乾式高壓套管的製作方法

2023-10-11 22:30:34

專利名稱：：乾式高壓套管的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種高壓套管，尤其涉及一種乾式高壓套管。
背景技術：
：高壓套管是極其重要的輸電設備，運行中的高壓套管不僅長期承受著工作電壓和電流，還承受著變壓器等設備內外部故障時所產生的各種過電壓和短路電流，運行條件十分惡劣，套管發生故障的比例較高。因此，套管的設計、製造等顯得尤為重要。目前，國內市場上的高電壓套管大致分為油紙絕緣瓷套管、聚四氟乙烯帶纏繞式套管、環氧樹脂絕緣的電容型套管三種。油紙絕緣瓷套管主要由導杆、絕緣紙帶纏繞後浸入絕緣油而構成的絕緣層、分布在絕緣層之間由金屬箔組成的電容屏以及電瓷外套組成。油紙絕緣瓷套管為最早出現的套管，主要用於發電廠、變電站中引導高壓或超高壓導線穿過建築物的牆板。但因這種套管的絕緣層中含有絕緣油，所以經常會出現絕緣油滲漏的問題，從而影響運行的安全性，並增加了檢修工作量。此外，這種套管的外絕緣選用瓷套，所以比較笨重、且容易破碎。聚四氟乙烯帶纏繞式套管主要由導杆、聚四氟乙烯帶與帶間添加矽油繞制而成的絕緣層、分布在絕緣層之間由半導電帶組成的電容屏以及有機外絕緣層組成。這種聚四氟乙烯帶纏繞式套管雖然被稱為"乾式，，高壓套管，但其聚四氟乙烯帶之間仍然添加有矽油，所以與所述油紙絕緣瓷套管一樣，均存在油滲漏的問題。此外，由於聚四氟乙烯帶纏繞式套管的製造是在大氣環境中進行的，所以絕緣層中不可避免地會夾雜有大量氣泡，從而存在局部放電測量指標不合格的問題。再者，聚四氟乙烯帶價格昂貴，所以套管的生產成本較高。環氧樹脂絕緣的電容型套管是用絕緣紙和鋁箔纏在套管的導杆上，經真空乾燥後浸漬環氧樹脂，固化而成的。但由於這種套管的製造工藝複雜，易出現不良產品，所以導致經常會出現投運一定時期後介質損耗或電容值發生較大變化的現象，影響正常運行。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種不需要流體介質的乾式高壓套管，該高壓套管可克服現有技術的套管漏油、成本高、工藝複雜等缺陷。為了達到上述目的，本實用新型提供一種乾式高壓穿牆套管，其包括接線端子、與該接線端子相連接的導杆、位於該導杆外側的絕緣層、部分位於絕緣層外的接地電極以及中部裝有安裝法蘭的外絕緣，所述接地電極設置在所述導杆外側，該接地電極的中間部分的中部位於所述絕緣層之外，其兩端部分及中間部分的其他部位位於所述絕緣層之內，所述導杆與所述接地電極共軸。根據本技術方案，高壓穿牆套管從導杆、絕緣層、接地電極到外絕緣之間均沒有任何流體介質，是真正的乾式結構。因此，沒有漏油問題。此外，所述接地電極整體上為軸對稱結構，所述中間部分為厚2~3mm的圓管狀，所述兩端部分的剖面形狀為所述兩端部分下緣與所述中間部分的下緣齊平，所述兩端部分的上緣沿軸向向外逐漸向上傾斜，並經由朝軸向外側突出的曲線與所述兩端部分的下緣光滑過渡。根據本4支術方案，接地電極兩端部分的幾何形狀是以虛擬電極的圓柱面和共軸導杆的無限長圓柱面組成的電場之間的一個等位面為基礎，進行改造而成。所述等位面的選擇是以等位面上最大電場強度小於材料允許電場強度為原則，經過改造的等位面形狀作為接地電極兩端面的幾何形狀，具有這種幾何形狀接地電極的電場強度小於材料允許電場強度值。從而，局部放電、介損、工頻耐壓、沖擊耐壓等考核參數都能達到標準要求，質量可靠。因此，具有工藝筒單、可安全運行的優點，這種結構適用於額定電壓為126kV以下的套管。此外，所述接地電極的長度為600~1150mm,其兩端部分的尺寸為長120mm以下，寬28mm以下，所述導杆的長度為2800~3300mm。根據本技術方案，可有效地保證所述穿牆套管的安全使用。此外，所述導杆外側還設置有包括中間部分和兩端部分的中間電極，所述接地電極設置在該中間電極的外側，所述中間電極位於所述絕緣層之內，所述導杆與所述中間電極共軸。