CN209015865U - 一种干式套管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种干式套管，一是解决现有电容式套管存在工艺复杂、生产周期长、成本较高问题；二是解决现有纯绝缘套管在使用过程中存在无法检测内部缺陷，导致变压器套管所在相的高压对地短路，从而导致变压器爆炸起火事故的问题。一种干式套管，包括中心导体、以及设置在中心导体外部的外绝缘层，其特殊之处在于：还包括内绝缘层和接地屏蔽电极；内绝缘层设置在中心导体和外绝缘层之间，接地屏蔽电极设置在内绝缘层内，且设置有引出点。

Description

一种干式套管

技术领域

本实用新型涉及一种高压套管，具体涉及一种干式套管。

背景技术

目前，对于电压高于1kV的变压器套管主要有纯绝缘套管和电容式套管两种。变压器低压侧一般采用纯绝缘套管，具体采用瓷质绝缘充油套管，使用瓷质绝缘充油套管时，套管与变压器共用一个绝缘油系统，套管中心导体与瓷质外套之间绝缘油可以增加套管的电气绝缘水平。

电容式套管目前主要使用的有两种类型，绝缘油浸渍绝缘纸的OIP绝缘套管和环氧树脂浸渍绝缘纸的RIP绝缘套管，这两类套管都要进行主绝缘芯体绕制，主要包括绝缘纸、中心导管或中心导体，在芯体绕制过程中将导电的极板按照预设插入到绝缘芯体中，形成一个具有阶梯屏蔽作用的同轴电容器；在芯体绕制好后，因为主要绝缘材料是绝缘纸，所以需要对芯体进行真空干燥处理，去除芯体的游离水和结晶水，芯体抽真空干燥时需要大量耗能且周期较长，将芯体处理完后，OIP绝缘套管可直接被装配，装配好后对套管进行真空注油；RIP绝缘套管需要将芯体置于特定模具中，对芯体进行真空浸渍环氧树脂处理，处理好后的芯体才能进行最后的装配，RIP绝缘套管在真空浸渍环氧树脂的过程中必须加热保温，且加热保温周期较长，此过程是一个高耗能工序。因此电容式套管因为工艺复杂、生产周期长、成本较高，所以一般不会用在电压等级较低的变压器出线侧。

变压器一般在户外运行，变压器套管作为变压器的出线与绝缘支撑设备也需要暴露在户外，在户外的苛刻环境下，变压器套管不仅需经受风、雨、紫外线、大气污染和冷热气候的作用，还会受到运行过程中的热应力和电应力，在这种条件下，瓷质绝缘子极易在电应力和热应力的作用下加速老化，套管老化时，一般通过目测套管的表面来判断套管的绝缘状态，若目测套管表面没有问题，而套管内部绝缘恰好存在缺陷，会导致套管绝缘失败，一旦变压器上的套管出现裂痕或其他绝缘老化缺陷，达到一定程度会迅速崩裂、散落或爆炸，失去绝缘效果，将直接导致变压器套管所在相的高压对地短路，充油套管内的绝缘油将会在高压短路的作用下起火并导致变压器爆炸起火事故。

发明内容

本实用新型的目的一是解决现有电容式套管存在工艺复杂、生产周期长、成本较高问题；二是解决现有纯绝缘套管在使用过程中存在无法检测内部缺陷，易导致变压器套管所在相的高压对地短路，从而导致变压器爆炸起火事故的问题，提供一种干式套管。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种干式套管，包括中心导体，以及设置在中心导体外部的外绝缘层，其特殊之处在于：还包括内绝缘层和接地屏蔽电极；所述内绝缘层设置在中心导体和外绝缘层之间，所述接地屏蔽电极设置在内绝缘层内，且设置有引出点。

进一步地，所述接地屏蔽电极为端部带弧角的接地屏蔽电极。

进一步地，所述内绝缘层为无机填料与环氧树脂混合浇注而成或其他可浇注的有机材料，所述外绝缘层为橡胶绝缘层。

进一步地，所述接地屏蔽电极通过接地装置引出，所述接地装置包括信号引出端子、接地绝缘层和安装座；所述信号引出端子的一端与接地屏蔽电极电连接，所述接地绝缘层设置在信号引出端子的外部，且通过安装座压紧，所述信号引出端子接地或外接在线监测设备，实时监测套管的介质损耗、电容量和局部放电量等绝缘参数。

