一種1100kV氣體絕緣複合套管的製作方法
2023-05-27 03:40:21
專利名稱：一種1100kV氣體絕緣複合套管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓氣體絕緣套管，特別是一種IlOOkv氣體絕緣複合套管
背景技術：
套管作為高壓絕緣領域同時涉及到內、外絕緣的組件，運行過程中既承受機械載荷，又承受電氣負荷，尤其對於特高壓IlOOkV套管來說要求更為苛刻。傳統的開關用套管用的絕緣子主要採用高強瓷製成，隨著氣候條件和環境的日益惡化，電瓷材料就會暴露出固有的缺陷，主要變現為憎水性和憎水遷移性與矽橡膠相比較差，故耐雨閃、汙閃電壓低；電瓷脆性的特點使整體套管抗震性能差、易破碎；另外電瓷類絕緣子工藝較為複雜，成品率不高。對於特高壓套管按照以往的經驗設計，高度和內徑分別高達IOm和Im左右，絕緣水平要求最高，設計和製造技術難度極大，所以開展IlOOkV交流開關設備用套管的研製很有必要。目前，代替電瓷套管的複合套管應用範圍正在日益擴大，該套管起機械支撐作用的絕緣管材料為玻璃纖維增強塑料，外絕緣為矽橡膠護套，矽橡膠護套具有良好的力學和電氣性能，憎水性和憎水遷移性較強，絕緣管具有良好的機械性能，因此複合套管具有重量輕、耐雨閃、汙閃、抗震等特點。相對於電瓷套管，複合套管的工藝可控性較強，成品率較高。綜上所述，傳統的特高壓氣體絕緣套管存在著外絕緣防汙性能和防爆、抗震性能不佳，製造難度較大，成品率不高，不便於安裝和運輸，總體成本較高等問題，由於複合產品的使用可以克服現有電瓷套管的以上不足，特高壓複合套管的研製勢在必行。
發明內容有鑑於此，有必要提出一種適用於特高壓IlOOkV GIS/GCB等高壓開關設備的進出線氣體絕緣複合套管。一種IlOOkV氣體絕緣複合套管，其包括玻璃纖維增強樹脂的絕緣管，位於絕緣管上的矽橡膠傘群，固定於法蘭上的上封板，連接於上封板一側的接線端子和均壓環，連接於另一側的中心導體，中心導體依次穿過絕緣管內部和雙層屏蔽結構，伸出絕緣子下法蘭特定長度，其中接線端子連接高壓引線，中心導體通過觸頭與設備對接，構成了導電迴路。雙層屏蔽結構與下封板連接，固定在絕緣子下法蘭上，絕緣管、中心導體和雙層屏蔽之間具有同軸度要求。運行時，套管內部充有性能穩定的SF6氣體。上述的空心複合絕緣子的外絕緣部分為矽橡膠外套和傘群，起機械支撐作用的是材料為玻璃纖維增強樹脂的絕緣管，內部充有主絕緣氣體SF6 ；上述屏蔽電極為雙層屏蔽結構，包括接地屏蔽和中間屏蔽，中間屏蔽主要由上下兩部分構成，上下兩部分通過間隙配合連接在一起，通過絕緣子支撐件固定在接地屏蔽上，接地屏蔽上段與絕緣支撐件連接，接地屏蔽下端與下封板連接固定在下法蘭上，同時接地屏蔽與中間屏蔽的下段之間通過絕緣支撐件連接；屏蔽電極端部設計採用多段光滑圓弧連接方案；[0009]上述均壓環採用大管徑雙環設計方案，為等效的弧線屏蔽裝置，通過上封板固定安裝在上述空心絕緣子的頂端，均壓環的上沿線超出接線端子高度，下沿線在上法蘭和矽橡膠界面以下；上述中心導體分為兩段，兩段通過法蘭連接，上端通過法蘭固定在上封板上，上封板另一側連接有接線端子，所有的電氣連接部位均通過鍍銀處理；中心導體採用大直徑薄壁鋁管加工，材料電導率在25MS/m以上；上述法蘭材料為鑄造鋁合金(ZLlOlA)，以金屬模鑄造成型，並經過T6固熔處理，具有機械強度高、耐腐蝕的特點。與現有的常規電壓等級的氣體絕緣套管相比，本發明有以下特點本發明所涉及的氣體絕緣套管的電壓為交流特高壓llOOkV，產品滿足了電氣、機械性能要求高的要求，具有性能可靠、設計裕度合理等特點本發明所涉及的套管在滿足電氣性能的前提下所充SF6氣體的壓強最低為