根據本技術方案，高壓穿牆套管從導杆、絕緣層、中間電極、接地電極到外絕緣之間均沒有任何流體介質，是真正的乾式結構。因此，沒有漏油問題。此外，所述中間電極整體上為軸對稱結構，其中間部分為厚2~3mm的圓管狀，其兩端部分的剖面形狀為所述兩端部分的下緣與所述中間部分的下緣齊平，所述兩端部分的上緣沿軸向向外逐漸向上傾斜，並經由朝軸向外側突出的曲線與所述兩端部分的下緣光滑過渡，所述中間電極的長度近似為所述導杆的長度和所述接地電極的長度的算術平均值。才艮據本技術方案，接地電極兩端部分的幾何形狀是以虛擬電極的圓柱面與共軸中間電的無限長圓柱面組成的電場之間的一個等位面為基礎，進行改造而成。該等位面的選擇是以等位面上最大電場強度小於材料允許電場強度為原則，經過改造的等位面形狀作為接地電極兩端面的幾何形狀。中間電極兩端部分的幾何形狀是以虛擬電極的圓柱面與共軸導杆的無限長圓柱面組成的電場之間的一個等位面為基礎，進行改造而成。該等位面的選擇是以等位面上最大電場強度小於材料允許電場強度為原則。經過改造的等位面形狀作為中間電極兩端面的幾何形狀。具有這種凡何形狀接地電極和中間電極的電場強度小於材料允許電場強度值。從而，局部放電、介損、工頻耐壓、沖擊耐壓等考核參數都能達到標準要求，質量可靠。因此，具有工藝筒單、可安全運行的優點，這種結構可用於額定電壓為126kV以上的套管。此外，所述中間電極的長度為2025~2225mm,其兩端部分的尺寸為長80mm以下，寬18mm以下；所述接地電極的長度為950~1150mm，其兩端部分的尺寸為長為80mm以下，寬為18mm以下；所述導杆的長度為3100~3300mm。根據本技術方案，可有效地保證所述穿牆套管的安全使用。圖1是表示本實用新型乾式高壓套管的第一實施方式的示意圖；圖2是表示本實用新型乾式高壓套管的第二實施方式的示意圖；圖3是對所述第一實施方式的乾式高壓套管確定其接地電極兩端部分的幾何形狀的原理圖4是對所述第二實施方式的乾式高壓套管確定其接地電極兩端部分的幾何形狀的原理圖5是對所述第二實施方式的乾式高壓套管確定其中間電極兩端部分的幾何形狀的原理圖。附圖標記說明1:接線端子、2:導杆、3:絕緣層、4:中間電極、5:接地電極、6、安裝法蘭、7:外絕緣、8:虛擬電極、9:等位面、10:導杆的無限長圓柱面、11:等位面的最左端、12:中間電極的無限長圓柱面。具體實施方式下面，根據圖1~圖5詳細說明具體實施方式。本說明書中的"長"是指沿圖中左右方向上的尺寸，"厚"(或"寬")是指沿圖中上下方向上的尺寸。圖1是表示本實用新型乾式高壓套管的第一實施方式的示意圖(額定電壓在126kV以下)。如圖1所示，該高壓套管由導杆2、絕緣層3、置於絕緣層3外的接地電極5和外絕緣7組成。在導杆2兩端連接有接線端子1，且其外部被絕緣層3所裹敷。該絕緣層3由環氧樹脂固化成型。接地電極5的中間部分的中部在絕緣層3外，接地電極5兩端部分及靠近兩端部分的部分圓管狀部分(其他部位)在絕緣層3內，該兩端部分是指其厚度比中間部分的厚度至少大0.5mm的部分。接地電極5和導杆2共軸，外絕緣7的中部通過安裝法蘭6連接。圖2是表示本實用新型乾式高壓套管的第二實施方式的示意圖(額定電壓在126kV以上)。該圖中，高壓套管由導杆2、絕緣層3、中間電極4、接地電極5和置於絕緣層3外的外絕緣7組成。在導杆2的兩端連接有接線端子1。導杆2被絕緣層3所裹敷，並位於半導體或導體材料製成的中間電極4內。絕緣層3由環氧樹脂固化成型。中間電極4外套有半導體或導體材料製成的接地電極5。接地電極5中間部分的中部在絕緣層3外，接地電極5兩端部分及靠近兩端部分的部分圓管狀部分(其他部位)在絕緣層3內，該兩端部分是指其厚度比中間部分的厚度至少大0.5mm的部分。中間電極4和導杆2共同置於絕緣層3內並共軸。接地電極5和導杆2共軸，外絕緣7的中部通過安裝法蘭6連接。