CN110994506A - 一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的高压套管及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的高压套管及方法，属于高压电气设备技术领域。本发明设备，包括：接地法兰筒，接地法兰筒内部固定安装电容芯子；两个内部接地屏蔽筒，两个内部接地屏蔽筒分别连接于接地法兰筒的两端；高压导电杆，高压导电杆固定于电容芯子内部；电容芯子，电容芯子内部具备多层电容极板，正中间穿过高压导电杆；两个绝缘子外套，两个绝缘子外套分别套于两个内部接地屏蔽筒外部，并分别与接地法兰筒连接；绝缘填充介质，绝缘填充介质填充绝缘子外套内部和内部接地屏蔽筒间。本发明能在确保高压穿墙套管内外电场分布合理的同时，提高散热性能和端部机械负荷耐受能力。

Description

一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的高压套管及方法

技术领域

本发明涉及高压电气设备技术领域，并且更具体地，涉及一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的高压套管及方法。

背景技术

高压穿墙套管用以连接交流变电站或直流换流站内母线，并把高电压和大电流穿过建筑物或墙体。高压穿墙套管主绝缘承受母线全电压，载流导体承载母线全电流。为防止滑闪，72.5kV以上高压穿墙套管通常采用电容极板作为电容芯改善电场分布，即电容式高压穿墙套管。电容式高压穿墙套管具有内绝缘和外绝缘，内绝缘称为主绝缘(即电容芯体)，外绝缘为绝缘子外套。该类型内绝缘电容芯体和外绝缘间的绝缘填充介质称为辅助绝缘。对于采用高绝缘强度SF6气体作为主绝缘的气体绝缘高压穿墙套管，也采用不带电容芯体的结构，而采用内部金属均压屏蔽筒的结构改善内外电场分布。

任何可在复杂运行工况和环境条件长期可靠运行的高压穿墙套管绝缘结构设计需要满足：在承受规定的交流、直流、雷电冲击、操作冲击和极性反转试验电压下，内、外绝缘不允许出现击穿或闪络；在长时间运行电压下套管内部不允许出现导致绝缘劣化的局部放电；在污秽、雨雪等户外环境条件下套管外绝缘不允许外绝缘闪络发生。目前，高压穿墙套管的最高交流电压达到1200kV以上，最高直流电压等级达到±1100kV。电压等级越高的穿墙套管，内外绝缘设计裕度越小，且受载流和机械结构的限制。

目前代表高压穿墙套管最高技术水平的电压等级±800kV及以上、载流能力5000A及以上的穿墙套管有胶浸纸充SF6电容式和纯SF6气体绝缘非电容式两种典型结构。胶胶浸纸充SF6电容式高压穿墙套管具有无油、无燃烧风险、局部放电量小、免维护的优点，但重量大、散热能力不足，载流能力优化困难；纯SF6气体非电容式高压穿墙套管绝缘结构简单，但机械支撑性能较弱。需一种能综合平衡电、热、机械性能的穿墙套管来替代现有技术路线的高压直流穿墙套管。

目前有两类技术路线的高压穿墙套管与本发明接近。第一类为胶浸纸充SF6气体绝缘电容式高压穿墙套管，该类穿墙套管为采用了环氧树脂浸纸电容芯子作为主绝缘的电容式高压穿墙套管，但在套管接地法兰处内部无专用的接地屏蔽筒；第二类为纯SF6气体绝缘非电容式高压穿墙套管，该类型套管在接地法兰的内部两侧均采用了两个接地屏蔽筒结构，高压导电杆与接地屏蔽筒组成同轴圆柱电极，主绝缘为纯SF6气体间隙，但为无电容芯子的非电容式套管。

目前，第一类带胶浸纸电容芯子充SF6气体绝缘的高压穿墙套管，由于电容芯子较长，高压导电杆60％以上被绝缘电容芯子包覆，绝缘电容芯子导热性能较差、密度大，使得该类型套管重量大、导热能力弱。第二类无电容芯子的纯SF6气体绝缘非电容式高压穿墙套套管，由于无电容芯子调节内外电场分布，且套管中部无支撑结构，套管内部径向场强大；另外端部受到较大悬臂负荷时，中间的高压导电杆会出现偏心，整体机械性能较低

