一種用於特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路試驗裝置的製作方法
2023-10-07 05:48:14 2
專利名稱：一種用於特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及高電壓輸電線路與絕緣技術領域，具體涉及一種用於特高壓交直流氣
體絕緣金屬封閉輸電線路試驗裝置。
背景技術：
氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL :Gas Insulated Metal Enclosed Transmission Line)作為一種採用SF6氣體或SF6和N2混合氣體絕緣、外殼與導杆同軸布置的新型輸電 線路，具有輸電容量大、佔地少、可靠性高、免維護、壽命長、與環境相互影響小等優點。該技 術的研發始於20世紀60年代，目的是實現與架空輸電線路輸電容量相當的地下輸電線路。 美國CGIT Systems. Inc.公司的前身High Voltage Power Corporation公司1972年在美 國新澤西州Hudson電廠安裝了世界上首個GIL，迄今仍在可靠運行。 高壓輸電線的絕大多數段落採用架空線路形式，但由於變電站(包括換流站)位 置、線路沿途地形、線路用地等方面的原因，對輸電線路走廊選取、設計也提出了更高的要 求。GIL技術上的優勢，使其替代架空線路或高壓電纜後可解決特殊氣候、特殊環境和特 殊地段的輸電線路架設問題，通過合理規劃和設計，不僅可以大大減少系統造價，而且可以 提高系統可靠性。據IEEE/PES變電站委員會GIS(氣體絕緣金屬封閉組合電器)分委會 2004年的統計，全世界的73-1200kV氣體絕緣輸電線路總長約198km。截止目前為止，全世 界範圍內應用的GIL都為交流GIL，尚未見直流GIL的應用報導，特高壓交流GIL也只有美 國CGIT Systems. Inc.公司有成型的產品。近年來，特高壓交流和特高壓直流輸電工程的 迅速發展，對特高壓交流和特高壓直流GIL的應用提出了要求。為合理設計特高壓交直流 GIL的絕緣尺寸，優化絕緣子的外形和結構參數，並對設計的特高壓交流和特高壓直流GIL 線路進行高電壓和大電流下的帶電考核，需要研製出可以用於特高壓交直流GIL單元段高 電壓和大電流帶電考核、特高壓交直流下GIL大尺寸同軸圓柱SF6間隙絕緣特性試驗、以及 特高壓交直流GIL用絕緣子閃絡特性試驗的裝置。 為研究SF6氣體絕緣特性和設計絕緣性能優異的交直流氣體絕緣金屬封閉組合 電器(GIS:Gas Insulated Switchgear)和交流GIL，國內外多家相關研究機構和電力公司 設計了用於SFe氣體絕緣試驗的容器或裝置，但這些試驗裝置或容器都存在不足之處，無法 滿足特高壓交直流GIL的帶電考核和相關試驗研究的需要。如德國慕尼黑大學W. Boeck研 究小組設計的直徑2m，長5m的大型立式SF6氣體絕緣試驗容器，總體積為17m3，該裝置只能 進行GIL相關電極間隙和絕緣子的試驗研究，無法與GIL單元段對接進行帶電考核。日本 關西電力公司則直接採用未改進的GIS母線段進行GIL和GIS用絕緣子閃絡特性試驗，但 該裝置採用一端引入高電壓的結構，無法對GIL單元段進行大電流的考核。美國麻省理工 技術學院的研究者設計了同軸水平放置的SFe絕緣試驗裝置，可以進行同軸圓柱SFe氣體 間隙絕緣特性試驗，但無法安放盆式絕緣子並進行相關試驗；由於該裝置採用靜電加速器 產生直流高壓的形式，雖然能對特高壓直流GIL單元段高電壓下的帶電考核，但無法對特高壓交流GIL單元段進行高電壓下的帶電考核，同時該裝置一端引入高電壓的結構，也無 法對特高壓交直流GIL單元段進行大電流的考核。申請號為200810112990. 2的中國發明 專利公開了一種用於直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL)的試驗研究裝置，該裝置可以 用於SF6氣體間隙絕緣特性、絕緣子沿面閃絡特性、以及金屬導電微粒試驗，同樣這種一端 引入高電壓的結構無法進行GIL單元段的電流考核，且由於裝置尺寸小，高壓套管能夠耐 受的電壓等級低，無法進行特高壓交直流下大尺寸同軸圓柱SF6氣體間隙和特高壓交直流 GIL用絕緣子的試驗研究。 綜上所述，目前國內外沒有可以同時滿足特高壓交流和特高壓直流GIL單元段高 電壓大電流下帶電考核，特高壓交流和特高壓直流GIL用大尺寸同軸圓柱SF6氣體間隙絕 緣特性試驗，特高壓交流和特高壓直流GIL用支柱絕緣子和盆式絕緣子閃絡特性試驗的裝 置。現有的試驗裝置有的僅能用於SF6氣體間隙絕緣特性和絕緣子閃絡特性的試驗，不能 用於GIL單元段的帶電考核；有的僅能用於GIL單元段高電壓下的帶電考核不能用於GIL 大電流下的帶電考核；有的電壓能夠耐受的電壓等級低無法滿足特高壓交直流GIL大尺寸 同軸圓柱SF6氣體間隙絕緣特性和相關大尺寸絕緣子閃絡特性試驗的研究。