O.35MPa(表壓)，大大低於現有套管正常運行時的最低壓強，低壓強的特點擴大了本發明所涉及套管的使用範圍，能夠使用在高寒低溫苛刻自然條件下；低壓強特高壓套管的使用避免了因提高整體密封級別帶來的成本增加的可能，並且可以有效減少SF6氣體的使用量，降低了該氣體洩露引起的環境汙染。本發明所涉及的套管所使用的絕緣子為空心複合絕緣子，空心複合絕緣子使用可以整體套管具有總重量輕、安裝運輸方便；耐汙性能好、防爆和抗震性能強、抗破壞性能優異等特點。本發明所涉及的套管採用雙層屏蔽電極結構，內充SF6氣體，內外電場分布均勻，客服了電容式套管局部放電量大，介質損耗角因數高等缺陷，同時與電容式套管相比具有結構簡單，製造和裝配過程簡單。本發明所涉及的套管所採用雙層屏蔽電極結構中的中間屏蔽端部採用多段圓弧平滑連接，採用靜電場分析計算，有效克服了屏蔽末端電場線分布集中、電位梯度過大、場強過大的問題，使電場分布更加均勻，提高了套管絕緣水平，降低了局部放電量。本發明所涉及的套管所採用雙層屏蔽電極結構主要包括中間屏蔽和接地屏蔽兩部分，中間屏蔽主要分為上下兩段，兩者是通過間隙配合區域定位，通過上下兩段的絕緣支撐件與接地屏蔽形成整體，固定連接在絕緣子下法蘭上。中間屏蔽和接地屏蔽之間連接的絕緣支撐件分布在中間屏蔽電極的上下兩端，同時採用中間屏蔽電極上下兩部分採用間隙配合，以上設計方案保證了整體結構的剛度，保證了雙層屏蔽結構在裝配、運輸、運行中均不會發生移位或變形，從而有效保證中心導體、雙層屏蔽和絕緣管之間的同軸度要求。本發明所涉及的雙層屏蔽電極結構的中間屏蔽，在已有文獻中可能達到的尺寸為Φ450*5000，在零件加工、運輸和安裝過程中有難度，尤其在加工過程中，由於屏蔽電極採用薄壁鋁件加工，尺寸過大的零件加工難以控制屏蔽電極的形位公差，從而影響套管的整體性能。本發明中間屏蔽電極上下兩段的設計，解決了薄壁鋁件過大帶來的加工問題，易運輸和安裝。本發明所涉及的套管所採用中心導體分為兩段，對於特高壓IlOOkV氣體套管總體高度在IOm以上，總長IOm以上中心導體加工難度較大，形位公差無法得到有效的控制，採用分段式結構能夠降低加工難度，兩段中心導體採用法蘭進行連接，連接部位採用鍍銀處理，提高中心導體的通流能力的同時保證了整體結構的強度。本發明所涉及的套管所採用中心導體採用大直徑鋁管加工，有效降低了集膚效應影響，材料導電率高達26MS/m以上，許用電流密度大，通流能力強。本發明所涉及的套管通過嚴格的電場計算，設計出整體結構合理，電場分布較為均勻的方案，具有優良的電氣性能，局部放量最大值低於標準要求。
圖I為本發明一種IlOOkV氣體絕緣複合套管的結構示意圖。圖2為本發明所涉及一種IlOOkV SF6氣體絕緣複合套管的雙屏蔽結構。
具體實施方式
為了對本發明作更進一步的說明，舉一較佳實施例並配合附圖詳細說明如下請參閱圖1，其為本發明提供的一種IlOOkV氣體絕緣複合套管。所述一種IlOOkVSF6氣體絕緣複合套管包括均壓環1，接線端子2，上封板3，空心複合絕緣子4，中心導體(上)5，中心導體(下)6，中間屏蔽(上)7，中間屏蔽(下)8，接地屏蔽9，下封板10，中間屏蔽(外)11，絕緣支撐件12。所述空心複合絕緣子4的絕緣管採用高強度玻璃纖維增強材料(FRP)，通過溼法纏繞成型；矽橡膠護套和傘群採用高溫硫化矽橡膠(HTV)材料，通過整體抽真空注射成型，傘型按照大小為一組，依次相鄰排列形成傘群；絕緣子上下法蘭採用高強度、耐腐蝕的鑄造鋁合金(ZLlOlA)，以金屬模鑄造成型，並經過T6固熔處理。