一种新型结构特高压或超高压直流绝缘子的制作方法

本发明专利涉及一种直流绝缘子，具体的说是一种新型结构特高压或超高压直流绝缘子。

背景技术：

现在的直流超高压及特高压空心绝缘筒，当内部穿越载流导体时，例如：变压器套管(图1)、GIS用出线套管(图2)、穿墙套管，除了沿轴向的表面场强外(Ea)，还有更大的径向场强(Er)，使得中间接地部位的场强很大，极易发生闪络。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新型结构特高压或超高压直流绝缘子，该直流绝缘子使得空心绝缘筒沿着表面的场强均匀分布，避免了有害的放电及有害的离子迁移，提高了产品的可靠性及使用寿命。

本发明专利的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种新型结构特高压或超高压直流绝缘子，包括绝缘筒、设置在绝缘筒上端的上法兰和设置在绝缘筒下端的下法兰，其特征在于：在绝缘筒内侧由上而下设有一组电阻单元；单个电阻单元包括玻璃钢圆筒，在玻璃钢圆筒的两端分别设有法兰上端和法兰下端，在玻璃钢圆筒上绕制有漆包电阻丝，且漆包电阻丝多层平铺绕制成平行四边形或梯形的线包；相邻电阻单元层间设有绝缘薄膜；在绝缘筒与玻璃钢圆筒之间填充有绝缘气体。

进一步，绝缘筒的内径与玻璃钢圆筒的外径相适配，且漆包电阻丝位于绝缘筒的内径与玻璃钢圆筒的外径之间。所述绝缘筒是复合绝缘空心绝缘筒或空心瓷套。

漆包电阻丝是康铜、镍铬丝，起头电阻丝和法兰上端短接，然后用绕制电压互感器的方法平铺绕制，末端电阻丝和法兰下端短接。绝缘薄膜是点胶薄膜。绝缘气体是SF₆气体。

本发明将每个电阻单元一次装入空心复合筒的内侧，形成一个电阻符合设计要求的电阻线包。每个电阻单元都是浸在SF₆气体中的，所以所有的间隙都充填了SF₆绝缘气体。绕包的端绝缘也正是用SF₆气体绝缘，所以整个线包都有可靠的电气性能。

由此形成一个贯通的沿着绝缘筒内侧电阻均匀分布的电阻分压器。在直流电压下，内表面的直流电压也就分布均匀。由于流过电阻分压器的电流Ir值明显大于外表面的泄露电流Io，因此也钳制了外表面的电压分布。

与传统直流绝缘子相比，本发明结构绝缘子沿着绝缘筒内表面布置螺旋状的电阻丝，内表面的电压完全由电阻分配，通过内表面的电压钳制外表面的电压；为了满足电阻大小，将电阻分成若干个电阻单元组成。由于有了这个电流通道，可以使绝缘子表面电压分布均匀，当高压端有静电电荷集聚时，可以有效的释放电荷，避免了有害的放电及有害的离子迁移，提高了产品的可靠性及使用寿命。

本发明可以用来制造直流套管，包括变压器套管、GIS出线套管、GIL管道母线套管、穿墙套管；也可以用来作为隔离开关的支柱等。这种套管既可以是复合的空心绝缘筒，也可以用直筒形的电瓷瓷套。

附图说明

图1是现有技术中变压器套管的轴向场强和径向场强示意图。

图2是现有技术中GIS用出线套管的轴向场强和径向场强示意图。

图3是本发明的结构及轴向场强示意图。

图4-1是本发明电阻单元中漆包电阻丝为平行四边形结构的示意图。

图4-2是本发明电阻单元中漆包电阻丝为梯形结构的示意图。

具体实施方式

一种新型结构特高压或超高压直流绝缘子，包括绝缘筒2、设置在绝缘筒上端的上法兰1和设置在绝缘筒下端的下法兰4，在绝缘筒内侧由上而下设有一组电阻单元3。单个电阻单元包括玻璃钢圆筒31，在玻璃钢圆筒的两端分别设有法兰上端32和法兰下端33，在玻璃钢圆筒上绕制有漆包电阻丝5，且漆包电阻丝多层平铺绕制成平行四边形或梯形的线包；相邻电阻单元层间设有绝缘薄膜6；在绝缘筒与玻璃钢圆筒之间填充有绝缘气体7。绝缘筒的内径与玻璃钢圆筒的外径相适配，且漆包电阻丝位于绝缘筒的内径与玻璃钢圆筒的外径之间。绝缘筒是复合绝缘空心绝缘筒或空心瓷套。

