[實用新型]合成纖維增強樹脂高壓套管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520817829.0
• 申請日: 2015-10-20
• 公開（公告）號: CN204991304U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹文琦
• 申請（專利權(quán)）人: 山東辰祥電氣設(shè)備有限公司
• 主分類號: H01B17/58
• 分類號: H01B17/58;H01B3/48;H01B1/02;H01B19/00;H01B19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于高壓電器領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于變電站穿墻或者高壓電氣設(shè)備(比如變壓器、開關(guān)設(shè)備等)穿過外殼或者用于油氣隔離的合成纖維增強樹脂高壓套管。

背景技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，高電壓載流導體要穿過地電位的墻或者高壓電氣設(shè)備的外殼一般都要使用高壓套管；在變壓器與GIS開關(guān)設(shè)備直連的結(jié)構(gòu)中，需要用油-氣隔離高壓套管，用來把變壓器油和SF6氣體隔離開。

目前的高壓套管以油紙絕緣結(jié)構(gòu)為主，其核心部分是油浸紙絕緣電容型芯體。油浸紙絕緣電容型芯體是在銅管或銅棒上鋪設(shè)電纜紙，在一定厚度時鋪設(shè)鋁箔(稱為電容屏)，構(gòu)成一個同軸圓筒形電容器；然后再鋪設(shè)電纜紙，再鋪設(shè)長度短一些的鋁箔，構(gòu)成第二個同軸圓筒形電容器，由于這個電容器極板長度縮短但直徑增加，可以設(shè)計其電容量與之前的電容器的電容量盡量相等；如此制作長度逐漸縮短的、電容量大致相等的、一定數(shù)量的同軸電容器，使高電壓沿徑向比較均勻的分擔在各個電容器絕緣上，也在軸向沿面絕緣上大致呈均勻分布。電纜紙本身的絕緣強度很低，需要充分浸漬在變壓器油中，這就需要一個容器。這個容器由一個法蘭、兩個瓷套以及兩端的其他配件組成。

油浸紙絕緣高壓套管的主要問題是密封和漏油。由于其中的變壓器油是絕緣所必須的，因此漏油不僅影響變電站的美觀，也直接影響著設(shè)備的運行安全。密封失效，絕緣會受潮，因此規(guī)程規(guī)定每年都要抽取油樣進行檢驗，停電損失大，檢修工作量也很大。

為了解決油紙?zhí)坠艿膯栴}，近些年已經(jīng)有干式免維護的玻璃鋼高壓套管出現(xiàn)，比如中國專利號01138797.1就公開了一種干式復(fù)合外套高壓套管及生產(chǎn)方法，主絕緣層是由半導體電容均壓極板和浸涂有環(huán)氧樹脂的玻璃纖維材料交替間隔設(shè)置且緊密結(jié)合而成的多層串聯(lián)純固體同心圓柱絕緣層，絕緣外套和連接套筒也與主絕緣層外側(cè)緊密相接，生產(chǎn)方法包括如下步驟：用環(huán)氧玻璃絲濕法繞制成型工藝將半導體帶、浸涂有環(huán)氧樹脂的玻璃纖維材料交替間隔地繞制定型在導電桿上制成主絕緣層，第一層為半導體電容均壓極板，最末層為浸涂有環(huán)氧樹脂的玻璃纖維；將其固化并對主絕緣層進行表面加工，再固定連接套筒、裝設(shè)絕緣外套、均壓蓋及接線端子。該專利說明書認為，這種干式復(fù)合外套高壓套管不含任何油或氣體，完全避免了漏油、漏氣及爆炸隱患；體積小、重量輕、不宜損壞、便于運輸和安裝；生產(chǎn)工藝簡單、成本低。

上述干式復(fù)合外套高壓套管方案是高壓套管無油化的一個有益探索。但是，該技術(shù)方案中也存在明顯的不足，主要是：

1、半導電帶制成的電容屏發(fā)熱問題大，容易引起絕緣受熱老化，導致絕緣失效擊穿，此問題反映在超高壓變壓器套管上尤其明顯。傳統(tǒng)油浸紙絕緣高壓套管采用金屬電容屏(打孔或不打孔鋁箔)，而上述干式復(fù)合外套高壓套管采用半導電紙做電容屏，其電導率只有金屬導體的萬分之一甚至百萬分之一，因此發(fā)熱問題不容忽視。對超高壓變壓器套管尤其如此。由于超高壓變壓器套管電容電流較大，而且要與變壓器本體一起進行感應(yīng)耐壓試驗，使用的高壓頻率可達250Hz，是工頻50Hz的5倍。因此，感應(yīng)耐壓時流過電容屏的電流是工頻耐壓時的5倍，可以達到幾百mA甚至接近1A，而發(fā)熱是與電流平方成正比的。用500mA電流試驗表明，金屬電容屏基本測不出溫升，但是半導電帶電容屏的溫升可以達到200K以上。如果加上變壓器運行最高溫度(90℃)，電容屏附近達到290℃，肯定是要損壞環(huán)氧樹脂絕緣的。

2、半導電帶由電纜紙帶浸漬碳黑導電漆制成，在高壓套管繞制過程中，半導電帶遇到高溫環(huán)氧樹脂會釋放出部分導電碳黑，污染絕緣樹脂，使其絕緣性能降低，為達到耐壓要求必須增加絕緣厚度。因此，干式復(fù)合外套高壓套管的實際重量要比專利方案的理想尺寸大不少。

3、半導電帶已經(jīng)浸漬過導電漆，因此在套管繞制過程中不容易被樹脂浸透，也就是浸潤性不好，固化后的高壓套管容易在半導電帶處產(chǎn)生裂縫，影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成廢品。

4、作為樹脂增強材料的玻璃纖維，其為極性材料，電氣強度并不是最好的，它的介電常數(shù)εr約為4-6，介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ大約為0.3％。因此，制成的高壓套管的電容量較大，這也是引起半導電帶電容屏發(fā)熱的因素之一；制成的高壓套管的tgδ在0.4％左右，已接近國標對油浸紙高壓套管允許的限值(0.5％)。

5、玻璃纖維的密度在2g/cm³以上，而油浸紙密度略小于1g/cm³，因此這種干式復(fù)合外套高壓套管的核心部分——電容型芯體——實際比傳統(tǒng)的油浸紙高壓套管的電容型芯體要重得多。雖然沒有瓷套、油枕等，但其總重量比傳統(tǒng)的油浸紙高壓套管并沒有減輕太多，仍然比較笨重。