WO2020024819A1 - 一种绝缘套管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种绝缘套管，包括：绝缘子，该绝缘子包括中间的伞裙部和设置在该伞裙部下端的下法兰；头部，包括连接在上述绝缘子的上端的油枕和连接在上述油枕上的接线端子；油中绝缘管，连接在上述下法兰上，上述油中绝缘管包括上部的互感器安装管和下部的绝缘管；上述互感器安装管包括内管和设置在该内管外表面的导电层，上述导电层接地设置，上述导电层至少周向包覆上述内管下端部20mm高度的外表面。上述绝缘套管能够节省导电层的材料，有效降低生产成本。

Description

一种绝缘套管 技术领域
本发明涉及一种输电绝缘设备，具体是一种绝缘套管。
背景技术
在输电设备中，绝缘套管是一种输变电设备与外部线路的连接部件；绝缘套管的电压等级和工作电流是决定于输变电设备的额定电压和电流值；同时，绝缘套管的结构应具有良好的电气性能和足够的机械强度，保证输变电设备的长期正常运行。
绝缘套管包括绝缘子及绝缘子下端的油中绝缘管，一些需要装设互感器的还需要互感器安装管，互感器安装管通常为金属筒比如铝合金筒。常见的连接方式为弹簧抽紧式，通过导电体用强力弹簧将金属筒、绝缘管、绝缘子紧压在一起，如果弹簧力量不足容易发生错位、漏油等缺陷；或者采用胶装方式连接，但如果胶装部位不良则容易产生局放和密封不良。此外，金属筒成本较高，加工不便。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种绝缘套管，该绝缘套管解决了互感器安装管的连接问题和材料成本问题。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术手段如下：一种绝缘套管，包括：绝缘子，该绝缘子包括中间的伞裙部和设置在该伞裙部下端的下法兰；头部，包括连接在上述绝缘子的上端的油枕和连接在上述油枕上的接线端子；油中绝缘管，连接在上述下法兰上，上述油中绝缘管包括上部的互感器安装管和下部的绝缘管；上述互感器安装管包括内管和设置在该内管外表面的导电层，上述导电层接地设置，上述导电层至少周向包覆上述 内管下端部20mm高度的外表面。
上述绝缘套管，通过将互感器安装管分为内管和内管外的导电层，内管不需要有导电性能，因此内管的材质可以和下端的绝缘管的材质相同或相近，内管材质选择的自由性可以使内管和绝缘管的连接不存在困难。另外由于导电层实现了互感器安装管的导电效果，内管材质的自由性使得内管可以选择成本远远低于金属筒的材料，大量降低了互感器安装管的材料成本。此外，导电层至少周向包覆上述内管下端部20mm高度的外表面，能够在确保导电性能的情况下，可以根据实际情况选择导电层的包覆方式与包覆面积，有助于节省导电层的材料，进一步降低生产成本。
优选地，上述导电层仅周向包覆上述内管下端部，设置至少一道导电条自上述导电层延伸到上述下法兰。这样导电层仅包覆内管的部分外表面，在保证导电性能的前提下，能够有效节省材料，降低生产成本。
优选地，上述导电层为碳纤维层。
碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优良性能，轴向强度和模量高，密度低，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，具有良好的导电导热性能和电磁屏蔽性。采用碳纤维层能够有效保证导电性能，并且具有良好的抵抗形变能力、耐腐蚀性能，有效保证绝缘套管的整体电气性能。
优选地，上述碳纤维层由碳纤维缠绕形成。缠绕工艺简单成熟，便于加工。
优选地，上述碳纤维层周向包覆上述内管的全部外表面。碳纤维层作为导电层，其面积越大，导电通路越多，导电性能可以得到有效保证，不易失效。
优选地，上述碳纤维层通过热固性树脂固定在上述内管外表面。热固性树脂耐热性高，受压不易变形，刚性大、硬度高、不易燃、制品尺寸稳定性好，固化工艺简单，方便生产加工。具体地，热固性树脂可以采用酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、硅醚树脂等。
