输电线路管道及气体绝缘线路的制作方法

本实用新型涉及输电线路技术领域，特别是涉及一种输电线路管道及气体绝缘线路。

背景技术：

根据特殊气候地理环境要求或者城市地下输电发展需求，产生了气体绝缘线路，是一种采用绝缘气体绝缘、外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备。气体绝缘线路具有无绝缘老化，损耗低，安全防护性好，占地空间小的特点，在大容量长距离输电方面具有优势。由于气体绝缘线路为管道封闭结构，通常可采用直埋敷设、户外架设和隧道安装。因此对于不同的自然环境，安装十分灵活。与电缆和架空线相比，导体和外壳截面积大，电阻小，因而损耗相对较小。此外，电容要比电缆小，即使长距离输电也无需无功补偿和冷却系统，运行成本大大降低。

传统的气体绝缘线路通常采用三相分体式结构，每一相线路包括双层壳体，具体为金属壳体和复合材料壳体。每一相独立运行，出于设备安全运行和运检考虑，在每相线路的两端，对金属壳体进行接地处理。

在实现传统技术的过程中，申请人发现：金属壳体接地处理后，沿金属壳体走向的感应电动势会在金属壳体、接地导线和大地形成的回路中产生较大的环流，较大的环流导致金属壳体发热。

技术实现要素：

基于此，有必要针对较大的环流导致金属壳体发热的问题，提供一种输电线路管道及气体绝缘线路。

一种输电线路管道，包括：依次绝缘连接的三个子管道，每个所述子管道均包括双层壳体，所述双层壳体包括金属壳体和包覆于所述金属壳体外侧的复合材料壳体，并且所述输电线路管道的两端均接地。

上述技术方案至少具有以下技术效果：本技术方案所提供的输电线路管道包括依次绝缘连接的三个子管道，使得相邻的金属壳体之间实现电气隔断，避免金属壳体、接地导线和大地形成回路，减少金属壳体的发热。

下面对技术方案进行进一步地说明。

在其中一个实施例中，所述输电线路管道内设有两个盆式绝缘子，且每个所述盆式绝缘子的两端均设有连接相邻所述金属壳体的绝缘法兰。

在其中一个实施例中，所述输电线路管道被两个所述盆式绝缘子均分为三段。

在其中一个实施例中，所述复合材料壳体的厚度大于所述金属壳体的厚度。

一种气体绝缘线路，包括若干连接的管道单元，所述管道单元包括：A相管道，包括依次绝缘连接的三个A相子管道，三个所述A相子管道依次为第一A相子管道、第二A相子管道、第三A相子管道；B相管道，包括依次绝缘连接的三个B相子管道，三个所述B相子管道依次为第一B相子管道、第二B相子管道、第三B相子管道；C相管道，包括依次绝缘连接的三个C相子管道，三个所述C相子管道依次为第一C相子管道、第二C相子管道、第三C相子管道。

其中，每个A相子管道、每个B相子管道和每个C相子管道均包括双层壳体，所述双层壳体包括金属壳体和包覆于所述金属壳体外侧的复合材料壳体；所述第一A相子管道、所述第三A相子管道、所述第一B相子管道、所述第三B相子管道、所述第一C相子管道、所述第三C相子管道均接地。每个A相子管道的金属壳体与1个B相子管道的金属壳体及1个C相子管道的金属壳体之间用导线交叉互联，形成有三组均包含1个A相子管道与1个B相子管道及1个C相子管道的电气回路。

上述技术方案至少包括以下技术效果：本技术方案所提供的气体绝缘线路中，单个管道单元包括三相输电线路管道，分别是A相管道、B相管道和C相管道，每相管道均包括依次绝缘连接的三个子管道，使得相邻的金属壳体之间实现电气隔断，避免金属壳体、接地导线和大地形成回路。其中第一A相子管道、第三A相子管道、第一B相子管道、第三B相子管道、第一C相子管道、第三C相子管道均接地，每个A相子管道的金属壳体与1个B相子管道的金属壳体及1个C相子管道的金属壳体之间用导线交叉互联，形成有三组均包含1个A相子管道与1个B相子管道及1个C相子管道的电气回路，根据电磁场相关理论，由于A相管道、B相管道和C相管道在金属壳体上所产生的感应电动势之间的相位各相差120度，每一相的三个子管道产生的感应电动势大致相同，将三个不同相的金属壳体互联且与大地形成电气回路，基本可以相互抵消整个电气回路产生的感应电动势，较大程度减小电气回路中产生的感应电流，较大程度降低金属壳体的发热现象，减少变电损耗，提高设备的安全运行。