而本發明的特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路試驗裝置能夠克服上述不 足，很好地滿足了特高壓交直流GIL高電壓和大電流下帶電考核和基礎研究的需要。
發明內容
特高壓交流和特高壓直流GIL在特高壓交流和特高壓直流工程中有著廣泛的應 用前景，但在設計和研製特高壓交流和特高壓直流GIL時，絕緣尺寸和臨界場強設計值的 提出，需要對長間隙SF6氣體和大尺寸絕緣子在特高壓交流和特高壓直流下的絕緣特性及 其影響因素進行基礎研究；新研製出來的特高壓交流GIL和特高壓直流GIL線段單元在入 網運行前，需要對其高電壓和大電流的長期帶電考核。為此，本發明提出了以下試驗裝置。
依據本發明的用於特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路試驗裝置，包括由1 號高壓接線端、1號高壓均壓環、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、1號塔型筒組成的豎直放 置的高電壓和大電流引入端；由2號高壓接線端、2號高壓均壓環、2號矽橡膠複合絕緣子 高壓套管、2號塔型筒組成的豎直放置的高電壓和大電流引入端；以及由1號盆式絕緣子、 2號盆式絕緣子、3號盆式絕緣子、1號支柱絕緣子、1號水平單元筒、2號水平單元筒、3號水 平單元筒和4號水平單元筒組成的水平安裝的直線單元；1 4號水平單元筒由高壓中間 導杆和接地外殼組成；1 3號盆式絕緣子將整個裝置分為4個氣室單元，包括由1號高壓 接線端、1號高壓均壓環、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、1號塔型筒構成一個氣室單元；2 號高壓接線端、2號高壓均壓環、2號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、2號塔型筒構成一個氣室 單元；1號水平單元筒、2號水平單元筒、3號水平單元筒和1號支柱絕緣子構成一個氣室單 元；4號水平單元筒構成一個氣室單元；四個氣室單元分別安裝有帶溫度補償SF6氣體密度 計，可以獨立的進行充放氣操作。 其中，所述2號水平單元筒使用特高壓交流GIL單元段或特高壓直流GIL單元段 替代時，用於特高壓交流GIL單元段或特高壓直流GIL單元段的高電壓或大電流長期帶電 考核。 其中，將所述1號高壓接線端、1號高壓均壓環、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、
41號塔型筒、1號盆式絕緣子、1號水平單元筒和1號支柱絕緣子拆除後，在2號水平單元筒 內安裝試驗用同軸圓柱電極，並在2號水平單元筒的一端安裝上裝置端蓋後，用於特高壓 交直流下大尺寸同軸圓柱電極SF6氣體間隙絕緣試驗。 其中，將所述1號高壓接線端、1號高壓均壓環、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、 1號塔型筒、1號盆式絕緣子、1號水平單元筒和1號支柱絕緣子拆除後，在2號水平單元筒 內安裝上試驗用支柱絕緣子和試驗用盆式絕緣子，並在2號水平單元筒的一端安裝上裝置 端蓋後，用於特高壓交直流GIL用絕緣子絕緣性能試驗。
本發明的有益效果在於 1.本發明所述的特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路裝置採用兩端高電壓 和大電流引入端的設計，能對安裝在其上的特高壓交流和特高壓直流GIL單元段進行大電 流的帶電考核。 2.本發明通過拆除包括1號高壓接線端、1號高壓均壓環、1號矽橡膠複合絕緣子
高壓套管、1號塔型筒、1號盆式絕緣子、1號水平單元筒、1號支柱絕緣子後，安裝上試驗用
同軸圓柱電極或試驗用支柱絕緣子和盆式絕緣子，可以用於特高壓交直流下大尺寸同軸圓
柱電極SF6氣體間隙絕緣試驗或特高壓交直流GIL用絕緣子絕緣性能試驗。 3.本裝置的矽橡膠複合絕緣子高壓套管能引入667kV以上交流相電壓和士800kV
以上正負極性直流電壓，因此可以用於針對特高壓交直流GIL大尺寸同軸圓柱SF6氣體間
隙、特高壓交直流GIL用絕緣子和GIL單元段進行全電壓和大電流下的試驗和帶電考核。 4.本裝置的2號水平單元筒單元為試驗筒單元，中間導杆電極採用2號和3號支
