一種配置有內(nèi)屏蔽電極的特高壓直流支柱復合絕緣子的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種特高壓直流支柱復合絕緣子，包括：多節(jié)絕緣子、內(nèi)屏蔽電極和多個屏蔽環(huán)，多節(jié)絕緣子中相鄰的兩節(jié)絕緣子之間通過中間法蘭連接在一起，在多節(jié)絕緣子中最靠近高壓端的絕緣子稱為第一節(jié)絕緣子，在第一節(jié)絕緣子的頂端設置有頂端法蘭，在第一節(jié)絕緣子的尾端和第二節(jié)絕緣子的頂端之間設置有中間法蘭，在距離頂端法蘭和中間法蘭各自一定距離處分別安裝有屏蔽環(huán)，內(nèi)屏蔽電極包括第一內(nèi)屏蔽電極和第二內(nèi)屏蔽電極，第一內(nèi)屏蔽電極設置在第一節(jié)絕緣子的頂端，第二內(nèi)屏蔽電極設置在第一節(jié)絕緣子的尾端，第一內(nèi)屏蔽電極的一端與頂端法蘭連接，另一端向第一節(jié)絕緣子內(nèi)延伸，第二內(nèi)屏蔽電極的一端與中間法蘭連接，另一端向第一節(jié)絕緣子內(nèi)延伸。
【專利說明】一種配置有內(nèi)屏蔽電極的特高壓直流支柱復合絕緣子
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于特高壓直流輸電用支柱絕緣子【技術領域】，具體涉及一種特高壓直流支柱復合絕緣子的端部結構。
【背景技術】
[0002]我國能源資源和生產(chǎn)力發(fā)展呈逆向分布，西北、西南地區(qū)能源蘊藏豐富而負荷少，東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達、能源消費量大，資源卻十分匱乏。由于西部能源基地與東部負荷中心距離在1000?3000km左右，所以大力開發(fā)西部水電、火電資源，實施西電東送，同時實現(xiàn)電力南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)，以實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置和能源優(yōu)化供給，是21世紀中國能源和電力工業(yè)建設的基本戰(zhàn)略。特高壓直流輸電是目前解決高電壓、大容量、遠距離和電網(wǎng)互聯(lián)的一個重要手段。
[0003]在特高壓直流電站中，支柱絕緣子用于高壓電氣設備(平波電抗器、母線和隔離開關等)與接地體之間的絕緣介質(zhì)和機械連接。目前電站中使用的支柱絕緣子主要有全瓷柱絕緣子、全瓷芯棒復合外套支柱絕緣子、空心套筒復合外套支柱絕緣子以及環(huán)氧纖維芯棒復合外套支柱絕緣子。由于復合支柱絕緣子重量輕、體積小、不易破碎、運輸安裝方便，特別是具有優(yōu)異的耐污閃和耐濕閃性能，其在電站中得到了廣泛的應用。
[0004]由于受到電站內(nèi)高壓母線、高壓設備、其他浮動電位設備和大地電位分布阻抗的影響，支柱絕緣子的電場分布極不均勻。支柱絕緣子高壓側的電場分布畸變嚴重，特別是法蘭附近的傘群和復合外套表面，承受著比中部傘裙高幾倍的電場強度。此外，在絕緣子端部金具、芯棒和復合外套的連接處，由于電場分布十分集中，在雨霧、風塵等污穢條件下，易受到電蝕損，加速絕緣子劣化，甚至造成絕緣子斷裂。為此，有必要對支柱復合絕緣子的結構型式加以改進，來改善其電位、電場分布，以達到防止電暈、抑制電蝕損、抑制局部放電、延緩絕緣老化和提高閃絡電壓的目的，從而保證電站安全可靠運行。
[0005]支柱復合絕緣子的電位、電場分布的改善，主要的方法是安裝屏蔽環(huán)。但在，特高壓電站中，由于電壓等級較高，支柱絕緣子直徑變大，單純依靠安裝屏蔽環(huán)的方法，對絕緣子端部金具、芯棒和復合外套三界面處的高場強改善程度有限。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有高壓支柱復合絕緣子及其均壓裝置存在的問題，提供一種改善支柱復合絕緣子端部電位、電場分布的方法，即配置有內(nèi)電極的支柱復合絕緣子。