优选地，上述碳纤维层预先浸渍热固性树脂。碳纤维预先浸渍热固性树脂后可通过湿法缠绕的方法缠绕在内管外表面，制造方便，不易产生气泡，性能优良。
优选地，上述碳纤维层在上述内管外表面形成网状结构。这样可以节省碳纤维材料，降低成本。
优选地，上述导电层为导电漆或半导电漆。导电漆或半导电漆的设置进一步节省了材料，降低了成本，且降低了绝缘套管结构的复杂程度，可采用涂刷工艺，操作方便快捷。
优选地，上述导电层为金属网。金属网成本低，可塑性好，方便加工制造。
优选地，上述金属网延伸至上述下法兰的内部。这样可以先将金属网包覆在内管外表面上，再将下法兰与内管胶装连接，由于下法兰连接通常连接设备的外壳，因此只需将该导电层与该下法兰电性连接，即可对导电层接地。导电层接地设置使导电层保持零电位，有效屏蔽了导电层内的局部放电或电性粒子对导电层外装设的互感器线圈产生的干扰。
优选地，上述内管外表面缠绕碳纤维，上述金属网包覆在上述碳纤维外。这样碳纤维和金属网均具有导电接地功能，双重保障，防止失效。
优选地，上述内管与上述绝缘管一体成型。将内管与绝缘管用相同的材料制作，并且将两者一体成型，不需要额外对两者之间进行连接，且密 封性得到了有效的保证。
优选地，上述内管和上述绝缘管为纤维缠绕成型。该纤维可以为玻璃纤维，也可为芳纶纤维。该内管和绝缘管可以通过纤维浸渍树脂缠绕成型，即湿法缠绕成型；也可通过干法缠绕成型，即将纤维缠绕完成后浇注树脂，并固化成型，抗震性能好，不会发生脆断；且可方便的与其他部件连接，制造简便，可以节省时间成本。
优选地，上述绝缘子还包括支撑上述伞裙部的内芯筒，上述内芯筒为纤维缠绕成型，上述内芯筒与上述内管一体成型。内芯筒与内管一体成型，避免了安装时再次将内管与法兰进行安装，且两者之间无需使用密封圈等部件进行密封，有效保证了绝缘套管的密封性能。
更为优选地，该内芯筒与上述内管、上述绝缘管一体成型。三者均一体成型，进一步保证了绝缘套管的密封性能，且无需额外的组装，提高了绝缘套管的整体性，避免了在构件之间的安装处受到外部力量产生损坏。
附图说明
图1是本发明实施例一的绝缘套管1000的示意图；
图2是本发明实施例一的绝缘套管1000的局部示意图；
图3是本发明实施例二的绝缘套管2000的局部示意图；
图4是本发明实施例三的绝缘套管3000的局部示意图；
图5是本发明实施例四的绝缘套管4000的局部示意图。
具体实施方式
根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式 不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。
实施例一：
如图1和图2所示，本实施例中的绝缘套管1000，包括：绝缘子110，连接在绝缘子110上端的头部120，以及连接在绝缘子110下端的油中绝缘管100。
绝缘子110包括内芯筒111、包覆在内芯筒111外的伞裙部112，以及连接在伞裙部112上端的上法兰113和设置在伞裙部112下端的下法兰114。内芯筒111为玻璃钢材质的空心管，可以通过玻璃纤维浸渍环氧树脂进行缠绕，进而固化成型。此外本领域技术人员还可以根据实际情况，通过模压或其他工艺，用其他纤维，如芳纶纤维，搭配树脂制造内芯筒111。伞裙部112采用硅橡胶通过真空注射一体成型。上法兰113和下法兰114为金属法兰，本实施例中的上法兰113和下法兰114为铝合金材质，此外还可以为铁、铜等其他金属材质。本实施例的绝缘子110为复合绝缘子，本领域技术人员可以根据实际需求等情况选用瓷绝缘子或其他类型的绝缘子。
头部120包括连接在上法兰113上的油枕121，以及连接在油枕121上的接线端子122。绝缘套管1000中油的油位到达油枕121的位置，通过油枕121可监测油位。接线端子122用于将设备中引线引出，进而连接到其他外部设备上。本实施例的接线端子122为铜材质。