进一步地，所述接地装置还包括接地顶针、接地护盖、接地弹簧和支撑管；所述支撑管设置在信号引出端子、接地绝缘层之间，对信号引出端子进行支撑和密封，且在对齐端用焊锡焊接，所述接地顶针设置在信号引出端子的另一端，所述接地护盖设置在接地顶针、接地绝缘层外部，且设置有安装槽，所述接地弹簧一端设置在安装槽内，另一端套装在接地顶针上。

进一步地，所述外绝缘层上端通过头部法兰锁紧，所述外绝缘层下端通过安装法兰锁紧，所述头部法兰通过头部锁紧螺母锁紧在绝缘层上。

进一步地，所述头部法兰设置有凹槽，所述外绝缘层的顶端设置在凹槽内。

进一步地，所述中心导体的上端设置有接线夹，所述接线夹包括安装板以及与安装板固定连接的安装套，所述安装套与中心导体电连接。

进一步地，所述安装套包括套筒和两个夹板，所述套筒的外壁沿轴向设置有开口，两个夹板分别设置在开口的两边，且与套筒固定连接。

进一步地，所述中心导体的底端设为与变压器连接的板状结构。

本实用新型的有益效果为：

1.对于纯绝缘套管，本实用新型套管可以在设备检修时通过接地屏蔽电极的引出点测量接地屏蔽电极与中心导体之间主绝缘的介质损耗、电容量和套管本体的局部放电，或者在引出点上安装套管在线监测设备，实时测量套管的绝缘性能，从而实时监测套管内部的缺陷。本实用新型的接地屏蔽电极可以屏蔽套管中心导体的高电压与套管安装法兰或变压器安装座的一些不规则零电位体间的放电通路，使套管的局部放电更小，使纯绝缘套管在较高电压水平也可以满足IEC 60137及GB/T 4109中对于电压高于1kV套管的局部放电要求。

2.本实用新型套管生产工艺简单，工艺时间短、耗能低、结构简单、材料成本低。

3.本实用新型的绝缘材料均采用有机材料；其中硅橡胶外套具有憎水性强、耐污能力强、适应恶劣环境的能力强等特点；有机绝缘材料相对于瓷质绝缘材料，其防爆能力强，瓷质绝缘材料再发生绝缘失败爆炸时，瓷片会全部崩裂散落向各个方向，而有机材料因为自身分子结构的原因，不会出现崩裂散落。套管主绝缘使用增加填料的环氧树脂，可避免套管主绝缘吸潮，具有绝缘性能稳定、介损更低的特点。因为增加了接地屏蔽电极，使套管较纯绝缘套管局部放电更低，可应用于更高电压等级。

附图说明

图1为本实用新型干式套管结构图；

图2为本实用新型干式套管外形图；

图3为本实用新型中的接地装置结构图。

附图标记：1-中心导体，2-外绝缘层，3-内绝缘层，4-接地屏蔽电极，5-接地装置，6-头部法兰，7-安装法兰，8-头部锁紧螺母，9-接线夹，51-信号引出端子，52-接地绝缘层，53-安装座，54-接地顶针，55-接地护盖，56-接地弹簧，57-支撑管，91-安装板，92-安装套，93-套筒，94-夹板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：

本实用新型提供一种可用于检测套管内绝缘性能或安装在线监测设备的套管，其解决纯绝缘套管不能在设备检修时测量套管内绝缘性能或不能为纯绝缘套管安装在线监测设备实时监测绝缘性能的问题，并能降低套管的局部放电量。

如图1至图3所示的一种干式套管，包括中心导体1、以及设置在中心导体1外部的外绝缘层2、内绝缘层3、接地屏蔽电极4；内绝缘层3设置在中心导体1和外绝缘层2之间，接地屏蔽电极4设置在内绝缘层3内，且设置有引出的接地点。

内绝缘层3可在外绝缘层2和中心导体1之间铺满设置，也可局部设置。若全部铺满设置，材料会有所浪费。但是套管的主要目的是绝缘中心导体1的高压与安装法兰的接地，距离较远的套管两端在保证电气性能的情况下，绝缘可以较薄一点，因此内绝缘层3可只在中心导体1的下端设置，内绝缘在中心导体1下端设置需根据电压等级而定，下端设置主绝缘可以在满足套管机械性能的同时节省材料、降低成本。