下面对技术方案进行进一步地说明。

在其中一个实施例中，所述第一A相子管道与所述第二B相子管道电连接，所述第二B相子管道与所述第三C相子管道电连接；所述第一B相子管道与所述第二C相子管道电连接，所述第二C相子管道与所述第三A相子管道电连接；所述第一C相子管道与所述第二A相子管道电连接，所述第二A相子管道与所述第三B相子管道电连接。

在其中一个实施例中，所述第一A相子管道与所述第二C相子管道电连接，所述第二C相子管道与所述第三B相子管道电连接；所述第一B相子管道与所述第二A相子管道电连接，所述第二A相子管道与所述第三C相子管道电连接；所述第一C相子管道与所述第二B相子管道电连接，所述第二B相子管道与所述第三A相子管道电连接。

在其中一个实施例中，两个互联的不同相的子管道之间，所述导线电连接距离最近的两个所述金属壳体的端部。

在其中一个实施例中，所述A相管道、所述B相管道和所述C相管道相互平行，每个所述A相子管道、每个所述B相子管道和每个所述C相子管道的位置依次对应。

在其中一个实施例中，所述A相管道内、所述B相管道内、所述C相管道内均设有两个盆式绝缘子，且每个所述盆式绝缘子的两端均设有连接相邻所述金属壳体的绝缘法兰。

在其中一个实施例中，所述A相管道、所述B相管道和所述C相管道均被两个所述盆式绝缘子均分为三段。

在其中一个实施例中，所述复合材料壳体的厚度大于所述金属壳体的厚度。

附图说明

图1为本实用新型一实施例气体绝缘线路中管道单元的示意图；

图2为本实用新型另一实施例气体绝缘线路中管道单元的示意图；

图3为本实用新型一实施例双层壳体的部分结构示意图。

其中：100、管道单元 110、A相管道 112、第一A相子管道

114、第二A相子管道 116、第三A相子管道

120、B相管道 122、第一B相子管道

124、第二B相子管道 126、第三B相子管道

130、C相管道 132、第一C相子管道

134、第二C相子管道 136、第三C相子管道

140、金属壳体 142、复合材料壳体

150、导体 160、盆式绝缘子

170、绝缘法兰 180、导线

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型一实施例提供了一种输电线路管道，包括：依次绝缘连接的三个子管道，每个子管道均包括双层壳体，双层壳体包括金属壳体和包覆于金属壳体外侧的复合材料壳体，并且输电线路管道的两端均接地。相邻的金属壳体之间绝缘连接能够实现电气隔断，避免金属壳体、接地导线和大地形成回路。

具体地，输电线路管道还包括设于金属壳体内的导体，以及设于金属壳体和导体之间的绝缘气体，形成填充有绝缘气体的密闭空间。导体采用具有导电性能的材料，具有传输电流的作用，例如铝合金材料、金属铜材料等。绝缘气体可选用SF6气体或SF6-N2混合气体，金属壳体内部发生电弧时，不会爆炸和燃烧，有利于防火。金属壳体可以采用铝合金材料，以起到屏蔽的作用。复合材料壳体起到保护的作用，同时，复合材料壳体质量较轻，能够降低输电线路管道的重量，降低原材料的成本。本实施例中，复合材料壳体可以由作为增强材料的玻璃纤维纱和基体材料复合而成，基体材料可以为环氧树脂、乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂等。当然，上述材料仅作为实施例参考，并不限制本实用新型其他的实施例。

上述技术方案至少具有以下技术效果：本技术方案所提供的输电线路管道包括依次绝缘连接的三个子管道，使得相邻的金属壳体之间实现电气隔断，避免金属壳体、接地导线和大地形成回路，减少金属壳体的发热。

下面对技术方案进行进一步地说明。

在一些实施例中，输电线路管道内设有两个盆式绝缘子，且每个盆式绝缘子的两端均设有连接相邻金属壳体的绝缘法兰。盆式绝缘子设置于相邻的子管道之间，导体大致位于盆式绝缘子的中间部位，盆式绝缘子对导体起到支撑的作用，并保持导体与金属壳体同轴，避免导体与金属壳体发生接触。盆式绝缘子的两端分别固定有连接相邻金属壳体的绝缘法兰，绝缘法兰采用绝缘材料，例如环氧材料、橡胶、石棉、陶瓷等，能够将相邻金属壳体进行电气隔断，避免金属壳体、接地导线和大地形成回路。

进一步地，输电线路管道被两个盆式绝缘子均分为三段。通常，每个子管道大致均长500米，单个输电线路管道的长度大致为1500米。当然，出于实际生产应用需求，还可以将单个输电线路管道和每个子管道的长度设为其他合适的数值。