油中绝缘管100包括上部的互感器安装管101和下部的绝缘管102。互感器安装管101包括内管103和内管103外的导电层104。绝缘管102下端连接有下端子105。内管103和绝缘管102为玻璃钢材质一体成型。本实施例中的内管103和绝缘管102为玻璃纤维浸渍环氧树脂缠绕成型。除此之外，内管103和绝缘管102还可以通过模铸成型等其他适合的成型方式。
当然，本发明不局限于此，在其他的实施例中，内芯筒111可以与内管103一体成型，或者也可以是内芯筒111与内管103、绝缘管102三者一体成型，进一步保证了绝缘套管1000的密封性能，且无需额外的组装，提高了绝缘套管1000的整体性，避免了在构件之间的安装处受到外部力量产生损坏。
导电层104至少周向包覆内管103下端部20mm高度的外表面。具体地，参见图2，本实施例中导电层104仅周向包覆内管103下端部20mm高度的外表面，设置两道导电条105自导电层104延伸到下法兰114上与下法兰114紧密接触，从而通过下法兰114接地。两道导电条105在内管103外表面上对称设置，导电条105的下端与导电层104紧密接触，导电条105的上端与下法兰114紧密接触，导电层104和导电条105采用相同材质的材料。导电条105沿内管103的母线直线设置，导电条105的宽度设置为20mm，这样能够在确保导电接地性能的情况下，节省导电层104的材料，进一步降低生产成本。
当然，本发明不局限于此，在其他的实施例中，导电层104包覆的高度优选20～30mm，导电条105的宽度优选20～30mm，这样使得导电性能和经济性都有保障；显然也可以大于30mm，有效保证接地可靠性。导电条105可以设置一道或者三道或者更多道，设置的越多，接地越可靠；导电条105也可以不直线设置，而是弯曲设置或者螺旋缠绕设置；导电条105也可以采用与导电层104不同的导电材质，只要保证接地良好即可。
本实施例中，导电层104为碳纤维层104。具体地，碳纤维层104采用碳纤维缠绕形成，并通过热固性树脂固定在内管103外表面上。热固性树脂可以采用酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、硅醚树脂中的一种或者多种的混合。在本实施例中，热固性树脂采用环氧树脂。具体地，采用湿法缠绕的工艺，将碳纤维浸渍环氧树脂后缠绕在内管103外表面，再经由固化成型形成碳纤维层104。导电条105采用碳纤维布条， 先浸渍环氧树脂后放置在内管103外表面相应位置上并固化，从而固定在内管103外表面上。
当然，本发明不局限于此，在其他的实施例中，导电层104也可以采用干法缠绕，先将碳纤维缠绕在内管103外表面上，再浇淋环氧树脂浸渍，再经由固化成型形成碳纤维层104。或者导电层104也可以采用碳纤维布条缠绕而成，或者也可以采用整匹碳纤维布包覆形成，又或者导电层104也可以采用金属丝比如铜丝、铝丝等缠绕形成。此外，导电层104和导电条105的任一个也可以采用导电漆或者半导电漆，涂覆在内管103外表面上。
实施例二：
参见图3，本实施例中的套管2000与实施例一中的绝缘套管1000基本相同，所不同的是，在本实施例中，碳纤维层204周向包覆内管203的全部外表面，并与下法兰214的下端部紧密接触，从而通过下法兰214接地。
碳纤维层204采用碳纤维或者碳纤维布条在内管203的外表面缠绕而成，可以采用湿法缠绕或者干法缠绕。
下法兰214与内管203通过胶装方式固定，生产时，先在内管203外表面上制作碳纤维层204，碳纤维层204周向包覆内管203的全部外表面并延伸至下法兰214与内管203的胶装位置，延伸的最大高度为下法兰214与内管203胶装时的最大注胶高度，实际高度可根据实际情况选择；再将下法兰214与内管203胶装，胶装后，碳纤维层204与下法兰214连接接地。
