，通过旋压工艺把易加工和导电率极高的铝合金制成，屏蔽电极上端口的采用多段光滑圆弧连接而成，该设计使屏蔽电极上端的电场分布均匀，降低该处的电场强度。中间屏蔽(上)7和中间屏蔽(下)8通过间隙配合连接，中间屏蔽(下)8和中间屏蔽(外)11螺纹连接，三者构成 中间屏蔽整体，中间屏蔽通过上下两侧分布的绝缘支撑件12固定在接地屏蔽9上，双层屏蔽电极整体通过下封板10固定在绝缘子下法兰上。 

与现有技术相比，本发明有如下特点： 

本发明所涉及的气体绝缘套管的电压为交流特高压1100kV，产品满足了电气、机械性能要求高的要求，具有性能可靠、设计裕度合理等特点 

本发明所涉及的套管在满足电气性能的前提下所充SF₆气体的压强最低为0.35MPa(表压)，大大低于现有套管正常运行时的最低压强，低压强的特点扩大了本发明所涉及套管的使用范围，能够使用在高寒低温苛刻自然条件下；低压强特高压套管的使用避免了因提高整体密封级别带来的成本增加的可能，并且可以有效减少SF₆气体的使用量，降低了该气体泄露引起的环境污染。 

本发明所涉及的套管所使用的绝缘子为空心复合绝缘子，空心复合绝缘子使用可以整体套管具有总重量轻、安装运输方便；耐污性能好、防爆和抗震性能强、抗破坏性能优异等特点。 

本发明所涉及的套管采用双层屏蔽电极结构，内充SF₆气体，内外电场分布均匀，客服了电容式套管局部放电量大，介质损耗角因数高等缺陷，同时与电容式套管相比具有结构简单，制造和装配过程简单。 

本发明所涉及的套管所采用双层屏蔽电极结构中的中间屏蔽端部采用多段圆弧平滑连接，采用静电场分析计算，有效克服了屏蔽末端电场线分布集中、电位梯度过大、场强过大的问题，使电场分布更加均匀，提高了套管绝缘水平，降低了局部放电量。 

本发明所涉及的套管所采用双层屏蔽电极结构主要包括中间屏蔽和接地屏蔽两部分，中间屏蔽主要分为上下两段，两者是通过间隙配合区域定位，通过上下两段的绝缘支撑件与接地屏蔽形成整体，固定连接在绝缘子下法兰上。中间屏蔽和接地屏蔽之间连接的绝缘支撑件分布在中间屏蔽电极的上下两端，同时采用中间屏蔽电极上下两部分采用间隙配合，以上设计方案保证了整体结构的刚度，保证了双层屏蔽结构在装配、运输、运行中均不会发生移位或变形，从而有效保证中心导体、双层屏蔽和绝缘管之间的同轴度要求。 

本发明所涉及的双层屏蔽电极结构的中间屏蔽，在已有文献中可能达到的尺 寸为Φ450*5000，在零件加工、运输和安装过程中有难度，尤其在加工过程中，由于屏蔽电极采用薄壁铝件加工，尺寸过大的零件加工难以控制屏蔽电极的形位公差，从而影响套管的整体性能。本发明中间屏蔽电极上下两段的设计，解决了薄壁铝件过大带来的加工问题，易运输和安装。 

本发明所涉及的套管所采用中心导体分为两段，对于特高压1100kV气体套管总体高度在10m以上，总长10m以上中心导体加工难度较大，形位公差无法得到有效的控制，采用分段式结构能够降低加工难度，两段中心导体采用法兰进行连接，连接部位采用镀银处理，提高中心导体的通流能力的同时保证了整体结构的强度。 

本发明所涉及的套管所采用中心导体采用大直径铝管加工，有效降低了集肤效应影响，材料导电率高达26MS/m以上，许用电流密度大，通流能力强。 

本发明所涉及的套管通过严格的电场计算，设计出整体结构合理，电场分布较为均匀的方案，具有优良的电气性能，局部放量最大值低于标准要求。 

另外，本领域技术人员还可以本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果，都应包含在本发明所要求保护的范围内。 

Claims (6)

1.一种1100kV气体绝缘复合套管，其包括玻璃纤维增强树脂的绝缘管，位于绝缘管上的硅橡胶伞群，固定于法兰上的上封板，连接于上封板一侧的接线端子和均压环，连接于另一侧的中心导体，其特征在于：所述中心导体依次穿过绝缘管内部和双层屏蔽结构，伸出绝缘子下法兰特定长度，其中接线端子连接高压引线，中心导体通过触头与设备对接，构成了导电回路，双层屏蔽结构与下封板连接，固定在绝缘子下法兰上。 

2.根据权利要求1所述的一种1100kV气体绝缘复合套管，其特征在于：空心复合绝缘子的外绝缘部分为硅橡胶外套和伞群，起机械支撑作用的是材料为玻璃纤维增强树脂的绝缘管，内部充有主绝缘气体SF₆。 

3.根据权利要求1所述的一种1100kV气体绝缘复合套管，其特征在于：所述屏蔽电极为双层屏蔽结构，包括接地屏蔽和中间屏蔽，中间屏蔽主要由上下两部分构成，上下两部分通过间隙配合连接在一起，通过绝缘子支撑件固定在接地屏蔽上，接地屏蔽上段与绝缘支撑件连接，接地屏蔽下端与下封板连接固定在下法兰上，同时接地屏蔽与中间屏蔽的下段之间通过绝缘支撑件连接；屏蔽电极端部设计采用多段光滑圆弧连接方案。 

4.根据权利要求1所述的一种1100kV气体绝缘复合套管，其特征在于：所述均压环采用大管径双环设计方案，为等效的弧线屏蔽装置，通过上封板固定安装在上述空心绝缘子的顶端，均压环的上沿线超出接线端子高度，下沿线在上法兰和硅橡胶界面以下。 

5.根据权利要求1所述的一种1100kV气体绝缘复合套管，其特征在于：所述中心导体分为两段，两段通过法兰连接，上端通过法兰固定在上封板上，上封板另一侧连接有接线端子，所有的电气连接部位均通过镀银处理；中心导体采用大直径薄壁铝管加工，材料电导率在25MS/m以上。 

6.根据权利要求1所述的一种1100kV气体绝缘复合套管，其特征在于：所述法兰材料为铸造铝合金(ZL101A)，以金属模铸造成型，并经过T6固熔处理。 

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