在一些实施例中，复合材料壳体的厚度大于金属壳体的厚度。传统的双层壳体为了尽可能地降低金属壳体的发热现象，通常金属壳体具有较大的截面积，导致复合材料壳体的厚度较薄，而金属壳体的厚度较厚，可以较大程度地降低金属壳体的厚度，由于金属的价格较复合材料较高，因此双层壳体相比较于单层金属层的经济效益不显著。本实施例在减少金属壳体发热的基础上，复合材料壳体的厚度可以大于金属壳体的厚度，不仅减轻了输电线路管道的重量，同时提高了经济性，降低了成本。当然，复合材料壳体的厚度也可以不大于金属壳体的厚度，仅仅增加复合材料壳体的厚度占比亦可。

传统的气体绝缘线路采用三相分体式结构时，每一相输电线路管道在运行时有大电流通过，根据电磁感应原理，会在金属壳体上感应出来一定的感应电动势。出于设备安全运行和运检考虑，在每一相输电线路管道的两端，对金属壳体进行接地处理，导致了沿金属壳体走向的感应电动势在金属壳体、接地导线和大地之间形成回路，产生较大的环流，由于导体和金属壳体之间的距离较近，电磁感应效应较为显著，通常在金属壳体产生的环流约为导体电流的80％，进一步地导致了金属壳体发热，变电损耗增加，不利于设备的安全稳定运行，损害了变电系统的经济性。

为此，请参考图1和图2，本实用新型一实施例提供了一种气体绝缘线路，包括若干连接的管道单元100，管道单元100包括：A相管道110，包括依次绝缘连接的三个A相子管道，三个A相子管道依次为第一A相子管道112、第二A相子管道114、第三A相子管道116；B相管道120，包括依次绝缘连接的三个B相子管道，三个B相子管道依次为第一B相子管道122、第二B相子管道124、第三B相子管道126；C相管道130，包括依次绝缘连接的三个C相子管道，三个C相子管道依次为第一C相子管道132、第二C相子管道134、第三C相子管道136。

其中，结合图3，每个A相子管道、每个B相子管道和每个C相子管道均包括双层壳体，双层壳体包括金属壳体140和包覆于金属壳体140外侧的复合材料壳体142；第一A相子管道112、第三A相子管道116、第一B相子管道122、第三B相子管道126、第一C相子管道132、第三C相子管道136均接地。每个A相子管道的金属壳体140与1个B相子管道的金属壳体140及1个C相子管道的金属壳体140之间用导线180交叉互联，形成有三组均包含1个A相子管道与1个B相子管道及1个C相子管道的电气回路。

根据电磁感应原理，可知三相电路的相位差均为120度，且三相电路交叉互联后的瞬时电动势矢量和为零。在本实用新型的实施例中，每一相的三个子管道在不考虑变电损耗的情况下，同一相的三个子管道的感应电动势相同，考虑实际变电损耗的情况下，同一相的三个子管道的感应电动势沿电流的方向依次递减。因此，在本实用新型的实施例中，可以理解的是，同一相的三个子管道的感应电动势大致相同，不同相的三个子管道交叉互联后的瞬时感应电动势之和大致为零。

A相管道110、B相管道120和C相管道130，每相管道均包括依次绝缘连接的三个子管道，使得相邻的金属壳体140之间实现电气隔断，避免金属壳体140、接地导线180和大地形成回路。第一A相子管道112、第三A相子管道116、第一B相子管道122、第三B相子管道126、第一C相子管道132、第三C相子管道136均接地，每个A相子管道的金属壳体140与1个B相子管道的金属壳体140及1个C相子管道的金属壳体140之间用导线180交叉互联，形成有三组均包含1个A相子管道与1个B相子管道及1个C相子管道的电气回路。即从接地的一相子管道电连接至不接地的一相子管道，再电连接至接地的一相子管道，且该三个子管道属于不同相，形成瞬时电动势之和大致为零的三组电气回路，减小电气回路中环流，减少金属壳体140发热，提高设备的安全性。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，A相管道110、B相管道120和C相管道130采用的是如上所述的输电线路管道，A相管道110、B相管道120和C相管道130均还包括设于金属壳体140内的导体150，以及设于金属壳体140和导体150之间的绝缘气体，形成填充有绝缘气体的密闭空间。导体150采用具有导电性能的材料，具有传输电流的作用，例如铝合金材料等。绝缘气体可选用SF6气体或SF6-N2混合气体，金属壳体140内部发生电弧时，不会爆炸和燃烧，有利于防火。金属壳体140可以采用铝合金材料，以起到屏蔽的作用。复合材料壳体142起到保护的作用，同时，复合材料壳体142质量较轻，能够降低输电线路管道的重量，降低原材料的成本。本实施例中，复合材料壳体142可以由作为增强材料的玻璃纤维纱和基体材料复合而成，基体材料可以为环氧树脂、乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂等。当然，上述材料仅作为实施例参考，并不限制本实用新型其他的实施例。

