CN203013426U - 一种550kV低压强SF6气体绝缘复合套管 - Google Patents

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Abstract

一种550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，内部采用单屏蔽设计方案，对套管机械支撑和外绝缘为空心复合绝缘子，结构主要包括高压接线端子、均压环、上封板、导电杆、空心复合绝缘子、屏蔽电极、下封板等，其结构的主要特征在于：套管所用的外绝缘为空心复合绝缘子的硅橡胶外套和伞群，起保证机械特性的部分为材料为玻璃纤维增强树脂的绝缘管，主绝缘采用SF6气体；内屏蔽采用单屏蔽设计方案，具有锥度要求的接地屏蔽电极通过螺纹连接在下封板上，然后固定在绝缘子下法兰上；导电杆一端与上封板连接，为降低接触电阻，导电杆和上封板接触表面均进行了镀银处理；导电杆另一端依次穿过接地屏蔽电极和下封板，预留特定的长度与设备进行对接，为保证套管良好的电性能要求，导电杆和屏蔽电极之间有严格的同轴度要求，与设备对接的部位为减小接触电阻同样对其进行了镀银处理。

Description

一种550kV低压强SF6气体绝缘复合套管
技术领域
本发明涉及一种交流高压电气设备所用的出线套管，特别涉及采用空心复合绝缘子的单屏蔽结构的550kV SF6气体绝缘复合套管，适用范围很广，包括环境污染较严重、沿海地区、高海拔、寒冷等自然条件。 
背景技术
目前，电力系统中GIS、H-GIS、DCB、PASS、COMPASS等高压设备出现使用的高压套管多采用充气(SF6)套管结构，它具有轻、小、简、廉、工艺方便等特点，尤其是它的内绝缘可靠，无局部放电干扰，而各种电容式套管很少被采用。目前550kV SF6气体绝缘套管其绝缘外套大部分为瓷套，内屏蔽结构多采用中间电位与接地电位双重屏蔽设计方案。该种结构一方而由于高强瓷的特性异致整体结构重量大，瓷套易于损坏，不方便运输和安装；瓷套外表面防污性能较差，不易于维护。另一方面的不足是屏蔽方案采用双重屏蔽结构，装配工艺较为复杂，传统550kV气体绝缘套管如图2所示，接地电位屏蔽电极(7)通过螺栓连接在下封板(8)上，然后固定在绝缘子下法兰上，中间电位电极(6)通过绝缘支撑件(9)与下封板(8)连接，然后固定在绝缘子下法兰上。导电杆(4)和屏蔽电极(包括接地电位和中间电位屏蔽电极)之间具有严格的同轴度要求，该种设计方案对装配工艺要求较高，如果装配不当，中间电位屏蔽表面附着有杂质或悬浮物，则会导致套管电极击穿，会给整体设备可靠运行带来严重的隐患；此外，同单屏蔽设计方案比较增加了中间电位屏蔽电极和绝缘支撑件等零部件，相应的整体套管的成本也会增加。 
综上所述，传统的550kV气体绝缘套管存在着结构复杂，不便于装配和运输，总体成本较高，电气性能可靠性较低等问题。 
发明内容
本发明的目的是提供一种550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，内部采用单屏蔽设计方案，对套管机械支撑和外绝缘为空心复合绝缘子，结构主要包括 高压接线端子、均压环、上封板、导电杆、空心复合绝缘子、屏蔽电极、下封板等，其结构的主要特征在于：套管所用的外绝缘为空心复合绝缘子的硅橡胶外卷和伞群，起保证机械特性的部分为材料为玻璃纤维增强树脂的绝缘管，主绝缘采用SF6气体；内屏蔽采用单屏蔽设计方案，具有锥度要求的接地屏蔽电极通过螺纹连接在下封板上，然后固定在绝緣子下法兰上；导电杆一端与上封板连接，为降低接触电阻，导电杆和上封板接触表面均进行了镀银处理；导电杆另一端依次穿过接地屏蔽电极和下封板，预留特定的长度与设备进行对接，为保证套管良好的电性能要求，导电杆和屏蔽电极之间有严格的同轴度要求，与设备对接的部位为减小接触电阻同样对其进行了镀银处理。 
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； 
上述均压环采用大管径的单环结构，表面涂有防腐油漆； 
上述接线端子采用锻造工艺，表面镀锡处理； 
上述屏蔽电极采用旋压工艺制成，内表面涂有一层绝缘漆，端部设计采用多段光滑圆弧连接方案； 
上述导电杆采用铝合金铸造制成，该材料具有优良的导电性能、机加工性能、抗腐蚀性和易焊接等特点； 
上述下封板采用双面加工密封槽(面)结构，一面加工有与空心复合绝缘子对接的密封槽(面)和装有屏蔽电极的螺纹孔等结构，另一面加工有与设备对接的密封槽(面)； 
与现有的气体绝缘套管相比，本发明有以下优点： 
本发明所涉及的套管在满足电气性能的前提下所充主绝缘SF6气体的压强最低为0.39MPa(绝对压强)，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，能够使用在低温、高海拔等苛刻自然条件下。 
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、耐污性能好、抗震性能优异、抗破坏性能优 异等特点。 