接地屏蔽电极4通过接地装置5引出，接地装置5包括信号引出端子51、接地绝缘层52、安装座53、接地顶针54、接地护盖55、接地弹簧56和支撑管57；信号引出端子51的一端与接地屏蔽电极4电连接，接地绝缘层52设置在信号引出端子51的外部，且通过安装座53压紧。支撑管57设置在信号引出端子51、接地绝缘层52之间，对信号引出端子51进行支撑和密封，且在对齐端用焊锡焊接，接地顶针54设置在信号引出端子51的另一端，接地护盖55设置在接地顶针54、接地绝缘层52外部，且设置有安装槽，接地弹簧56一端设置在安装槽内，另一端套装在接地顶针54上。在高压试验时，可通过引出点测量套管环氧树脂绝缘的介质损耗、中心导体1与接地屏蔽电极4的电容量及局部放电量；在正常运行时，该引出点可以接地，也可以与在线监测装置相连，测量套管的介质损耗、电容量和局部放电量；接地屏蔽电极4及套管自身的绝缘结构可以保证套管在运行中保持较低的局部放电水平，满足IEC60137及GB/T4109对电压高于1kV套管的要求。

接地屏蔽电极4为筒状结构，且两端设有向外翘起的弧形边，即接地屏蔽电极4为带弧角的接地屏蔽电极，此种设置避免电极有毛刺，起到更好的屏蔽作用。

外绝缘层2上端通过头部法兰6锁紧，外绝缘层2下端通过安装法兰7(运行中接地，处于0电位)锁紧，头部法兰6通过头部锁紧螺母8锁紧在绝缘层上。头部法兰6设置有凹槽，外绝缘层2的顶端设置在凹槽内，通过过盈配合与硅橡胶外套紧密配合，使硅橡胶外套紧贴中心导杆，达到密封效果，伞状结构可以保护硅橡胶与中心导电杆界面不受雨水、灰尘侵袭。

中心导体1的上端设置有接线夹9，接线夹9包括安装板91以及与安装板91固定连接的安装套92，安装套92与中心导体1电连接。安装套92包括套筒93和两个夹板94，套筒93的外壁沿轴向设置有开口，两个夹板94分别设置在开口的两边，且与套筒93固定连接，这种结构的优点是安装方便、通过两个螺栓可使接线夹9与中心导体1可靠连接。中心导体1的底端设为与变压器连接的板状结构，方便与变压器绕组引出线上压接的接线端子相连(变压器的接线端子一般为两个孔的接线鼻子)。

本发明套管的内绝缘层3为无机填料与环氧树脂混合浇注而成，或其他可浇注的有机材料，无机填料主要有硅微粉、石英粉、石英砂、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅(气相/沉淀)、云母粉、刚玉粉等；外绝缘层2为复合硅橡胶绝缘层。环氧树脂和复合外套都属于有机材料，有较好的防爆性能，可以避免在套管绝缘失败的第一时间对变压器的伤害；在环氧树脂浇注前，将有接地屏蔽作用的接地屏蔽电极4置于模具中，与环氧树脂浇注成一个整体，屏蔽层在安装法兰的位置引出一根接地点。

本实用新型提出以环氧树脂为主绝缘的带接地屏蔽的复合外套干式套管。硅橡胶外绝缘是已经被证明并承认的具有耐污秽、憎水及适应户外环境能力强的优异绝缘材料，在架空线、支柱绝缘子、GIS开关出线等高电压领域得到广泛应用；环氧树脂是公认的优良有机绝缘材料，与无机填料(硅粉和石英粉)混合后浇注的绝缘层可在保证环氧树脂绝缘性能的基础上提高其机械性能；纯的环氧树脂很脆，压应力较差，经过填料混合后浇注，可以增加浇注体的机械强度。