此外，气体绝缘线路可以是气体绝缘输电线路(GIL，Gas Insulated Line)、气体绝缘母线(GIB，Gas Insulated Bus)等。气体绝缘线路可以应用于变电站或其他输电装置中，能够降低电磁感应产生的环流，减少金属壳体140发热，降低变电损耗。

上述技术方案至少包括以下技术效果：本技术方案所提供的气体绝缘线路中，单个管道单元100包括三相输电线路管道，分别是A相管道110、B相管道120和C相管道130，每相管道均包括依次绝缘连接的三个子管道，使得相邻的金属壳体140之间实现电气隔断，避免金属壳体140、接地导线180和大地形成回路。其中第一A相子管道112、第三A相子管道116、第一B相子管道122、第三B相子管道126、第一C相子管道132、第三C相子管道136均接地，每个A相子管道的金属壳体140与1个B相子管道的金属壳体140及1个C相子管道的金属壳体140之间用导线180交叉互联，形成有三组均包含1个A相子管道与1个B相子管道及1个C相子管道的电气回路，根据电磁场相关理论，由于A相管道110、B相管道120和C相管道130在金属壳体140上所产生的感应电动势之间的相位各相差120度，每一相的三个子管道产生的感应电动势大致相同，将三个不同相的金属壳体140互联且与大地形成电气回路，基本可以相互抵消整个电气回路产生的感应电动势，较大程度减小电气回路中产生的感应电流，较大程度降低金属壳体140的发热现象，减少变电损耗，提高设备的安全运行，提高变电系统的经济性。

下面对技术方案进行进一步地说明。

参考图1，在一些实施例中，第一A相子管道112与第二B相子管道124电连接，第二B相子管道124与第三C相子管道136电连接；第一B相子管道122与第二C相子管道134电连接，第二C相子管道134与第三A相子管道116电连接；第一C相子管道132与第二A相子管道114电连接，第二A相子管道114与第三B相子管道126电连接。如此设置，可以形成从接地的第一A相子管道112电连接至第二B相子管道124、再电连接至接地的第三C相子管道136，从接地的第一B相子管道122电连接至第二C相子管道134、再电连接至第三A相子管道116，从接地的第一C相子管道132电连接至第二A相子管道114、再电连接至第三B相子管道126的三组电气回路。三组电气回路的瞬时感应电动势矢量之和均大致为零。

具体地，电气回路的连接方式有多种。例如，按照图1所示的方位进行说明，第一A相子管道112的金属壳体140的右下端电连接至第二B相子管道124的金属壳体140的左上端，第二B相子管道124的金属壳体140的右下端电连接至第三C相子管道136的金属壳体140的左上端，形成第一组电气回路。第一B相子管道122的金属壳体140的右下端电连接至第二C相子管道134的金属壳体140的左上端，第二C相子管道134的金属壳体140的右下端电连接至第一A相子管道112的金属壳体140的左上端，形成第二组电气回路。第一C相子管道132的金属壳体140的右下端电连接至第二A相子管道114的金属壳体140的左上端，第二A相子管道114的金属壳体140的右下端电连接至第三B相子管道126的金属壳体140的左上端。由于每一相子管道均具有一定的长度，该种连接方式很大程度上缩短了导线180的长度，节省了导线180的消耗量。

参考图2，在其他一些实施例中，第一A相子管道112与第二C相子管道134电连接，第二C相子管道134与第三B相子管道126电连接；第一B相子管道122与第二A相子管道114电连接，第二A相子管道114与第三C相子管道136电连接；第一C相子管道132与第二B相子管道124电连接，第二B相子管道124与第三A相子管道116电连接。如此设置，可以形成从接地的第一A相子管道112电连接至第二C相子管道134、再电连接至接地的第三B相子管道126，从接地的第一B相子管道122电连接至第二A相子管道114、再电连接至第三C相子管道136，从接地的第一C相子管道132电连接至第二B相子管道124、再电连接至第三A相子管道116的三组电气回路。三组电气回路的瞬时感应电动势矢量之和均大致为零。