本发明所涉及的套管采用单屏蔽结构代替原有的双屏蔽结构设计，这种结构不仅节省了中间屏蔽电极和绝缘支撑件的材料成本，同时以简化了装配套管的工艺流程，使整个套管装配变得简单并且易操作。 
本发明所涉及的套管通过严格的针算，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。 
本发明所涉及的套管采用大管径单环的均压环可以有效改善套管整体电场的分布，又可以对母线和接线端子连接部位起到屏蔽作用，大大降低无线电干扰水平。 
附图说明
图1是本发明所涉及低压强550kV SF6气体绝缘复合套管，图示中：1-接线端子，2-上封板，3-均压环，4-空心复合绝缘子，5-导电杆，6-屏蔽电极，7-下封板。 
图2是根据传统技术设计的550kV高压出线套管剖视图，图示中：1-接线端子，2-上封板，3-均压环，4-导电杆，5-瓷绝缘子，6-中间屏蔽电极，7-接地屏蔽电极，8-下封板，9-绝缘支撑件； 
具体实施方式
参照附图说明图1，结合实施例对本发明所述的低压强550kV SF6气体绝缘复合套管做进一步详细的描述。 
如图1所述，本发明所述的低压强550kV SF6气体绝缘复合套管包括接线端子1、上封板2、均压环3、空心复合绝缘子4、导电杆5、屏蔽电极6、下封板7。 
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)，通过湿法缠绕工艺成型；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；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。 
如图3所示，上封板2通过螺纹连接固定在空心复合绝缘子5上，上封板和绝缘子之间通过密封圈进行密封，防止内部SF6气体的泄露。接线端子1和上封板2通过螺纹进行连接，接线端子外表面进行镀锡处现，上封板与接线端子相连接的部位同时进行了镀锡处理，镀锡处理的目的是为了防止氧化腐蚀。导电杆3上端通过螺纹连接在上封板2上，为了减小接触电阻，导电杆和上封板接触的面分别进行了镀银处理，同样导电杆下端与设备对接的部位同样进行了镀银处理。导电杆3为套管的载流通道，考虑到交变电流的集肤效应，采用空心的铝管作为导电杆，这样既可以保证导电杆的通流能刀，又可以有效的减少套管的重量。均压环4通过螺纹安装在上封板2上，为防止空气氧化，均压环的表面涂有防腐漆。 
如图1所示，导电杆5依次通过屏蔽电极6和下封板7，伸出特定长度。为满足同轴圆柱电极间电场的要求，导电杆5和屏蔽电极6具有严格的同轴度要求，在装配过程中要严格控制。屏蔽电极6采用上端口小下端口大的锥形筒形状设计，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，该设计使套管内部尤其是屏蔽电极上端的电场分布更加均匀。屏蔽电极6通过螺纹连接在下封板7上，然后把下封板7安装在空心复合绝缘子4的下法兰上。 
为了达到所需的绝缘等级，套管内所充SF6气体的最低压力为0.39Mpa(绝对压强)，与同类产品比较该压力要求极为严格，极低的内压力可以大大扩大该套管的使用范围，能使用在低温、高海拔地区，满足在低温的情况下主绝缘介质SF6正常发挥其性能而不被液化。极低的内压力要求意味着SF6气体击穿场强降低，这会给整体套管的绝缘设计尤其是内绝缘设计带来很多困难，套管内部电场的均匀程度决定了整支套管的电气性能的好坏，因此屏蔽电极的设计成为套管设计的关键所在。 
为了验证屏蔽电极设计是否合理，采用有限元方法对整支套管进行电场分 析，选取套管一些关键部位的场强值列于下表。 
位置 电场强度(kV/mm)
导电杆表面 24.24
屏蔽电极翻边 21.19
均压环表面 3.69
套管绝缘子内壁 2.73
套管绝缘子外壁 2.57
通过以上有限元分析结果表明，该气体绝缘套管电场设计合理，满足在最低气压(0.39MPa)下有一定的设计裕度。传统的出线套管均采用大直径的高强瓷空心绝缘子，本发明成功地把空心复合绝缘子用在550kV气体绝缘出线套管上，并且采用的空心绝缘子内径比较小，所以在使用单屏蔽结构实现内绝緣水平较现有的技术是很有难度的。本发明通过电场合理的优化设计，采用最优的装配方式等实现单屏蔽电极套管的设计，该设计方案不但满足了套管内外绝缘强度的要求，而且还大大降低了套管材料和装配的成本，极具经济优势。本发明涉及到的550kV气体绝缘复合套管内部气压水平可以满足在低气压下正常运行，因此可以运用在低温地区；另外由于采用空心复合绝缘子，其外绝缘部分硅橡胶具有憎水性和憎水迁移性等特点，该特点是套管可以运用在环境污秽等级较高的地区，综上所述，该发明所涉及的550kV气体绝缘复合套管电气性能优良，运用范围很广，具有良好的市场前景。 
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 (8)

