CN215342160U - 一种电力系统用新型干式套管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力系统用新型干式套管，在主绝缘管内腔与载流导电杆部件之间设有半导体屏蔽层，在主绝缘管外壁上设有浸渍环氧树脂的碳纤维并形成地电位屏蔽电极，安装法兰设于地电位屏蔽电极的外侧，在地电位屏蔽电极的端部安装半导体橡胶，硅橡胶伞套与半导体橡胶一起固化在主绝缘管外壁上。本实用新型可采用多级主绝缘管串联，套管最高电压可至550kV或更高，电流等级可以从几安培到几万安培，可以用于交流电力系统，也可用于直流电力系统。本实用新型应用领域较为广泛，可作为变压器、电抗器、GIS或SF6气体开关等高压电器出线用。相较于传统套管，本实用新型体积小、重量轻，制造成本更低，可靠性更高，用在变压器上，无爆炸起火风险。

Description

一种电力系统用新型干式套管

技术领域：

本实用新型涉及一种电力系统用新型干式套管。

背景技术：

目前电力系统中40.5kV及以下电压等级采用瓷充油结构；对于更高电压等级的套管，为改善外绝缘表面的电场分布，一般采用电容式结构。

图8为瓷充油结构，在靠近法兰800处的瓷套表面涂一层导电或低阻值材料，与法兰800一起形成一个地电位电极，改善了该处的电场分布，可以做到起晕电压超过50kV。

图9为电容式套管结构，一般采用铝箔作为电容屏内置于主绝缘芯子中。

对于更高电压等级超过40.5kV的套管，必须采用电容均压才能保证产品安全运行，目前采用三种形式：

1）油纸电容式套管，其电容芯子采用电缆纸缠绕，多层电容屏放置于纸层中间，经真空干燥后浸渍变压器油的工艺；

2）胶浸纸（RIP）干式套管，其电容芯子采用皱纹纸绕制，多层电容屏放置于纸层中间，经长时间真空干燥后浸渍树脂；

3）玻璃钢套管，其电容芯子采用玻璃纤维纱浸渍环氧树脂，后在大气中缠绕多层电容屏，由于缠绕过程长时间暴露在空气中，芯体难免会引入杂质、气泡、水分等。

以上三类采用电容屏结构的套管，其制造工艺复杂性和制造成本均较高。

发明内容：

本实用新型是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种电力系统用新型干式套管。本实用新型可采用多级主绝缘管串联，套管最高电压可至550kV或更高，电流等级可以从几安培到几万安培，可以用于交流电力系统，也可用于直流电力系统。本实用新型应用领域较为广泛，可作为变压器、电抗器、GIS或SF6气体开关等高压电器出线用。相较于传统套管，本实用新型体积小、重量轻，制造成本更低，可靠性更高，变压器无爆炸起火风险。

本实用新型所采用的技术方案有：

一种电力系统用新型干式套管，包括主绝缘管、半导体屏蔽层、半导体橡胶、硅橡胶伞套、载流导电杆部件和安装法兰，所述载流导电杆部件穿设于主绝缘管内，在主绝缘管内腔与载流导电杆部件之间设有半导体屏蔽层，在主绝缘管外壁上设有浸渍环氧树脂的碳纤维并形成地电位屏蔽电极，安装法兰设于地电位屏蔽电极的外侧，在地电位屏蔽电极的端部安装半导体橡胶，硅橡胶伞套与半导体橡胶一起固化在主绝缘管外壁上。

在主绝缘管的外壁的安装法兰附近附着地电位屏蔽电极主部，并在地电位屏蔽电极主部空气侧的端部安装半硫化状半导体橡胶。将此状态下主绝缘芯子装入模具，表面喷涂偶联剂，注射或模压硅橡胶，最终形成硅橡胶伞套包裹屏蔽电极主部和半导体橡胶的无物理界面、无气隙的绝缘部件。