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的高压套管，包括：

接地法兰筒，接地法兰筒内部固定安装电容芯子；

两个内部接地屏蔽筒，两个内部接地屏蔽筒分别连接于接地法兰筒的两端；

高压导电杆，高压导电杆固定于电容芯子内部；

电容芯子，电容芯子内部具备多层电容极板，正中间穿过高压导电杆；

两个绝缘子外套，两个绝缘子外套分别套于两个内部接地屏蔽筒外部，并分别与接地法兰筒连接；

绝缘填充介质，绝缘填充介质填充于绝缘子外套、内部接地屏蔽筒和高压导电杆间。

可选的，设备还包括：

两个端部盖板，两个端部盖板分别固定盖于两个绝缘子外套上，两个端部盖板中间与高压导电杆的两端连接；

端部接线端子，端部接线端子经端部盖板连接高压导电杆。

可选的，内部接地屏蔽筒为金属材质筒体或外表导电性良好的非金属筒体。

可选的，内部接地屏蔽筒另一端敞开，并与高压导电杆和绝缘子外套都保持一定距离。

可选的，内部接地屏蔽筒与电容芯子，用于调节绝缘子外套和高压导电杆间的电场，以及绝缘子外套外表面电场。

可选的，绝缘填充介质为具有高耐电强度的绝缘气体或绝缘液。

可选的，高压导电杆的材质为金属铜或铝合金。

本发明还提出了一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的方法，包括：

将接地法兰筒内部固定安装电容芯子；

将两个内部接地屏蔽筒分别连接于接地法兰筒的两端；

将高压导电杆固定于电容芯子内部；

将两个绝缘子外套分别套于两个内部接地屏蔽筒外部，并分别与接地法兰筒连接；

将缘填充介质填充于绝缘子外套、内部接地屏蔽筒和高压导电杆间。

本发明能在确保高压穿墙套管内外电场分布合理的同时，提高散热性能和端部机械负荷耐受能力。

本发明克服常规胶浸纸充SF6气体绝缘电容式高压穿墙套管散热困难、热点温度高的先天劣势的问题，同时克服常规纯SF6气体绝缘非电容式高压穿墙套管径向场强大、无绝缘支撑、耐受机械外力差的先天不足的问题，解决了高电压等级、大电流高压穿墙套管绝缘、载流、机械结构耦合设计的难题。

本发明结构简单、重量轻，绝缘性能、机械性能、热性能好，适用于变压器(交流变压器和直流换流变压器)、电抗器、高压开关等设备。

附图说明

图1为本发明一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的高压套管结构图；

图2为本发明一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的方法流程图；

1为电容芯子、2为两个内部接地屏蔽筒、3为高压导电杆、4为接地法兰连接筒、5为两个绝缘子外套、6为绝缘填充介质、7为端部盖板、8为外部接线端子和9为多层电容极板。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提出了一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的高压套管，如图1所示，包括：