1.一种550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，其包括一个接线端子、上封板均压环、空心复合绝缘子、导电杆、屏蔽电极和下封板，其特征在于所述空心复合绝缘子下端连接有下封板，所述下封板一侧装有具有锥度的屏蔽电极，另一侧加工出与设备对接安装孔、密封结构等，所述空心复合绝缘子内部装有具有同轴度要求的导电杆，导电杆上端通过与上封板的连接固定在绝缘子上，下端依次穿过屏蔽电极和下封板，上封板另一侧还装有均压环和接线端子。 
2.根据权利要求1所述的550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，其特征在于：内部充有SF6绝缘气体；承担力学支撑和外绝缘功能的为所述空心复合绝缘子，其组成部分有上下法兰、硅橡胶伞群、护套和玻璃钢绝缘管。 
3.根据权利要求1所述的550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，其特征在于：所述均压环采用大管径的单环设计，表面涂有防腐油漆。 
4.根据权利要求1所述的550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，其特征在于：所述屏蔽电极采用锥形筒形状设计。 
5.根据权利要求4所述的550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，其特征在于：所述屏蔽电极内表面涂有绝缘漆层。 
6.根据权利要求4或5所述的550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，其特征在于：所述屏蔽电极顶端翻边处采用多段光滑圆弧进行连接构成。 
7.根据权利要求2所述的550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，其特征在于：所述硅橡胶伞群按照直径大小以大小伞为一组，多组一次相邻排列而成，所述上下法兰材质均为铸铝合金ZL101A。 
8.根据权利要求1所述的550kV低压强SF6气体绝缘复合套管，其特征在子：所述接线端子和上封板、上封板和导电杆、导电杆端部等电接触表而均采取表面镀银。 
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