具体地，电气回路的连接方式有多种。例如，按照图2所示的方位进行说明，第一A相子管道112的金属壳体140的右下端电连接至第二C相子管道134的金属壳体140的左上端，第二C相子管道134的金属壳体140的右下端电连接至第三B相子管道126的左下端，形成第一组电气回路。第一B相子管道122的金属壳体140的右上端电连接至第二A相子管道114的金属壳体140的左上端，第二A相子管道114的金属壳体140的右下端电连接至第三C相子管道136的左上端，形成第二组电气回路。第一C相子管道132的金属壳体140的右上端电连接至第二B相子管道124的金属壳体140的左下端，第二B相子管道124的金属壳体140的右上端电连接至第三A相子管道116的金属壳体140的左下端，形成第三组电气回路。由于每一相子管道均具有一定的长度，该种连接方式很大程度上缩短了导线180的长度，节省了导线180的消耗量，同时，也避免了多根导线180之间的交叉干扰。

上述两种方式的电气回路中，两个互联的不同相的子管道之间，导线180电连接距离最近的两个金属壳体140的端部。本实用新型的实施例中，导线180从相邻金属壳体140的连接处的端部引出。出于节省导线180和便于连接的角度，在尽量避免多根导线180相互交叉干扰的前提下，通常相邻的或间隔相邻的不同相的子管道之间连接距离最近的两个金属壳体140的端部。当然，并不以此限制本实用新型的实施例的电气回路的连接方式。

在一些实施例中，A相管道110、B相管道120和C相管道130相互平行，每个A相子管道、每个B相子管道和每个C相子管道的位置依次对应。具体地，第一A相子管道112与第一B相子管道122对齐、第一B相子管道122与第一C相子管道132对齐，第二A相子管道114与第二B相子管道124对齐、第二B相子管道124与第二C相子管道134对齐，第三A相子管道116与第三B相子管道126对齐、第三B相子管道126与第三C相子管道136对齐。如此设置，在实际应用过程中相邻子管道之间的连接操作更加方便，节省安装时间，降低人力成本。

在一些实施例中，A相管道110内、B相管道120内、C相管道130内均设有两个盆式绝缘子160，且每个盆式绝缘子160的两端均设有连接相邻金属壳体140的绝缘法兰170。盆式绝缘子160设置于相邻的子管道之间，导体150大致位于盆式绝缘子160的中间部位，盆式绝缘子160对导体150起到支撑的作用，并保持导体150与金属壳体140同轴，避免导体150与金属壳体140发生接触。盆式绝缘子160的两端分别固定有连接相邻金属壳体140的绝缘法兰170，绝缘法兰170采用绝缘材料，例如环氧材料、橡胶、石棉、陶瓷等，能够将相邻金属壳体140进行电气隔断，避免金属壳体140、接地导线180和大地形成回路。

进一步地，A相管道110、B相管道120和C相管道130均被两个盆式绝缘子160均分为三段。通常，每个A相子管道、每个B相子管道和每个C相子管道大致均长500米，单个管道单元100的长度大致为1500米。如此设置，在一定程度上也能够减少变电损耗带来的感应电动势与理论感应电动势之间的差值，以尽可能地使交叉互联的每一相子管道之间的感应电动势相互抵消。当然，出于实际生产应用需求，还可以将单个管道单元100和每个子管道的长度设为其他合适的数值。

参考图3，在一些实施例中，复合材料壳体142的厚度大于金属壳体140的厚度。传统的双层壳体为了尽可能地降低金属壳体的发热现象，通常金属壳体具有较大的截面积，导致复合材料壳体的厚度较薄，而金属壳体的厚度较厚，由于金属的价格较符复合材料较高，因此双层壳体相比较于单层金属层的经济效益不显著。本实施例在减少金属壳体140发热的基础上，可以较大程度地降低金属壳体140的厚度，复合材料壳体142的厚度可以大于金属壳体140的厚度，不仅减轻了输电线路管道的重量，同时提高了经济性，降低了成本。当然，复合材料壳体142的厚度也可以不大于金属壳体140的厚度，仅仅增加复合材料壳体142的厚度占比亦可。

本实用新型的实施例所提供的气体绝缘线路，单个管道单元100包括三相输电线路管道，将每一相相邻的金属壳体140进行电气隔断，再将三个不同相的金属壳体140采用导线180交叉互联，形成三组均包含A相子管道、B相子管道和C相子管道的电气回路，使得不同相的感应电动势大致相互抵消，减少电气回路中的感应电流，降低金属壳体140的发热，减少变电损耗，利于设备的安全运行，提高变电系统的经济性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。