进一步地，所述主绝缘管的材质为拉挤玻璃钢或环氧树脂或聚氨酯或聚四氟乙烯。

进一步地，所述载流导电杆部件的材质为铜材或铝材。

进一步地，在地电位屏蔽电极空气侧的端部安装半硫化状的半导体橡胶，注射或模压硅橡胶伞套后，半硫化状的半导体橡胶与硅橡胶伞套一起固化在主绝缘管外壁上。

进一步地，所述地电位屏蔽电极的内部设有内衬骨架。

进一步地，所述内衬骨架为铝合金，与半导体材料浇铸固化并形成地电位屏蔽电极。

本实用新型具有如下有益效果：

1）本实用新型中主绝缘芯可采用拉挤绝缘管，电气性能可靠，效率高，成本低；其结构简单，无加工余物，环保，其地电位电极可以直接与安装法兰短接接地；

2）本实用新型也可以在屏蔽电极外再缠绕一层绝缘，通过电容测量抽头引出，作为局放、介损、电容量测试取信号用。

3）本实用新型充分利用绝缘管的绝缘耐受能力，同时解决了地电位屏蔽电极的端部场强集中问题。增加了外屏蔽端部半导体橡胶或带有内衬骨架的地电位屏蔽电极，可以降低外屏蔽端部场强；橡胶内嵌于硅橡胶固体绝缘材料中，可以大幅提高上端部的起晕场强。

4）本实用新型还可以采用多级主绝缘管串联，套管最高电压可至550kV或更高；通过改变载流导体，电流等级可以从几安培到几万安培，可以用于交流电力系统，也可用于直流电力系统。

5）本实用新型应用领域较为广泛，可作为变压器、电抗器、GIS或SF6气体开关等高压电器出线用。

6）相较传统套管，该类型套管体积小、重量轻，制造成本更低，可靠性更高，变压器无爆炸起火风险。

附图说明：

图 1 为本实用新型干式套管。

图 2 为地电位屏蔽电极结构。

图3为主绝缘由电容和主绝缘管两级电容串联而成的结构。

图4为主绝缘地电位屏蔽主电极。

图5为主绝缘管内部高压电极绝缘结构。

图6为126kV套管示意图。

图7为10kV套管示意图。

图8为现有技术中瓷充油套管示意图。

图9为现有技术中电容式套管示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

实施例一

如图1，本实用新型一种电力系统用新型干式套管，包括主绝缘管1、高压屏蔽电极2、地电位屏蔽电极3、半导体橡胶4、硅橡胶伞套5、载流导电杆部件6和安装法兰7。

主绝缘管1的内腔与载流导电杆部件6之间含有半导体屏蔽层2，在主绝缘管1外壁上有浸渍环氧树脂的碳纤维形成地电位屏蔽电极3，在地电位屏蔽电极上端部设置半硫化状半导体橡胶4，注射或模压硅橡胶伞套5后，半硫化状半导体橡胶4与硅橡胶伞套一起固化在主绝缘管1外壁上。

在主绝缘管1的外壁的安装法兰7附近附着地电位屏蔽电极3，并在地电位屏蔽电极3空气侧的端部安装半硫化状半导体橡胶4。将此状态下主绝缘芯子装入模具，表面喷涂偶联剂，注射或模压硅橡胶，最终形成硅橡胶伞套包裹屏蔽电极主部3和半导体橡胶4的无物理界面、无气隙的绝缘部件。

主绝缘管1是由高耐电强度绝缘管制成，其材质为拉挤玻璃钢，也可环氧树脂、聚氨酯或聚四氟乙烯等材质。

载流导电杆部件6，其材料可为铜材、铝材，满足能够穿设在主绝缘管1内，并留有间隙，间隙内填充半导体材料或碳纤维材料，形成绝缘管的高压屏蔽电极2。

实施例二

基于实施例一，对应用于110kV及以上的电压等级，可以采用图2所示的地电位屏蔽电极3结构，即该屏蔽电极中间有一铝合金内衬骨架，整体采用半导体材料浇铸固化而成，该结构类似于高压电缆终端的应力锥，可以更好地优化该处的电场分布。

半导体材料可以为浸渍环氧树脂碳纤维，也可以为半导体树脂、半导体橡胶或其它具有粘接性能、固化特性的低阻值材料。

实施例三

对于绝缘结构采用双级（或多级）串接，如图3所示，即主绝缘由电容1.1和主绝缘管1.2两级电容串联而成，接地电极可采用实施例二公开的地电位屏蔽电极3结构，通过每级电容均匀分压，金属定位圈9作为绝缘管固定用，这样产品最高电压可至500kV或更高。

在采用双级（或多级）串接的绝缘结构，在安装法兰7上增加一类似于传统电容套管的测量端子装置8，主绝缘管1.2不直接接地，在其地电位屏蔽电极3外继续缠绕或固化一层绝缘11，然后绝缘11的表面继续缠绕一层浸渍环氧树脂的碳纤维12作为接地副屏（长度根据套管BCT定），最后与安装法兰7粘接在一起。粘接使后安装法兰7与碳纤维12保持短接，地电位屏蔽电极3与碳纤维12保持绝缘。在地电位屏蔽电极3上引出一根引线10，接测量端子装置8，作为产品局放、介损及电容量等绝缘试验测试取信号用。

