一种把电流引入或引出电气设备外壳的高压套管及方法与流程

本发明涉及高压电气设备技术领域，并且更具体地，涉及一种把电流引入或引出电气设备外壳的高压套管及方法。

背景技术：

高压电气设备用套管用以把电压和电流引入或引出变压器(交流变压器和直流换流变压器)、电抗器、高压开关等设备的金属外壳。高压电气设备用套管主绝缘承受主设备全电压，载流导体承载主设备全电流。为防止滑闪，72.5kv以上电气设备用套管通常采用电容极板作为电容芯改善电场分布，即电容式电气设备用套管。电容式电气设备用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开关设备用套管，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。

全世界范围内126kv及以上的电气设备用套管类型，种类多样。按内绝缘的电场调节方式分为：电容式和非电容式电气设备用套管，非电容式结构在接地法兰内部采用了接地屏蔽筒结构。按应用场合分为：交流变电站和直流换流站电气设备用套管。按安装场合分为：交流变压器套管、交流电抗器套管、交流气体绝缘开关设备套管、换流变压器网侧套管、换流变压器阀侧套管、直流平波电抗器套管。按主绝缘类型分为：油浸纸电容式、胶浸纸电容式、胶浸纤维电容式、气体绝缘非电容式电气设备用套管。其中胶浸纸干式电容式套管具有无油、无燃烧风险、局部放电量小、免维护的优点，是目前一类主流技术路线的电气设备用套管。

目前，500kv及以上交流和±400kv及以上直流电气设备用套管在采用现有电容式结构和非电容式结构时，绝缘结构、载流结构、机械结构设计互为制约，难以使电、热、机械性能同时满足复杂运行工况的要求。近年来由交流变压器套管和换流变压器套管内部绝缘和载流结构缺陷导致的交流变电站和换流站停运故障频繁发生，电气设备用套管结构的可靠性直接影响我国特高压交直流混联电网的安全运行，需一种能综合平衡电、热、机械性能的套管来替代现有技术路线的高压电气设备用套管。

目前有两类技术路线的电气设备用套管与本发明接近。第一类为交流变电站的sf6气体绝缘开关设备用非电容式套管，该类型套管在接地法兰的内部均采用了接地屏蔽筒结构，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；第二类为胶浸纸充sf6气体绝缘的换流变压器阀侧套管，该类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电气设备用套管，但在套管接地法兰处内部无专用的接地屏蔽筒。

目前，第一类无电容芯子的纯sf6气体绝缘电气设备用套管，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。第二类带电容芯子的电气设备用套管，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。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种把电流引入或引出电气设备外壳的高压套管，包括：

接地法兰筒，接地法兰筒内部固定安装电容芯子，一端连接内部接地屏蔽筒；

内部接地屏蔽筒，内部接地屏蔽筒连接接地法兰筒；

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；

绝缘子外套，绝缘子外套套于内部接地屏蔽筒外，一端与接地法兰筒连接；

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：

端部盖板，端部盖板固定盖于绝缘子外套上，中间与高压导电杆连接；

顶部接线端子，顶部接线端子经端部盖板连接高压导电杆；

底部接线端子，底部接线端子盖于电容芯子底部，并连接高压导电杆。

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预设距离。

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材料。

本发明还提出了一种把电流引入或引出电气设备外壳的方法，包括：

将接地法兰筒内部固定安装电容芯子，将接地法兰筒的一端连接内部接地屏蔽筒；

将高压导电杆固定于电容芯子内部；

将绝缘子外套套于内部接地屏蔽筒外，将绝缘子外套的一端与接地法兰筒连接；

将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。

本发明能确保电气设备用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，克服了常规电容式电气设备用套管散热困难、热点温度高的先天劣势，同时克服常规非电容式电气设备用套管径向场强大、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、大电流电气设备用套管绝缘、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为本发明一种把电流引入或引出电气设备外壳的高压套管结构图；

图2为本发明一种把电流引入或引出电气设备外壳的方法流程图；

其中、1为电容芯子、2为内部接地屏蔽筒、3为高压导电杆、4为接地法兰连接筒、5为绝缘子外套、6为绝缘填充介质、7为端部盖板、8为顶部接线端子、9为底部接线端子和10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流引入或引出电气设备外壳的高压套管，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1，一端连接内部接地屏蔽筒2；

内部接地屏蔽筒2，内部接地屏蔽筒2连接接地法兰筒4；

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10；

绝缘子外套5，绝缘子外套5套于内部接地屏蔽筒2外，一端与接地法兰筒4连接；

绝缘填充介质6，绝缘填充介质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。

7端部盖板，端部盖板7固定盖于绝缘子外套5上，中间与高压导电杆3连接；

顶部接线端子8，顶部接线端子8经端部盖板7连接高压导电杆3；

底部接线端子9，底部接线端子9盖于电容芯子1，并连接高压导电杆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另一端敞开与，并高压导电杆和绝缘子外套5都保持预设距离。

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

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为金属铜或铝合金材料。

本发明还提出了一种把电流引入或引出电气设备外壳的方法，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，将接地法兰筒4的一端连接内部接地屏蔽筒2；

将高压导电杆3固定于电容芯子1内部；

将绝缘子外套5套于内部接地屏蔽筒2外，将绝缘子外套5的一端与接地法兰筒连接4；

将绝缘填充介质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。

本发明能确保电气设备用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，克服了常规电容式电气设备用套管散热困难、热点温度高的先天劣势，同时克服常规非电容式电气设备用套管径向场强大、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、大电流电气设备用套管绝缘、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。