所述接線端子2和上封板3通過螺紋連接，上封板的另一側連接有中心導體(上)5，中心導體通過法蘭連接在上封板上。中心導體分成兩段，中心導體(上)5和中心導體(下)6連接處為法蘭，保證中心導體的整體強度。為保證中心導體的通流能力，以上所有的電氣連接部位均進行了鍍銀處理。雙層屏蔽結構連接在下封板10上，然後整體裝配固定在空心複合絕緣子4下法蘭上。中心導體依次穿過絕緣管、雙屏蔽結構，伸出下法蘭特定長度。在裝配過程中，為保證電場的均勻分布，絕緣管、雙層屏蔽和中心導體之間具有同軸度公差的要求。所述屏蔽電極採用圓筒形狀設計，通過旋壓工藝把易加工和導電率極高的鋁合金製成，屏蔽電極上埠的採用多段光滑圓弧連接而成，該設計使屏蔽電極上端的電場分布均勻，降低該處的電場強度。中間屏蔽(上)7和中間屏蔽(下)8通過間隙配合連接，中間屏蔽(下)8和中間屏蔽(外)11螺紋連接，三者構成中間屏蔽整體，中間屏蔽通過上下兩側分布的絕緣支撐件12固定在接地屏蔽9上，雙層屏蔽電極整體通過下封板10固定在絕緣子下法蘭上。與現有技術相比，本發明有如下特點本發明所涉及的氣體絕緣套管的電壓為交流特高壓llOOkV，產品滿足了電氣、機械性能要求高的要求，具有性能可靠、設計裕度合理等特點本發明所涉及的套管在滿足電氣性能的前提下所充SF6氣體的壓強最低為
O.35MPa(表壓)，大大低於現有套管正常運行時的最低壓強，低壓強的特點擴大了本發明所涉及套管的使用範圍，能夠使用在高寒低溫苛刻自然條件下；低壓強特高壓套管的使用避免了因提高整體密封級別帶來的成本增加的可能，並且可以有效減少SF6氣體的使用量，降低了該氣體洩露引起的環境汙染。本發明所涉及的套管所使用的絕緣子為空心複合絕緣子，空心複合絕緣子使用可以整體套管具有總重量輕、安裝運輸方便；耐汙性能好、防爆和抗震性能強、抗破壞性能優異等特點。本發明所涉及的套管採用雙層屏蔽電極結構，內充SF6氣體，內外電場分布均勻，客服了電容式套管局部放電量大，介質損 耗角因數高等缺陷，同時與電容式套管相比具有結構簡單，製造和裝配過程簡單。本發明所涉及的套管所採用雙層屏蔽電極結構中的中間屏蔽端部採用多段圓弧平滑連接，採用靜電場分析計算，有效克服了屏蔽末端電場線分布集中、電位梯度過大、場強過大的問題，使電場分布更加均勻，提高了套管絕緣水平，降低了局部放電量。本發明所涉及的套管所採用雙層屏蔽電極結構主要包括中間屏蔽和接地屏蔽兩部分，中間屏蔽主要分為上下兩段，兩者是通過間隙配合區域定位，通過上下兩段的絕緣支撐件與接地屏蔽形成整體，固定連接在絕緣子下法蘭上。中間屏蔽和接地屏蔽之間連接的絕緣支撐件分布在中間屏蔽電極的上下兩端，同時採用中間屏蔽電極上下兩部分採用間隙配合，以上設計方案保證了整體結構的剛度，保證了雙層屏蔽結構在裝配、運輸、運行中均不會發生移位或變形，從而有效保證中心導體、雙層屏蔽和絕緣管之間的同軸度要求。本發明所涉及的雙層屏蔽電極結構的中間屏蔽，在已有文獻中可能達到的尺寸為Φ450*5000，在零件加工、運輸和安裝過程中有難度，尤其在加工過程中，由於屏蔽電極採用薄壁鋁件加工，尺寸過大的零件加工難以控制屏蔽電極的形位公差，從而影響套管的整體性能。本發明中間屏蔽電極上下兩段的設計，解決了薄壁鋁件過大帶來的加工問題，易運輸和安裝。