本发明在空心绝缘筒的内表面布置螺旋状的电阻丝，内表面的电压完全由电阻分配，通过内表面的电压钳制外表面的电压。为了实现这个发明，要克服以下几个难题。

1、流经电阻的电流Ir(图3)必须明显大于流经外表面的泄露电流，这样才能钳制外表面的电压分布。而这个电流也不能过大，由此电流产生的损耗所引起的温升要合适。例如：对于±1100kV的直流套管，设总的损耗P为5kW左右，这样套管的温升不会超过20K，此时的电流

由

$I=\frac{U}{R}$

$P=UI={\frac{U}{R}}^2=\frac{{1100}^2\×{10}^6}{R}=5\×{10}^{3}VA$

可得

电阻R＝242MΩ

电流I＝4.6mA

一般来说，1100kV的直流空心复合筒的高度为12m左右，内径大概为1m左右，即使用很细的电阻丝，直径φ0.12mm-φ0.2mm电阻丝每米的电阻值也仅为30Ω左右。

则如果沿内侧均匀密布，其最大电阻为

$R=\frac{(12000-1000)mm\×30\mathrm{\Ω}/m\×3.14\×1m}{0.2mm\×1.05}=4.93M\mathrm{\Ω}$

其中：12000mm为空心复合筒总高

1000mm为复合绝缘筒间的法兰总高

30Ω为每米电阻丝是电阻值

1m为复合空心筒的直径

0.2mm为电阻丝的直径

1.05为系数

显然，任何平绕的方式是远远达不到阻值的要求的。因此；与本发明配套的技术是一种电阻的绕制方法，将12m长的内侧电阻分成若干单元，例每单元长30cm，则每单元分担电压为：

$U=\frac{1100kV\×300mm}{12000mm}=27.5kV$

每单元由一个玻璃钢圆筒和相应的屏蔽电极组成，用漆包电阻丝(康铜、镍铬丝等电阻丝)，起头电阻丝51和法兰上端32短接，然后用绕制电压互感器的方法平铺绕制线包，层间采用GIS用电压互感器用的点胶薄膜，末端电阻丝52和法兰下端33短接。

由于法兰上、下两端有27.5kV的电位差，所以最上层和最下层电阻丝留有15mm左右的绝缘距离，呈现均匀的平行四边形或梯形布置。

将每个电阻单元一次装入空心复合筒的内侧，形成一个电阻符合设计要求的电阻线包。每个电阻单元都是浸在SF₆气体中的，所以所有的间隙都充填了SF₆绝缘气体。绕包的端绝缘也正是用SF₆气体绝缘，所以整个线包都有可靠的电气性能。

由此形成一个贯通的沿着绝缘筒内侧电阻均匀分布的电阻分压器。在直流电压下，内表面的直流电压也就分布均匀。由于流过电阻分压器的电流Ir值明显大于外表面的泄露电流Io，因此也钳制了外表面的电压分布。

由于有了这个电流通道，当高压端有静电电荷集聚时，可以有效的释放电荷，避免了有害的放电及有害的离子迁移，提高了产品的可靠性及使用寿命。

利用本发明，可以用来制造直流套管，包括变压器套管、GIS出线套管、GIL管道母线套管、穿墙套管；也可以用来作为隔离开关的支柱等。这种套管既可以是复合的空心绝缘筒，也可以用直筒形的电瓷瓷套。

如果在最后的一个单元做一个抽头，可以直接作为电阻分压器，作为直流电压互感器使用。分压器低压侧电阻R2可以按照变化的要求设计，可获得任何需要的变比。