由此可知，該圖所示的高壓套管與圖1所示的高壓套管不同的是，導杆2的外部不僅設置有接地電極5,還設置有中間電極4。圖3是高壓套管的縱剖面圖，是對所述第一實施方式的乾式高壓套管確定其接地電極兩端部分的幾何形狀的原理圖。如圖所示，接地電極5兩端部分的幾何形狀是以虛擬電極8的圓柱面和共軸的接地電極5的無限長圓柱面10組成的電場之間的等位面9為基礎，進行改造而成。等位面9的選擇是以等位面上最大電場強度小於材料允許電場強度為原則。等位面9的兩端是對稱的，故選左端為代表。設等位面9最左端的坐標為(O，yO)。當y〈y0時，接地電極5兩端部分的幾何形狀與等位面9相同。當y〉yO時，將等位面9的坐標進行修正，使原發散的等位面9變為可以收斂，同時又保證修正後的最大電場強度與原等位面9的電場強度一致。經過改造的等位面形狀作為接地電極5兩端面的幾何形狀。由圖3可知，接地電極5整體上為軸對稱結構，其中間部分均為厚23mm的圓管狀，接地電極5的兩端部分的縱斷面為所述兩端部分下緣與所述中間部分的下緣齊平，所述兩端部分的上緣沿軸向向外逐漸向上傾斜，並經由朝軸向外側突出的曲面與所述兩端部分的下緣光滑過渡。在額定電壓為126kV時，接地電極5的兩端部分的最大尺寸(矩形)為長100mm,厚25mm。導杆2的長度為3100mm,接地電極5的長度900~1150mm。接地電極5的中間部分為圓管狀，該圓管狀的厚度為2.5mm。在額定電壓為72.5kV時，接地電極5的兩端部分的最大尺寸(矩形)為長80mm，厚20tnm。導杆2的長度為2100mm,4妄地電極5的長度600mm。接地電極5的中間部分為圓管狀，該圓管狀的厚度為2.5mm。在額定電壓為40.5kV時，接地電極5的兩端部分的最大尺寸(矩形)為長60mm,厚18mm。導杆2的長度為1200mm,4妄地電才及5的長度300mm。接地電極5的中間部分為圓管狀，該圓管狀的厚度為2.5mm。圖4是高壓套管的縱剖面圖，是對所述第二實施方式的乾式高壓套管確定其接地電極兩端部分的幾何形狀的原理圖。如該圖所示，接地電極5的兩端部分幾何形狀是以虛擬電極8的圓柱面與共軸中間電極4的無限長圓柱面12組成的電場之間的一個等位面9為基礎，進行改造而成。該等位面9的選擇是以等位面上最大電場強度小於材料允許電場強度為準。等位面9的兩端是對稱的，故選左端為代表。設等位面9最左端11的坐標為(O，yO)。當y<yO時，接地電極5兩端部分的幾何形狀與等位面9相同。當y〉yO時，將等位面9的坐標進行修正，使原發散的等位面9變為可以收斂，同時又保證修正後的最大電場強度與原等位面9的電場強度一致。經過改造的等位面形狀作為4妄地電一及5兩端面的幾何形狀。圖5是高壓套管的縱剖面圖，是對所述第二實施方式的乾式高壓套管確定其中間電極兩端部分的幾何形狀的原理圖。如圖5所示，中間電極4兩端部分的幾何形狀是以虛擬電極8的圓柱面和共軸導杆2的無限長圓柱面10組成的電場之間的一個等位9為基礎，進行改造而成。等位面9的選擇是以等位面上最大電場強度小於材料允許電場強度為原則。等位面9的兩端是對稱的，故選左端為代表。設等位面9最左端11的坐標為(0，y0)。當y〈yO時，中間電才及4兩端部分的幾何形狀與等位面9相同。當y〉y0時，將等位面9的坐標進行修正，使原發散的等位面9變為可以收斂，同時又保證修正後的最大電場強度與原等位面9的電場強度一致。經過改造的等位面形狀作為中間電極4兩端面的幾何形狀。由圖4、5可知，中間電極4和接地電極5整體上均為軸對稱結構，其中間部分均為厚2~3mm的圓管狀，其兩端部分的剖面形狀為所述兩端部分的下^^與所述中間部分的下》彖齊平，所述兩端部分的上緣沿軸向向外逐漸向上傾斜，並經由朝軸向外側突出的曲面與所述兩端部分的下緣光滑過渡。在額定電壓為260kv時，中間電才及4的長度為2125mm，其兩端部分的最大尺寸(矩形)為長70mm,厚18mm;接地電極的長度為1050mm,其兩端部分的最大尺寸為長70mm，厚15mm;導杆2的長度為3200mm。