接地法兰筒4，接地法兰筒4内部固定安装电容芯子1；

两个内部接地屏蔽筒2，两个内部接地屏蔽筒2分别连接于接地法兰筒4的两端；

高压导电杆3，高压导电杆3固定于电容芯子1内部；

电容芯子1，电容芯子1内部具备多层电容极板9，正中间穿过高压导电杆3；

两个绝缘子外套5，两个绝缘子外套5分别套于两个内部接地屏蔽筒2外部，并分别与接地法兰筒4连接；

绝缘填充介质6，绝缘填充介质6于绝缘子外套5、内部接地屏蔽筒2和高压导电杆3间。

两个端部盖板7，两个端部盖板7分别固定盖于两个绝缘子外套5上，两个端部盖板7中间与高压导电杆3的两端连接；

端部接线端子8，端部接线端子8经端部盖板4连接高压导电杆3。

内部接地屏蔽筒2为金属材质筒体或外表导电性良好的非金属筒体。

内部接地屏蔽筒2另一端敞开，并与高压导电杆和绝缘子外套都保持一定距离。

内部接地屏蔽筒2与电容芯子1，用于调节绝缘子外套5和高压导电杆间的电场，以及绝缘子外套5外表面电场。

绝缘填充介质6为具有高耐电强度的绝缘气体或绝缘液。

高压导电杆的材质3为金属铜或铝合金。

本发明还提出了一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的方法，如图2所示，包括：

将接地法兰筒4内部固定安装电容芯子1；

将两个内部接地屏蔽筒2分别连接于接地法兰筒4的两端；

将高压导电杆3固定于电容芯子1内部；

将两个绝缘子外套5分别套于两个内部接地屏蔽筒2外部，并分别与接地法兰筒4连接；

将缘填充介质6填充于绝缘子外套5、内部接地屏蔽筒2和高压导电杆3间。

本发明能在确保高压穿墙套管内外电场分布合理的同时，提高散热性能和端部机械负荷耐受能力。

本发明克服常规胶浸纸充SF6气体绝缘电容式高压穿墙套管散热困难、热点温度高的先天劣势的问题，同时克服常规纯SF6气体绝缘非电容式高压穿墙套管径向场强大、无绝缘支撑、耐受机械外力差的先天不足的问题，解决了高电压等级、大电流高压穿墙套管绝缘、载流、机械结构耦合设计的难题。

本发明结构简单、重量轻，绝缘性能、机械性能、热性能好，适用于变压器(交流变压器和直流换流变压器)、电抗器、高压开关等设备。

Claims (8)

1.一种把电压和电流穿过建筑物或墙壁的高压套管，所述高压套管包括：

接地法兰筒，接地法兰筒内部固定安装电容芯子；

两个内部接地屏蔽筒，两个内部接地屏蔽筒分别连接于接地法兰筒的两端；

高压导电杆，高压导电杆固定于电容芯子内部；

电容芯子，电容芯子内部具备多层电容极板，正中间穿过高压导电杆；

两个绝缘子外套，两个绝缘子外套分别套于两个内部接地屏蔽筒外部，并分别与接地法兰筒连接；

绝缘填充介质，绝缘填充介质填充于绝缘子外套、内部接地屏蔽筒和高压导电杆间。

2.根据权利要求1所述的高压套管，所述设备还包括：

两个端部盖板，两个端部盖板分别固定盖于两个绝缘子外套上，两个端部盖板中间与高压导电杆的两端连接；

端部接线端子，端部接线端子经端部盖板连接高压导电杆。

3.根据权利要求1所述的高压套管，所述内部接地屏蔽筒为金属材质筒体或外表导电性良好的非金属筒体。

4.根据权利要求1所述的高压套管，所述内部接地屏蔽筒另一端敞开，并与高压导电杆和绝缘子外套都保持一定距离。

5.根据权利要求1所述的高压套管，所述内部接地屏蔽筒与电容芯子，用于调节绝缘子外套和高压导电杆间的电场，以及绝缘子外套外表面电场。

6.根据权利要求1所述的高压套管，所述绝缘填充介质为具有高耐电强度的绝缘气体或绝缘液。

7.根据权利要求1所述的高压套管，所述高压导电杆的材质为金属铜或铝合金材料。

8.一种使用如权利要求1-7任意一种所述高压套管把电压和电流穿过建筑物或墙壁的方法，所述方法包括：

将接地法兰筒内部固定安装电容芯子；

将两个内部接地屏蔽筒分别连接于接地法兰筒的两端；

将高压导电杆固定于电容芯子内部；

将两个绝缘子外套分别套于两个内部接地屏蔽筒外部，并分别与接地法兰筒连接；

将缘填充介质填充于绝缘子外套、内部接地屏蔽筒和高压导电杆间。

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