[0007]為達到以上目的，本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子，其包括:多節(jié)絕緣子、內(nèi)屏蔽電極和多個屏蔽環(huán)，其特征在于，多節(jié)絕緣子中相鄰的兩節(jié)絕緣子之間通過中間法蘭連接在一起，在多節(jié)絕緣子中最靠近高壓端的絕緣子稱為第一節(jié)絕緣子，在第一節(jié)絕緣子的頂端設置有頂端法蘭，在第一節(jié)絕緣子的尾端和第二節(jié)絕緣子的頂端之間設置有上述中間法蘭，在距離上述頂端法蘭和上述中間法蘭各自一定距離處分別安裝有屏蔽環(huán)，上述內(nèi)屏蔽電極包括第一內(nèi)屏蔽電極和第二內(nèi)屏蔽電極，上述第一內(nèi)屏蔽電極設置在上述第一節(jié)絕緣子的頂端，上述第二內(nèi)屏蔽電極設置在上述第一節(jié)絕緣子的尾端，上述第一內(nèi)屏蔽電極的一端與上述頂端法蘭連接，另一端向上述第一節(jié)絕緣子內(nèi)延伸，上述第二內(nèi)屏蔽電極的一端與上述中間法蘭連接，另一端向上述第一節(jié)絕緣子內(nèi)延伸。
[0008]在上述本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子中，上述屏蔽環(huán)、上述第一內(nèi)屏蔽電極、上述第二內(nèi)屏蔽電極、上述頂端法蘭以及上述中間法蘭均為金屬材料，上述第一內(nèi)屏蔽電極與上述頂端法蘭電氣連接，上述第二內(nèi)屏蔽電極與上述中間法蘭電氣連接。
[0009]在上述本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子中，上述屏蔽環(huán)包括:在上述頂端法蘭之上100-500mm處通過支架安裝的、與上述頂端法蘭等電位的第一屏蔽環(huán)；在上述頂端法蘭之下100-500mm處通過支架安裝的、與上述頂端法蘭等電位的第二屏蔽環(huán)；在第一節(jié)絕緣子和第二節(jié)絕緣子之間的中間法蘭之上或者之下0-500mm處通過支架安裝的、與該中間法蘭等電位的第三屏蔽環(huán)。
[0010]在上述本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子中，上述屏蔽環(huán)還包括:在上述頂端法蘭與上述第二屏蔽環(huán)之間且在頂端法蘭之下50-200mm處安裝的、與上述頂端法蘭等電位的第四屏蔽環(huán)；在第一節(jié)絕緣子和第二節(jié)絕緣子之間的中間法蘭之上50-200mm處通過支架安裝的、與該中間法蘭等電位的第五屏蔽環(huán)。
[0011]在上述本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子中，上述第一、第二、第三屏蔽環(huán)直徑為1000-2000mm，管截面直徑為120mm-300mm，上述第四、第五屏蔽環(huán)直徑為400-800mm,管截面直徑為 40-1 OOmmn
[0012]在上述本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子中，所述多節(jié)絕緣子為由復合外套與空心套筒或者復合外套與實心芯棒構成的復合外套支柱絕緣子，所述復合外套套設在所述空心套筒或者所述實心芯棒的外部，上述第一內(nèi)屏蔽電極埋置在上述第一節(jié)絕緣子頂端的空心套筒或者實心芯棒內(nèi)，上述第二內(nèi)屏蔽電極埋置在上述第一節(jié)絕緣子尾端的空心套筒或者實心芯棒內(nèi)。