柱絕緣子支撐，外殼試驗電極採用三個密封的可調式定位杆，可以保證不同尺寸的試驗用
同外殼電極和試驗用中間導杆電極同軸布置，而且不會發生氣體洩漏，可調式定位杆上標
有刻度，可以通過滑動其位置進行準確調節。
為了使本發明的內容被更清楚的理解，並便於具體實施方式
的描述，下面給出與 本發明相關的
如下 圖1為依據本發明的特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路試驗裝置總體結 構示意圖，此結構可以直接用於特高壓交流和特高壓直流GIL單元段大高電壓及大電流的 帶電考核。 圖2為如圖1所示的依據本發明的特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路試驗 裝置拆裝成為用於大尺寸同軸圓柱SF6氣體間隙絕緣試驗時的結構。 圖3為如圖1所示的依據本發明的特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路試驗 裝置拆裝成為用於特高壓交直流GIL用絕緣子絕緣性能試驗時的結構。
其中，圖中各附圖標記所代表的部件為 1-1號高壓均壓環，2-2號高壓均壓環，3-1號高壓接線端，4-2號高壓接線端，5-1 號矽橡膠複合絕緣子高壓套管，6-2號矽橡膠複合絕緣子高壓套管，7-l號塔型筒，8-2號塔 型筒，9-1號盆式絕緣子，10-2號盆式絕緣子，11-3號盆式絕緣子，12-高壓中間導杆，13-接 地外殼，14-1號支柱絕緣子，15-1號水平單元筒，16-2號水平單元筒，17-3號水平單元筒， 18-4號水平單元筒，19-裝置支撐座連接端，20-裝置支撐座，21-2號支柱絕緣子，22-3號支柱絕緣子，23-試驗用同軸圓柱外殼電極，24-試驗用同軸圓柱中間導杆電極，25-試驗用支 柱絕緣子，26-試驗用盆式絕緣子，27-裝置端蓋，28-可調式定位杆。
具體實施例方式
下面具體描述依據本發明的用於特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路試驗 裝置的組成和結構。如圖1為裝置整體結構圖，圖2為裝置拆裝成用於特高壓交直流下大 尺寸同軸圓柱電極SF6氣體間隙絕緣試驗的結構圖，圖3為裝置拆裝成用於特高壓交直流 GIL用絕緣子絕緣性能試驗的結構圖。 如圖1所示，依據本發明的試驗裝置從左至右，由1號高壓接線端3、1號高壓均壓 環1、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管5、1號塔型筒7組成的豎直放置的高電壓和大電流引 入端，所述1號矽橡膠符複合絕緣子套管5可以引入667kV以上交流相電壓和士800kV以 上正負極性直流電壓；由1號盆式絕緣子9、2號盆式絕緣子10、3號盆式絕緣子11、1號支 柱絕緣子14、 1號水平單元筒15、2號水平單元筒16、3號水平單元筒17和4號水平單元筒 18組成的水平安裝的直線單元；由2號高壓接線端4、2號高壓均壓環2、2號矽橡膠複合絕 緣子高壓套管6、2號塔型筒8組成的豎直放置的高電壓和大電流引入端，所述2號矽橡膠 複合絕緣子套管6可以引入667kV以上交流相電壓和士800kV以上正負極性直流電壓；1 4號水平單元筒由高壓中間導杆12和接地外殼13組成，每個水平單元筒上都有預留的支撐 座連接端19，根據安裝需要可以在支撐座連接端19上安裝裝置支撐座20。
如圖1所示，若將2號水平單元筒16用特高壓交流GIL單元段或特高壓直流GIL 試驗段替代。在1號高壓接線端3或2號高壓接線端4施加特高壓交流電壓或特高壓直流 電壓時，可以進行GIL單元段的高電壓下的帶電考核試驗；把1號高壓接線端3和2號高壓 接線端4同時接到特高壓交流或特高壓直流大電流迴路中時，可以進行GIL單元段的大電 流下的帶電考核試驗。 如圖2所示，1號高壓接線端3、1號高壓均壓環1、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管 5、1號塔型筒7、1號盆式絕緣子9、1號水平單元筒15、1號支柱絕緣子14拆除後，在2號水 平單元筒16內安裝2號支柱絕緣子21和3號支柱絕緣子22，試驗用中間導杆電極24固定 在2號支柱絕緣子21和3號支柱絕緣子22上，試驗用外殼電極通過三個呈120°對稱分布 的與裝置外殼採用密封圈連接的可調式定位杆28固定，通過調節定位杆28可以保證試驗 用外殼電極23和試驗用中間導杆電極24同軸布置，可調式定位杆28帶有標準刻度，通過 滑動可以改變與裝置外殼的相對位置；試驗用外殼電極23和試驗用中間導杆電極24安裝 後，在2號水平單元筒16的一端安裝上裝置端蓋27，可以用於特高壓交直流下大尺寸同軸 圓柱電極SF6氣體間隙絕緣試驗。 如圖3所示，1號高壓接線端3、1號高壓均壓環1、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管 5、1號塔型筒7、1號盆式絕緣子9、1號水平單元筒15、1號支柱絕緣子14拆除後，在2號水 平單元筒16內安裝上試驗用支柱絕緣子25和試驗用盆式絕緣子26，並在2號水平單元筒 16的一端安裝上裝置端蓋17後，可以用於特高壓交直流GIL用絕緣子絕緣性能試驗。