本实用新型套管只需将处理好的中心导体1、屏蔽电极和安装法兰按照预定的关系置于芯体模具上，再将经过真空脱气处理的填料和环氧树脂混合物真空注入模具中，保温固化，而后在浇注好的芯体上硫化硅橡胶伞裙，最后安装接地点装置和头部密封，完成产品生产。相对于电容式套管的芯体绕制、芯体真空干燥处理、机械组装、真空注油或真空浸渍环氧树脂等工艺，工艺时间短、耗能低、结构简单、材料成本低。

本实用新型的接地屏蔽电极可以屏蔽套管中心导体的高电压与套管安装法兰或变压器安装座的一些不规则零电位体间的放电通路，使套管的局部放电更小，使纯绝缘套管在较高电压水平也可以满足IEC 60137及GB/T 4109中对于电压高于1kV套管的局部放电要求。另一个是在套管安装法兰的位置为该接地屏蔽电极引出一个接地点，通过该接地点可以测量套管中心导体与接地屏蔽间环氧主绝缘的介质损耗、电容量及套管本体的局部放电，避免了纯绝缘套管无法判断套管绝缘状态的问题。例如，在设备检修时，可通过接地点测量套管的介质损耗、电容量和局部放电量，与之前或套管出厂检测数据对比可判断套管的绝缘状态；在正常运行时，该接地点可以接地，也可以与套管在线监测装置相连，实时测量套管的介质损耗、电容量和局部放电，以保证在套管绝缘状态改变的第一时间得到信息并及时处理。

Claims (10)

1.一种干式套管，包括中心导体(1)，以及设置在中心导体(1)外部的外绝缘层(2)，其特征在于：还包括内绝缘层(3)和接地屏蔽电极(4)；

所述内绝缘层(3)设置在中心导体(1)和外绝缘层(2)之间，所述接地屏蔽电极(4)设置在内绝缘层(3)内，且设置有引出点。

2.根据权利要求1所述的干式套管，其特征在于：所述接地屏蔽电极(4)为端部带弧角的接地屏蔽电极。

3.根据权利要求1或2所述的干式套管，其特征在于：所述内绝缘层(3)为无机填料与环氧树脂混合浇注而成，所述外绝缘层(2)为橡胶绝缘层。

4.根据权利要求3所述的干式套管，其特征在于：所述接地屏蔽电极(4)通过接地装置(5)引出，所述接地装置(5)包括信号引出端子(51)、接地绝缘层(52)和安装座(53)；所述信号引出端子(51)的一端与接地屏蔽电极(4)电连接，所述接地绝缘层(52)设置在信号引出端子(51)的外部，且通过安装座(53)压紧，所述信号引出端子(51)接地或外接在线监测设备，实时监测套管的绝缘参数。

5.根据权利要求4所述的干式套管，其特征在于：所述接地装置(5)还包括接地顶针(54)、接地护盖(55)、接地弹簧(56)和支撑管(57)；所述支撑管(57)设置在信号引出端子(51)、接地绝缘层(52)之间，对信号引出端子(51)进行支撑和密封，所述接地顶针(54)设置在信号引出端子(51)的另一端，所述接地护盖(55)设置在接地顶针(54)、接地绝缘层(52)外部，且设置有安装槽，所述接地弹簧(56)的一端设置在安装槽内，另一端套装在接地顶针(54)上。

6.根据权利要求5所述的干式套管，其特征在于：所述外绝缘层(2)上端通过头部法兰(6)锁紧，所述外绝缘层(2)下端通过安装法兰(7)锁紧，所述头部法兰(6)通过头部锁紧螺母(8)锁紧在绝缘层上。

7.根据权利要求6所述的干式套管，其特征在于：所述头部法兰(6)设置有凹槽，所述外绝缘层(2)的顶端设置在凹槽内。

8.根据权利要求7所述的干式套管，其特征在于：所述中心导体(1)的上端设置有接线夹(9)，所述接线夹(9)包括安装板(91)以及与安装板(91)固定连接的安装套(92)，所述安装套(92)与中心导体(1)电连接。

9.根据权利要求8所述的干式套管，其特征在于：所述安装套(92)包括套筒(93)和两个夹板(94)，所述套筒(93)的外壁沿轴向设置有开口，两个夹板(94)分别设置在开口的两边，且与套筒(93)固定连接。

10.根据权利要求9所述的干式套管，其特征在于：所述中心导体(1)的底端设为与变压器连接的板状结构。