[0013]在上述本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子中，上述第一內(nèi)屏蔽電極和上述第二內(nèi)屏蔽電極的結構為環(huán)狀或柱狀，延伸到上述第一節(jié)絕緣子內(nèi)的端部倒圓角。
[0014]在上述本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子中，上述第一、第二內(nèi)屏蔽電極的長度均為60-200mm。
[0015]在上述本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子中，上述第一內(nèi)屏蔽電極與上述頂端法蘭通過整體鑄件一次成形然后與上述實心環(huán)氧芯棒通過膠裝連接，上述第二內(nèi)屏蔽電極與上述中間法蘭通過整體鑄件一次成形然后與上述實心環(huán)氧芯棒通過膠裝連接。
[0016]在上述本實用新型的特高壓直流支柱復合絕緣子中，在實心環(huán)氧芯棒制造過程中先將上述第一內(nèi)屏蔽電極和上述第二內(nèi)屏蔽電極嵌入，然后通過螺桿將上述頂端法蘭與上述第一內(nèi)屏蔽電極連接、將上述中間法蘭與上述第二內(nèi)屏蔽電極連接，上述頂端法蘭和上述中間法蘭分別通過采用膠裝連接與上述實心環(huán)氧芯棒連接。
[0017]上述特高壓直流支柱復合絕緣子內(nèi)屏蔽電極的結構特征是:在高壓側第一節(jié)絕緣子頂端和尾端的復合絕緣子實心芯棒或空心套筒分別向內(nèi)埋置一個內(nèi)屏蔽電極。兩內(nèi)屏蔽電極的一端與復合絕緣子端部法蘭連接，另一端伸入環(huán)氧芯棒內(nèi)或空心復合套筒內(nèi)。內(nèi)屏蔽電極的結構型式為環(huán)狀或柱狀，頭部倒圓角。具體形狀如附圖2所示，但不僅限于附圖2。[0018]通過對特高壓直流(±1100kV)支柱復合絕緣子的電場仿真計算，證實了本實用新型的內(nèi)置電極結構的特高壓直流支柱復合絕緣子的屏蔽效果優(yōu)良，可最大限度的實現(xiàn)支柱絕緣子高壓端電場分布的均勻化，特別是很大程度的降低了絕緣子端部金具、芯棒和復合外套界面處的高場強，抑制了支柱絕緣子高壓側的電暈和電蝕損，有效地提高了絕緣子的
可靠性。
[0019]也就是說，本實用新型能有效降低特高壓直流支柱復合絕緣子高壓端的電場強度，使支柱絕緣子軸向沿面電場分布均勻化，抑制了復合絕緣子的電暈放電和電蝕損，提高了特高壓直流支柱復合絕緣子運行的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的一個具體實施例的結構示意圖。
[0021]圖2是本實用新型的內(nèi)屏蔽電極結構形狀。
[0022]圖3是特高壓直流支柱復合絕緣子端部有內(nèi)屏蔽電極和無內(nèi)屏蔽電極的絕緣子表面軸向電場分布曲線。圖中方框點跡線為無內(nèi)屏蔽電極的仿真計算結果，圓形實線為有內(nèi)屏蔽電極的仿真計算結果。
[0023]附圖標記:
[0024]1、2高壓側第一節(jié)絕緣子頂端大屏蔽環(huán)，
[0025]3高壓側第一節(jié)絕緣子尾端大屏蔽環(huán)，
[0026]4、5小屏蔽環(huán)，6內(nèi)屏蔽電極。
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖和實施實例對本實用新型內(nèi)容作進一步說明，但本實用新型實際產(chǎn)品的結構并不僅限于下述實施例。