实施例四

该实施例以40.5kV变压器套管的典型产品为例，对本实用新型的结构进行案例说明。

首先，绝缘管采用挤压玻璃钢材质，选择内径60mm、外径100mm、长度675mm的圆管，内部无电容屏。

然后在绝缘外侧离油中侧底部135mm处，往上车削深度为0.5mm左右、宽度约150mm的槽。槽内缠绕浸渍环氧树脂的碳纤维作为接地屏蔽电极的主部，尺寸如图4。

选外径58紫铜杆，尾部焊接接线端子，头部按设计要求加工成导电杆。将导电杆缠绕浸渍环氧树脂的碳纤维，外径小于60mm。立即穿入绝缘管内腔中，然后放入烘箱固化。最终导电杆、碳纤维层，绝缘管内壁粘结成一个整体，其碳纤维层便是高压屏蔽电极。

然后在外壁接地屏蔽电极的主部的空气侧端部安装一半硫化态的O型橡胶圈。绝缘管及橡胶圈表面喷涂偶联剂，装入模具，注入硅橡胶料，经过高温硫化，最终形成套管的主绝缘体，如图5。

最后胶装法兰，头部安装盖板，装密封圈，用螺母等零件锁紧，最后装配空气侧接线端子。

实施例五

该实施例是126kV变压器套管，如图6，绝缘管总长约2000 mm，接地部分长度（装BCT部分）长度约400 mm，油中绝缘长度约350 mm，法兰高度约100 mm，法兰上设置测量端子作为绝缘测试取信号用。管内径45 mm，外径110 mm，接地屏蔽电极采用图2结构。

实施例六

该实施例是252kV变压器套管，252kV变压器套管采用双级串联结构，具体实施在126kV产品基础上，在外圆周再增加一个内径约112 mm，外径约180 mm的绝缘管，其整体结构类似于图3所示。如产品电压等级超过252kV，可将主绝缘管进行多级串联，产品最高电压可实现500kV或更高。

实施例六

该实施例是10kV及以下电压等级产品，如图7，高压电极的结构和工艺保持不变，接地电极可以简化，直接用金属法兰与绝缘管粘接即可。在法兰上端开一个R弧凹槽，直接用硅橡胶注射将R弧包裹，以改善该处电场分布。

相比于传统套管，本实用新型系列产品重量轻、体积小，相对制造成本更低；同时无污染，机械强度更高，亦无爆炸起火风险。本实用新型完全改变了对传统套管制造的认知，是革命性的变化，是完全更新换代的产品。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种电力系统用新型干式套管，其特征在于：包括主绝缘管（1）、半导体屏蔽层（2）、半导体橡胶（4）、硅橡胶伞套（5）、载流导电杆部件（6）和安装法兰（7），所述载流导电杆部件（6）穿设于主绝缘管（1）内，在主绝缘管（1）内腔与载流导电杆部件（6）之间设有半导体屏蔽层（2），在主绝缘管（1）外壁上设有浸渍环氧树脂的碳纤维并形成地电位屏蔽电极（3），安装法兰（7）设于地电位屏蔽电极（3）的外侧，在地电位屏蔽电极（3）的端部安装半导体橡胶（4），硅橡胶伞套（5）与半导体橡胶（4）一起固化在主绝缘管（1）外壁上。

2.如权利要求1所述的电力系统用新型干式套管，其特征在于：所述主绝缘管（1）的材质为拉挤玻璃钢或环氧树脂或聚氨酯或聚四氟乙烯。

3.如权利要求1所述的电力系统用新型干式套管，其特征在于：在地电位屏蔽电极（3）空气侧的端部安装半硫化状的半导体橡胶（4），注射或模压硅橡胶伞套（5）后，半硫化状的半导体橡胶（4）与硅橡胶伞套（5）一起固化在主绝缘管（1）外壁上。

4.如权利要求1所述的电力系统用新型干式套管，其特征在于：所述地电位屏蔽电极（3）的内部设有内衬骨架。

5.如权利要求4所述的电力系统用新型干式套管，其特征在于：所述内衬骨架为铝合金，与半导体材料浇铸固化并形成地电位屏蔽电极（3）。

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