当然，本发明不局限于此，在其他的实施例中，生产时，先将下法兰214与内管203通过胶装方式固定，再在内管203外表面缠绕碳纤维层204，碳纤维层204包覆至下法兰214的外表面实现接地。
实施例三：
参见图4，本实施例中的套管3000与实施例一中的绝缘套管1000基本相同，所不同的是，在本实施例中，碳纤维层304在内管303外表面形成网状结构。具体地，采用碳纤维或者碳纤维布条在内管303外表面缠绕形成网状结构即可。
实施例四：
参见图5，本实施例中的套管4000与实施例三中的绝缘套管3000基本相同，所不同的是，在本实施例中，导电层404为金属网404。
具体地，金属网404采用延展性、可塑性好的金属制成，便于制作成导电层，可以采用铜网、铝网等常见的金属网，易于获取，成本低。本实施例中，金属网404采用铜网。
下法兰414与内管403通过胶装方式固定，金属网404延伸至下法兰414的内部。具体地，生产时，先将金属网404包覆在内管403外表面上并固定，再将下法兰414与内管403胶装连接，金属网404延伸至下法兰414内部的最大高度为下法兰414与内管403胶装时的最大注胶高度，实际高度可根据实际情况选择。
金属网404可以采用湿法固定方式，先在金属网404上涂刷热固性树脂，再将金属网404包覆在内管403外表面并固化成型，这样就能够牢固地将金属网404固定在内管403上，防止窜动导致接地不良；或者也可以采用干法固定方式，先将金属网404包覆在内管403外表面，再涂刷热固性树脂并固化即可。
当然，本发明不局限于此，在其他的实施例中，可以先在内管403外表面缠绕碳纤维或者涂覆导电漆或半导电漆后，再在内管403外表面包覆金属网404并固定，形成双重接地结构。此外，也可以先将下法兰414与内管403胶装连接，再在内管403的外表面包覆金属网404，金属网404包覆延伸至下法兰414的外表面上实现接地。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明 的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (13)

  1. 一种绝缘套管，包括：
    绝缘子，所述绝缘子包括中间的伞裙部和设置在所述伞裙部下端的下法兰；
    头部，包括连接在所述绝缘子的上端的油枕和连接在所述油枕上的接线端子；
    油中绝缘管，连接在所述下法兰上，所述油中绝缘管包括上部的互感器安装管和下部的绝缘管；
    其特征在于：所述互感器安装管包括内管和设置在所述内管外表面的导电层，所述导电层接地设置，所述导电层至少周向包覆所述内管下端部20mm高度的外表面。
  2. 如权利要求1所述的绝缘套管，其特征在于：所述导电层仅周向包覆所述内管下端部，设置至少一道导电条自所述导电层延伸至所述下法兰。
  3. 如权利要求1所述的绝缘套管，其特征在于：所述导电层为碳纤维层。
  4. 如权利要求3所述的绝缘套管，其特征在于：所述碳纤维层由碳纤维缠绕形成。
  5. 如权利要求3所述的绝缘套管，其特征在于：所述碳纤维层周向包覆所述内管的全部外表面。
  6. 如权利要求3所述的绝缘套管，其特征在于：所述碳纤维层通过热固性树脂固定。
  7. 如权利要求6所述的绝缘套管，其特征在于：所述碳纤维层预先浸渍热固性树脂。
  8. 如权利要求3所述的绝缘套管，其特征在于：所述碳纤维层在所述内管外表面形成网状结构。
  9. 如权利要求1所述的绝缘套管，其特征在于：所述导电层为导电漆或半导电漆。
  10. 如权利要求1所述的绝缘套管，其特征在于：所述导电层为金属网。
  11. 如权利要求10所述的绝缘套管，其特征在于：所述金属网延伸至所述下法兰的内部。
  12. 如权利要求10所述的绝缘套管，其特征在于：所述内管外表面缠绕碳纤维，所述金属网包覆在所述碳纤维外。
  13. 如权利要求1所述的绝缘套管，其特征在于：所述内管与所述绝缘管一体成型。
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