[0028]圖1是本實用新型的一種實施例，以具有內(nèi)電極6的支柱復合絕緣子為基礎，在支柱復合絕緣子高壓端第一節(jié)頂端法蘭上下各安裝大屏蔽環(huán)I和2，大屏蔽環(huán)直徑1、2為1000mm-2000mm,管截面直徑為120mm-300mm (屏蔽環(huán)本身由金屬管形成)，大屏蔽環(huán)I中心平面距法蘭上端面的距離為100-500mm，大屏蔽環(huán)2中心平面距法蘭下端面的距離為100-500_。在支柱復合絕緣子高壓端一二節(jié)絕緣子法蘭附近安裝大屏蔽環(huán)3，大屏蔽環(huán)3可以安裝在法蘭上部或者下部，環(huán)中心平面距離法蘭中心面的距離為0-500mm，大屏蔽環(huán)直徑3為1000mm-2000mm，管截面直徑為120mm-300mm。高壓側第一節(jié)絕緣子頂端略低于法蘭處安裝一小屏蔽環(huán)4，其中心平面距頂端法蘭上端面距離為50-200mm ;高壓側第一節(jié)絕緣子尾端略高于法蘭處安裝一小屏蔽環(huán)5，其中心平面距尾端法蘭下端面距離為50-200mm。小屏蔽環(huán)4、5直徑為400-800mm，管截面直徑為40-100mm。屏蔽環(huán)均為金屬材料，通過支架安裝在法蘭上(支架也為金屬材料)。這樣通過等電位的屏蔽環(huán)和內(nèi)屏蔽電極形成的低電場區(qū)域，有效降低了特高壓直流支柱復合絕緣子高壓端的電場強度，避免引起局部放電和電蝕損。
[0029]本實用新型所述的復合絕緣子為一種由內(nèi)電極、復合外套、實心芯棒(或空心套筒)和端部屏蔽環(huán)組成的特高壓直流支柱復合絕緣子。其中，復合外套目前主要指橡膠材料，套設在實心芯棒或者空心套筒的外部，實心芯棒主要有環(huán)氧纖維芯棒和瓷芯棒，空心套筒主要有環(huán)氧空心套筒和瓷空心套筒(絕緣材料均可做空心套筒)。特高壓直流支柱復合絕緣子的長度優(yōu)選為llm-18m，高壓側第一節(jié)絕緣子兩端部安裝有內(nèi)屏蔽電極，內(nèi)屏蔽電極為金屬材料(如鋁合金)。內(nèi)屏蔽電極分別埋置高壓側第一節(jié)絕緣子頂端和尾端的實心芯棒或空心套筒內(nèi)。兩內(nèi)屏蔽電極的一端與復合絕緣子端部法蘭連接，另一端伸入芯棒內(nèi)或空心復合套筒內(nèi)。圖2為本實用新型典型的內(nèi)屏蔽電極，環(huán)狀或柱狀，端部倒圓角。內(nèi)屏蔽電極的長度優(yōu)選為60-200mm。
[0030]內(nèi)屏蔽電極與法蘭和芯棒的連接方式:內(nèi)屏蔽電極與法蘭可以為整體鑄件一次成形然后與芯棒通過膠裝連接；也可以在芯棒制造過程中先將內(nèi)屏蔽電極嵌入，然后通過螺桿將法蘭與內(nèi)屏蔽電極連接，法蘭與芯棒仍采用膠裝連接?？傊枰ＷC內(nèi)屏蔽電極與法蘭有可靠的電氣連接。
[0031]本實用新型所述的復合絕緣子是用于特高壓直流輸電工程中(比如±800kV以上，特別是±1100kV)，能支撐平波電抗器、母線及開關等高壓設備的棒形支柱復合絕緣子?？梢詥沃褂茫部梢远嘀褂?。其安裝方式為垂直安裝或者傾斜安裝。這些均視實際情況而定。
[0032]圖3是特高壓直流支柱復合絕緣子在無內(nèi)屏蔽電極和有內(nèi)屏蔽電極下的絕緣子軸向沿面電場分布圖(所謂絕緣子軸向長度是指距離絕緣子高壓端的距離)。由圖中所描述的無內(nèi)屏蔽措施時的絕緣子軸向電場分布曲線(方框點跡線)和使用本實用新型的有內(nèi)屏蔽電極的絕緣子軸向電場分布曲線(圓形實線)的比較可見，采用本實用新型明顯改善了絕緣子的電場分布，大大降低了絕緣子高壓側的電場強度。說明采用本實用新型所述的特高壓直流支柱復合絕緣子內(nèi)屏蔽電極和屏蔽環(huán)配置是改善絕緣子沿面電場分布、降低絕緣子高壓端局部場強過于集中的一個非常有效的措施。
【權利要求】
1.一種特高壓直流支柱復合絕緣子，其包括:多節(jié)絕緣子、內(nèi)屏蔽電極和多個屏蔽環(huán)，其特征在于， 多節(jié)絕緣子中相鄰的兩節(jié)絕緣子之間通過中間法蘭連接在一起， 在多節(jié)絕緣子中最靠近高壓端的絕緣子稱為第一節(jié)絕緣子， 在第一節(jié)絕緣子的頂端設置有頂端法蘭， 在第一節(jié)絕緣子的尾端和第二節(jié)絕緣子的頂端之間設置有所述中間法蘭， 在距離所述頂端法蘭和所述中間法蘭各自一定距離處分別安裝有屏蔽環(huán)， 所述內(nèi)屏蔽電極包括第一內(nèi)屏蔽電極和第二內(nèi)屏蔽電極， 所述第一內(nèi)屏蔽電極設置在所述第一節(jié)絕緣子的頂端， 所述第二內(nèi)屏蔽電極設置在所述第一節(jié)絕緣子的尾端， 所述第一內(nèi)屏蔽電極的一端與所述頂端法蘭連接，另一端向所述第一節(jié)絕緣子內(nèi)延伸， 所述第二內(nèi)屏蔽電極的一端與所述中間法蘭連接，另一端向所述第一節(jié)絕緣子內(nèi)延伸。