本發明所涉及的套管所採用中心導體分為兩段，對於特高壓IlOOkV氣體套管總體高度在IOm以上，總長IOm以上中心導體加工難度較大，形位公差無法得到有效的控制，採用分段式結構能夠降低加工難度，兩段中心導體採用法蘭進行連接，連接部位採用鍍銀處理，提高中心導體的通流能力的同時保證了整體結構的強度。本發明所涉及的套管所採用中心導體採用大直徑鋁管加工，有效降低了集膚效應影響，材料導電率高達26MS/m以上，許用電流密度大，通流能力強。本發明所涉及的套管通過嚴格的電場計算，設計出整體結構合理，電場分布較為均勻的方案，具有優良的電氣性能，局部放量最大值低於標準要求。另外，本領域技術人員還可以本發明精神內做其它變化，只要其不偏離本發明的技術效果，都應包含在本發明所要求保護的範圍內。
權利要求1.一種IlOOkV氣體絕緣複合套管,其包括玻璃纖維增強樹脂的絕緣管,位於絕緣管上的矽橡膠傘群，固定於法蘭上的上封板，連接於上封板一側的接線端子和均壓環，連接於另一側的中心導體，其特徵在於所述中心導體依次穿過絕緣管內部和雙層屏蔽結構，伸出絕緣子下法蘭特定長度，其中接線端子連接高壓引線，中心導體通過觸頭與設備對接，構成了導電迴路，雙層屏蔽結構與下封板連接，固定在絕緣子下法蘭上。
2.根據權利要求I所述的一種IlOOkV氣體絕緣複合套管，其特徵在於空心複合絕緣子的外絕緣部分為矽橡膠外套和傘群，起機械支撐作用的是材料為玻璃纖維增強樹脂的絕緣管，內部充有主絕緣氣體SF6。
3.根據權利要求I所述的一種IlOOkV氣體絕緣複合套管，其特徵在於所述屏蔽電極為雙層屏蔽結構，包括接地屏蔽和中間屏蔽，中間屏蔽主要由上下兩部分構成，上下兩部分通過間隙配合連接在一起，通過絕緣子支撐件固定在接地屏蔽上，接地屏蔽上段與絕緣支撐件連接，接地屏蔽下端與下封板連接固定在下法蘭上，同時接地屏蔽與中間屏蔽的下段之間通過絕緣支撐件連接；屏蔽電極端部設計採用多段光滑圓弧連接方案。
4.根據權利要求I所述的一種IlOOkV氣體絕緣複合套管，其特徵在於所述均壓環採用大管徑雙環設計方案，為等效的弧線屏蔽裝置，通過上封板固定安裝在上述空心絕緣子的頂端，均壓環的上沿線超出接線端子高度，下沿線在上法蘭和矽橡膠界面以下。
5.根據權利要求I所述的一種IlOOkV氣體絕緣複合套管，其特徵在於所述中心導體分為兩段，兩段通過法蘭連接，上端通過法蘭固定在上封板上，上封板另一側連接有接線端子，所有的電氣連接部位均通過鍍銀處理；中心導體採用大直徑薄壁鋁管加工，材料電導率在25MS/m以上。
6.根據權利要求I所述的一種IlOOkV氣體絕緣複合套管，其特徵在於所述法蘭材料為鑄造鋁合金(ZLlOlA)，以金屬模鑄造成型，並經過T6固熔處理。
專利摘要一種1100kV氣體絕緣複合套管，其包括玻璃纖維增強樹脂的絕緣管，位於絕緣管上的矽橡膠傘群，固定於法蘭上的上封板，連接於上封板一側的接線端子和均壓環，連接於另一側的中心導體，中心導體依次穿過絕緣管內部和雙層屏蔽結構，伸出絕緣子下法蘭特定長度，其中接線端子連接高壓引線，中心導體通過觸頭與設備對接，構成了導電迴路。雙層屏蔽結構與下封板連接，固定在絕緣子下法蘭上，絕緣管、中心導體和雙層屏蔽之間具有同軸度要求。運行時，套管內部充有性能穩定的SF6氣體，產品滿足了電氣、機械性能要求高的要求，具有性能可靠、設計裕度合理等特點。
文檔編號H01B17/60GK202816510SQ20112053869
公開日2013年3月20日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者馬斌, 朱勇, 方江, 孔維貞 申請人:江蘇神馬電力股份有限公司