中間電極4和接地電極5中間部分為圓管狀，該圓管狀的厚度為2.5mm。根據圖3~5可知各電壓等級的接地電極5和中間電極4的端部尺寸範圍(參見表l)。表1所示的尺寸範圍為矩形，是指接地電極5和中間電才及4的兩端部分在此矩形範圍內。tableseeoriginaldocumentpage10當導杆2外既設置有接地電極5,又設置有中間電極4時，中間電極4的長度(包括兩端部分)近似為導杆2(不包括與接線端子1連接的部分)和接地電極5的長度(包括兩端)的算術平均值。各電壓等級的導杆2(不包括與接線端子1連接的部分)、接地電極5(包括兩端部分)和中間電極(包括兩端部分)的長度範圍如表2所示。表2-各電壓等級下導杆、接地電極、中間電極的長度範圍tableseeoriginaldocumentpage11權利要求1.一種乾式高壓穿牆套管，包括接線端子(1)、與該接線端子(1)相連接的導杆(2)、位於該導杆(2)外側的絕緣層(3)、部分位於絕緣層(3)外的接地電極(5)以及中部裝有安裝法蘭(6)的外絕緣(7)，其特徵在於，所述接地電極(5)設置在所述導杆(2)外側，該接地電極(5)的中間部分的中部位於所述絕緣層(3)之外，其兩端部分及中間部分的其他部位位於所述絕緣層(3)之內，所述導杆(2)與所述接地電極(5)共軸。2.根據權利要求1所述的乾式高壓套管，其特徵在於，所述接地電極(5)整體上為軸對稱結構，所述中間部分為厚2~3mm的圓管狀，所述兩端部分的剖面形狀為所述兩端部分下緣與所述中間部分的下多彖齊平，所述兩端部分的上^^沿軸向向外逐漸向上傾斜，並經由朝軸向外側突出的曲線與所述兩端部分的下緣光滑過渡。3.根據權利要求1或2所述的乾式高壓套管，其特徵在於，所述接地電極(5)的長度為600~1150mm，其兩端部分的尺寸為長120mm以下，寬28mm以下，所述導杆(2)的長度為2800-3300mm。4.根據權利要求1所述的乾式高壓套管，其特徵在於，所述導杆(2)外側還設置有包括中間部分和兩端部分的中間電極(4)，所述接地電極(5)設置在該中間電極(4)的外側，所述中間電極(4)位於所述絕緣層(3)之內，所述導杆(2)與所述中間電極(4)共軸。5.根據權利要求4所述的乾式高壓套管，其特徵在於，所述中間電極(4)整體上為軸對稱結構，其中間部分為厚2~3mm的圓管狀，其兩端部分的剖面形狀為所述兩端部分的下緣與所述中間部分的下緣齊平，所述兩端部分的上緣沿軸向向外逐漸向上傾斜，並經由朝軸向外側突出的曲線與所述兩端部分的下緣光滑過渡，所述中間電極(4)的長度為所述導杆(2)的長度和所述接地電極(5)的長度的算術平均值。6.根據權利要求4或5所述的乾式高壓套管，其特徵在於，所述中間電^l(4)的長度為2025~2225mm,其兩端部分的尺寸為長80mm以下，寬18mm以下；所述接地電極(5)的長度為950~1150mm,其兩端部分的尺寸為長為80mm以下，寬為18mm以下；所述導杆(2)的長度為3100~3300mm。專利摘要本實用新型提供一種乾式高壓套管。其主要包括接線端子、導杆、絕緣層、接地電極、外絕緣、安裝法蘭。在額定電壓為126KV以下時，高壓套管中只有接地電極。在額定電壓為126KV以上時，高壓套管中既有接地電極，又有中間電極。在縱剖面圖中，中間電極和接地電極的兩端部分呈軸對稱圖形，兩端部分下緣與中間部分的下緣齊平，兩端部分的上緣沿軸向向外逐漸向上傾斜，並經由朝軸向外側突出的曲線與下緣光滑過渡，從而，可保證中間電極和接地電極的電場強度小於材料允許電場強度值。此外，本實用新型的高壓套管內部無氣泡和任何流體介質，外絕緣採用防老化、抗紫外線、防汙性能號的有機絕緣材料，質量安全可靠、工藝簡單、成本低。文檔編號H02G3/22GK201398049SQ200920106169公開日2010年2月3日申請日期2009年3月13日優先權日2009年3月13日發明者何廣昌,袁津朝申請人:中能電力科技開發有限公司