2.如權利要求1所述的特高壓直 流支柱復合絕緣子，其特征在于， 所述屏蔽環(huán)、所述第一內(nèi)屏蔽電極、所述第二內(nèi)屏蔽電極、所述頂端法蘭以及所述中間法蘭均為金屬材料， 所述第一內(nèi)屏蔽電極與所述頂端法蘭電氣連接， 所述第二內(nèi)屏蔽電極與所述中間法蘭電氣連接。
3.如權利要求2所述的特高壓直流支柱復合絕緣子，其特征在于， 所述屏蔽環(huán)包括: 在所述頂端法蘭之上100-500mm處通過支架安裝的、與所述頂端法蘭等電位的第一屏蔽環(huán)； 在所述頂端法蘭之下100-500mm處通過支架安裝的、與所述頂端法蘭等電位的第二屏蔽環(huán)； 在第一節(jié)絕緣子和第二節(jié)絕緣子之間的中間法蘭之上或者之下0-500mm處通過支架安裝的、與該中間法蘭等電位的第三屏蔽環(huán)。
4.如權利要求3所述的特高壓直流支柱復合絕緣子，其特征在于， 所述屏蔽環(huán)還包括: 在所述頂端法蘭與所述第二屏蔽環(huán)之間且在頂端法蘭之下50-200mm處安裝的、與所述頂端法蘭等電位的第四屏蔽環(huán)； 在第一節(jié)絕緣子和第二節(jié)絕緣子之間的中間法蘭之上50-200mm處通過支架安裝的、與該中間法蘭等電位的第五屏蔽環(huán)。
5.如權利要求4所述的特高壓直流支柱復合絕緣子，其特征在于， 所述第一、第二、第三屏蔽環(huán)直徑為1000mm-2000mm,管截面直徑為120mm-300mm, 所述第四、第五屏蔽環(huán)直徑為400-800mm，管截面直徑為40-100mm。
6.如權利要求1所述的特高壓直流支柱復合絕緣子，其特征在于，包括: 所述多節(jié)絕緣子為由復合外套與空心套筒或者復合外套與實心芯棒構成的復合外套支柱絕緣子，所述復合外套套設在所述空心套筒或者所述實心芯棒的外部， 所述第一內(nèi)屏蔽電極埋置在所述第一節(jié)絕緣子頂端的空心套筒或者實心芯棒內(nèi)， 所述第二內(nèi)屏蔽電極埋置在所述第一節(jié)絕緣子尾端的空心套筒或者實心芯棒內(nèi)。
7.如權利要求6所述的特高壓直流支柱復合絕緣子，其特征在于: 所述第一內(nèi)屏蔽電極和所述第二內(nèi)屏蔽電極的結構為環(huán)狀或柱狀，延伸到所述第一節(jié)絕緣子內(nèi)的端部倒圓角。
8.如權利要求1所述的特高壓直流支柱復合絕緣子，其特征在于: 所述第一、第二內(nèi)屏蔽電極的長度均為60-200mm。
9.如權利要求6所述的特高壓直流支柱復合絕緣子，其特征在于: 所述第一內(nèi)屏蔽電極與所述頂端法蘭通過整體鑄件一次成形然后與所述實心芯棒通過膠裝連接， 所述第二內(nèi)屏蔽電極與所述中間法蘭通過整體鑄件一次成形然后與所述實心芯棒通過膠裝連接。`
10.如權利要求6所述的特高壓直流支柱復合絕緣子，其特征在于: 在實心芯棒制造過程中先將所述第一內(nèi)屏蔽電極和所述第二內(nèi)屏蔽電極嵌入，然后通過螺桿將所述頂端法蘭與所述第一內(nèi)屏蔽電極連接、將所述中間法蘭與所述第二內(nèi)屏蔽電極連接，所述頂端法蘭和所述中間法蘭分別通過采用膠裝連接與所述實心芯棒連接。
【文檔編號】H01B17/14GK203386543SQ201320506427
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權日:2013年8月19日
【發(fā)明者】馮勇, 孟波, 吳玉坤, 馬驍, 牛雋 申請人:中國能建集團裝備有限公司北京技術中心