上面通過特別的實施例內容描述了本發明，但是本領域技術人員還可意識到變型 和可選的實施例的多種可能性，例如，通過組合和/或改變單個實施例的特徵。因此，可以 理解的是這些變型和可選的實施例將被認為是包括在本發明中，本發明的範圍僅僅被附上的專利權利要求書及其同等物限制'
權利要求
一種用於特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路試驗裝置，包括由1號高壓接線端、1號高壓均壓環、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、1號塔型筒組成的豎直放置的高電壓和大電流引入端；由2號高壓接線端、2號高壓均壓環、2號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、2號塔型筒組成的豎直放置的高電壓和大電流引入端；以及由1號盆式絕緣子、2號盆式絕緣子、3號盆式絕緣子、1號支柱絕緣子、1號水平單元筒、2號水平單元筒、3號水平單元筒和4號水平單元筒組成的水平安裝的直線單元；1～4號水平單元筒由高壓中間導杆和接地外殼組成；1～3號盆式絕緣子將整個裝置分為4個氣室單元，包括由1號高壓接線端、1號高壓均壓環、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、1號塔型筒構成一個氣室單元；2號高壓接線端、2號高壓均壓環、2號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、2號塔型筒構成一個氣室單元；1號水平單元筒、2號水平單元筒、3號水平單元筒和1號支柱絕緣子構成一個氣室單元；4號水平單元筒構成一個氣室單元；四個氣室單元分別安裝有帶溫度補償SF6氣體密度計，可以獨立的進行充放氣操作。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述2號水平單元筒使用特高壓交流GIL單元段或特高壓直流GIL單元段替代時，用於特高壓交流GIL單元段或特高壓直流GIL單元段的高電壓或大電流長期帶電考核。
3. 如權利要求l-2所述的裝置，其特徵在於將所述1號高壓接線端、1號高壓均壓環、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、1號塔型筒、1號盆式絕緣子、1號水平單元筒和1號支柱絕緣子拆除後，在2號水平單元筒內安裝試驗用同軸圓柱電極，並在2號水平單元筒的一端安裝上裝置端蓋後，用於特高壓交直流下大尺寸同軸圓柱電極SF6氣體間隙絕緣試驗。
4. 如權利要求l-3所述的裝置，其特徵在於將所述1號高壓接線端、1號高壓均壓環、1號矽橡膠複合絕緣子高壓套管、1號塔型筒、1號盆式絕緣子、1號水平單元筒和1號支柱絕緣子拆除後，在2號水平單元筒內安裝上試驗用支柱絕緣子和試驗用盆式絕緣子，並在2號水平單元筒的一端安裝上裝置端蓋後，用於特高壓交直流GIL用絕緣子絕緣性能試驗。
全文摘要
本發明涉及一種用於特高壓交直流氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL)試驗裝置；該裝置具備特高壓交流和特高壓直流GIL單元段高電壓大電流下帶電考核，特高壓交流和特高壓直流GIL用大尺寸同軸圓柱SF6氣體間隙絕緣特性試驗，特高壓交流和特高壓直流GIL用支柱絕緣子和盆式絕緣子閃絡特性試驗的能力，能夠滿足特高壓交流和特高壓直流GIL的基礎研究和帶電考核的需要。該裝置包括左右兩個由高壓接線端、高壓均壓環、矽橡膠複合絕緣子高壓套管、塔型筒組成的豎直放置的高電壓和大電流引入端；以及由4節接地外殼和中間高壓導杆同軸布置成的水平單元筒、3個盆式絕緣子和1個支柱絕緣子組成的水平直線段。
文檔編號G01R31/00GK101718824SQ20091024136
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月7日 優先權日2009年12月7日
發明者張友鵬, 李金忠, 湯浩, 範建斌, 譚盛武, 鍾建英, 韓書謨 申請人:中國電力科學研究院